基于LabVIEW的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)--網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵技術(shù)研究 （一）

　　4數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵技術(shù)研究

　　基于Internet組建數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)目前主要有兩種基本的模式：C/S和B/S模式。兩種通信模式各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，本章將對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的比較。同時(shí)在LabVIEW環(huán)境下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的也有多種方式，在本章中會(huì)做一一比較。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與訪問(wèn)也是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵，在本章最后會(huì)進(jìn)行Web數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和LabVIEW平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)技術(shù)方面的分析與研究。

　　4.1 B/S結(jié)構(gòu)與C/S結(jié)構(gòu)的比較

　　本文提出的基于Internet組建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)目前主要有兩種基本的模式：C/S和B/S模式，性能和功能場(chǎng)合上各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)做如下分析對(duì)比。

　　(1)C/S模式：(客戶/服務(wù)器模式)

　　C/S模式模型是網(wǎng)絡(luò)通信中常用的一種模型，通常集散控制系統(tǒng)多采用這種結(jié)構(gòu)，它一般有多個(gè)客戶端來(lái)采集數(shù)據(jù)，而且通常有一個(gè)服務(wù)器來(lái)充當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的角色，客戶端通過(guò)通信協(xié)議把測(cè)試數(shù)據(jù)寫(xiě)入遠(yuǎn)程服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)。這種模型的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面：客戶端采集程序和遠(yuǎn)程發(fā)布的程序設(shè)計(jì)以及客戶端數(shù)據(jù)的接收程序的設(shè)計(jì)。在LabVIEW環(huán)境下，專(zhuān)門(mén)為測(cè)試數(shù)據(jù)的安全快速的傳輸設(shè)置了DSTP協(xié)議。

　　C/S模式的優(yōu)點(diǎn)：

　?、儆捎诳蛻舳藢?shí)現(xiàn)與服務(wù)器的直接相連，沒(méi)有中間環(huán)節(jié)，因此響應(yīng)速度快。

　?、诓僮鹘缑嫫?、形式多樣，可以充分滿足客戶自身的個(gè)性化要求。

　?、跜/S結(jié)構(gòu)的管理信息系統(tǒng)具有較強(qiáng)的事務(wù)處理能力，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程。

　　C/S模式的缺點(diǎn)：

　　①需要專(zhuān)門(mén)的客戶端安裝程序，分布功能弱，針對(duì)點(diǎn)多面廣且不具備網(wǎng)絡(luò)條件的用戶群體，不能夠?qū)崿F(xiàn)快速部署安裝和配置。

　?、诩嫒菪圆?，對(duì)于不同的開(kāi)發(fā)工具，具有較大的局限性。若采用不同工具，需要重新改寫(xiě)程序。

　　③開(kāi)發(fā)成本較高，需要具有一定專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn)的技術(shù)人員才能完成。

　　(2)B/S模式：(瀏覽器/服務(wù)器模式)

　　B/S模型是為了方便用戶在Web下發(fā)布數(shù)據(jù)。通常用戶端只需要安裝一個(gè)瀏覽器，直接訪問(wèn)該測(cè)控網(wǎng)站的地址，就可以監(jiān)視遠(yuǎn)程測(cè)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化情況。它的主要工作就是在服務(wù)器端程序的開(kāi)發(fā)，不存在客戶端程序的開(kāi)發(fā)和維護(hù)。在B/S模式下，一般采用HTTP協(xié)議。B/S組網(wǎng)模式的網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器如圖4.1所示。

　　B/S模式的優(yōu)點(diǎn)：

　?、倬哂蟹植夹蕴攸c(diǎn)，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行查詢、瀏覽等業(yè)務(wù)處理。

　?、跇I(yè)務(wù)擴(kuò)展簡(jiǎn)單方便，通過(guò)增加網(wǎng)頁(yè)即可增加服務(wù)器功能。

　?、劬S護(hù)簡(jiǎn)單方便，只需要改變網(wǎng)頁(yè)，即可實(shí)現(xiàn)所有用戶的同步更新。

　?、荛_(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，共享性強(qiáng)。

　　B/S模式的缺點(diǎn):

　　①個(gè)性化特點(diǎn)明顯降低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)具有個(gè)性化的功能要求。

　　②操作是以鼠標(biāo)為最基本的操作方式，無(wú)法滿足快速操作的要求。

　?、垌?yè)面動(dòng)態(tài)刷新，響應(yīng)速度明顯降低。

　?、軣o(wú)法實(shí)現(xiàn)分頁(yè)顯示，給數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)造成較大的壓力。

　　⑤功能弱化，難以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)模式下的特殊功能要求。

　　綜上所述，B/S模式建立在廣域網(wǎng)上，面向不同的用戶群，分散地域，這是C/S模式無(wú)法作到的。與操作系統(tǒng)平臺(tái)關(guān)系最小。C/S模式多是建立的Window平臺(tái)上，表現(xiàn)方法有限，對(duì)程序員普遍要求較高，B/S模式建立在瀏覽器上，有更加豐富和生動(dòng)的表現(xiàn)方式與用戶交流。。并且大部分難度減低，降低開(kāi)發(fā)成本。鑒于兩種結(jié)構(gòu)模式優(yōu)缺點(diǎn)性能的比較和筆者的論文實(shí)現(xiàn)難以上考慮，本文的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)采用B/S模式。

　　4.2 LabVIEW實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的方法研究

　　數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)有多種實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的方法。

　　其中，基于虛擬儀器LabVIEW實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信有四大類(lèi)方法：

　　(1)使用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議編程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，可以使用的通信協(xié)議類(lèi)型包括TCP/IP協(xié)議、UDP、串口通信協(xié)議、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、Socket等;

　　(2)使用基于TCP/IP的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議DSTP的DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信;

　　(3)使用共享變量實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信;

　　(4)通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。

　　本節(jié)將簡(jiǎn)單地分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。

　　4.2.1 TCP與UDP通信技術(shù)

　　TCP與UDP，這些協(xié)議在絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)上都有安裝，因此他們的使用更為普遍，但是正是由于這些協(xié)議更加基礎(chǔ)，因此針對(duì)它們的編程要更加復(fù)雜，用戶需要考慮如何建立連接、分配端口號(hào)、進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換等。LabVIEW為用戶提供了封裝好的VI函數(shù)，大大簡(jiǎn)化了TCP與UDP編程。

　　網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中傳遞、管理信息的一些規(guī)范，是計(jì)算機(jī)之間相互通信需要共同遵守的一些規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議通常被分為多個(gè)層次，每一層完成一定的功能，通信在對(duì)應(yīng)的層次之間進(jìn)行。LabVIEW中支持的通信協(xié)議類(lèi)型包括TCP/IP、UDP、串口通信協(xié)議、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和郵件傳輸協(xié)議。TCP/IP協(xié)議體系是目前最成功，使用最頻繁的Internet協(xié)議，有著良好的實(shí)用性和開(kāi)放性。它定義了網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)際互連協(xié)議IP，傳輸層的傳輸控制協(xié)議TCP、用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP等。

　　選擇采用C/S模式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用構(gòu)架時(shí)，網(wǎng)絡(luò)通信利用Socket編程。Socket是TCP/IP協(xié)議傳輸所提供的接口，一般對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)主要使用兩種類(lèi)型的套接字：