網(wǎng)絡(luò)數(shù)控以Internet技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為技術(shù)，遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)、數(shù)控編程和數(shù)控加工集成在一起，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)等數(shù)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化和集成化，已成為數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

網(wǎng)絡(luò)化的角度分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)的組成，其包含2個(gè)方面：內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)。

一、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)

內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是指數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)CNC單元與伺服驅(qū)動(dòng)及I/O邏輯控制等單元以現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)連接。

二、外部網(wǎng)絡(luò)

外部網(wǎng)絡(luò)是指數(shù)控系統(tǒng)通過Internet與系統(tǒng)外的其他控制系統(tǒng)或外部上位計(jì)算機(jī)以網(wǎng)絡(luò)連接。通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作遠(yuǎn)程加工程序傳輸、遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程維修服務(wù)、技術(shù)服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)資源共享。

1 支持多操作系統(tǒng)的工作平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)是一種支持全球制造的資源，其最基本的要求是能夠支持跨平臺(tái)操作。利用Java提供的功能實(shí)現(xiàn)硬件和操作系統(tǒng)的無關(guān)性，可以構(gòu)建開放式控制平臺(tái)。Java語言比c和c++語言的可靠性高，尤其適合網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化，它使得通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程服務(wù)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程加工變得更加容易，因此美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)都在積極研究基于Java語言的網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)。但是，Java并不能完全滿足需求。它存在著2個(gè)方面的缺陷：

（1）內(nèi)存的動(dòng)態(tài)管理。Java為用戶自動(dòng)清除內(nèi)存中已經(jīng)不使用的內(nèi)存空間，使得GC算法的不確定性與實(shí)時(shí)計(jì)算相矛盾；

（2）不能對(duì)底層內(nèi)存硬件訪問。用戶一旦直接訪問底層設(shè)備，勢(shì)必破壞Java的跨平臺(tái)特性。

目前，通常是將操作平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)中融入Browser/Server體系結(jié)構(gòu)（B/S體系結(jié)構(gòu)），這也是和傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的重要區(qū)別。為了實(shí)現(xiàn)在異構(gòu)環(huán)境下的可移植性，即監(jiān)控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)關(guān)采用不同的操作系統(tǒng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)該不需要修改軟件系統(tǒng)，網(wǎng)關(guān)提供給監(jiān)控計(jì)算機(jī)的訪問接口以Web的方式實(shí)現(xiàn)：從現(xiàn)場(chǎng)獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)關(guān)通過Web服務(wù)器以HTML頁面的形式提供給監(jiān)控計(jì)算機(jī)；監(jiān)控計(jì)算機(jī)以瀏覽器作為訪問的客戶端工具實(shí)現(xiàn)交互過程，加工指令或程序以HTTP 消息的形式通過Web服務(wù)器經(jīng)網(wǎng)關(guān)傳送至現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的控制。

2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信功能

網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵問題在于研究數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信功能。為了共享計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的資源，就需要實(shí)現(xiàn)不同數(shù)控系統(tǒng)中各實(shí)體間的通信。這里的實(shí)體包括計(jì)算機(jī)終端和各種網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)及其它相關(guān)設(shè)備等。為了實(shí)現(xiàn)不同制造廠商通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的兼容，并為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)提供一個(gè)框架。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定了開放性數(shù)控網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)通信模型（OSI）。它是連接異種計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)框架，其目的是為系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供一個(gè)共用基礎(chǔ)，并引導(dǎo)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展起著一定的指導(dǎo)作用。

3 數(shù)控系統(tǒng)的操作實(shí)時(shí)性與可靠性

目前，Internet和Intranet多采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，高速以太網(wǎng)和ATM網(wǎng)都支持這類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。但是在開放的Intranet內(nèi)，TCP /IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不易用于實(shí)時(shí)通信。主要原因是大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不允許連續(xù)傳輸任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)量，而是將較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)拆分為小塊數(shù)據(jù)-包（Packet）單獨(dú)發(fā)送。一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失時(shí)，需要重發(fā)丟失的數(shù)據(jù)。同時(shí)，邊加工邊傳輸數(shù)據(jù)這種方式本身就具有一定的局限性。一方面?zhèn)鬏斶^程中容易產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)干擾等不可預(yù)料的錯(cuò)誤，另一方面加工中增加了一個(gè)傳輸計(jì)算機(jī)從而降低了數(shù)控系統(tǒng)的可靠性。更重要的是形成了網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)專用控制器通信的速度瓶頸?，F(xiàn)在的復(fù)雜型面切削加工一般都有高精度高速度的要求，當(dāng)復(fù)雜型面插補(bǔ)直線段的長(zhǎng)度小于0.05mm時(shí)，專用控制器進(jìn)行傳輸加工的速度只有每分鐘幾百毫米。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足型面雕刻、高精度曲面銑削等高速加工要求。

4 遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷

數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度的日益提高，復(fù)雜性的迅速增加引起了維修費(fèi)用增高，停機(jī)損失巨大的問題。所以，網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程監(jiān)控在網(wǎng)絡(luò)制造中的作用變得非常重要，成為衡量數(shù)控系統(tǒng)性能的一個(gè)重要方面。通過對(duì)機(jī)床加工過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障或異常情況。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家可以通過Internet對(duì)用戶的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行快速診斷與維護(hù)，可以大大減少維護(hù)的盲目性，提高設(shè)備完好率，滿足用戶對(duì)數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程故障監(jiān)控、故障診斷、故障修復(fù)的要求。

全球化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、多媒體技術(shù)的成熟遠(yuǎn)程視頻技術(shù)轉(zhuǎn)感器技術(shù)的大量應(yīng)用都為網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程監(jiān)控作用提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。在線監(jiān)測(cè)主要包括機(jī)械故障、生產(chǎn)環(huán)境、底層設(shè)備主要部位，部件的傳感器信號(hào)，設(shè)備運(yùn)行信號(hào)，底層設(shè)備及控制器的故障報(bào)警燈和狀態(tài)變化指示燈信號(hào)等。所有信息都應(yīng)當(dāng)不僅可在本地及時(shí)處理，還可將所有的監(jiān)測(cè)信息加工成可以在網(wǎng)上傳輸?shù)男问?，發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷中心。其中待解決的主要問題有：

（l）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)和壓縮格式。

（2）遠(yuǎn)程設(shè)備數(shù)據(jù)的獲取方式。

（3）監(jiān)控與診斷數(shù)據(jù)庫的建立。

（4）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與診斷的安全性。

三、網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺(tái)是系統(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，各部分之間通過信息管理網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，傳遞命令和數(shù)據(jù)信息，并行完成數(shù)控任務(wù)，根據(jù)各個(gè)硬件在系統(tǒng)不同的實(shí)現(xiàn)功能，硬件平臺(tái)又可以分為網(wǎng)絡(luò)傳送功能模塊和數(shù)控系統(tǒng)功能模塊，具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)如下：

（l）網(wǎng)絡(luò)傳送功能模塊

（2）數(shù)控系統(tǒng)功能模塊