基于LabVIEW的數(shù)控機床網(wǎng)絡測控系統(tǒng)--網(wǎng)絡通信關鍵技術研究 （一）

　　4數(shù)控機床遠程測控系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信關鍵技術研究

　　基于Internet組建數(shù)控機床網(wǎng)絡測控系統(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，本章將對兩種結構進行詳細的比較。同時在LabVIEW環(huán)境下實現(xiàn)網(wǎng)絡通信的也有多種方式，在本章中會做一一比較。數(shù)據(jù)的存儲與訪問也是實現(xiàn)遠程測控系統(tǒng)的關鍵，在本章最后會進行Web數(shù)據(jù)庫的設計和LabVIEW平臺下實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)庫的訪問技術方面的分析與研究。

　　4.1 B/S結構與C/S結構的比較

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

　　(1)C/S模式：(客戶/服務器模式)

　　C/S模式模型是網(wǎng)絡通信中常用的一種模型，通常集散控制系統(tǒng)多采用這種結構，它一般有多個客戶端來采集數(shù)據(jù)，而且通常有一個服務器來充當數(shù)據(jù)庫的角色，客戶端通過通信協(xié)議把測試數(shù)據(jù)寫入遠程服務器數(shù)據(jù)庫。這種模型的設計包括兩個方面：客戶端采集程序和遠程發(fā)布的程序設計以及客戶端數(shù)據(jù)的接收程序的設計。在LabVIEW環(huán)境下，專門為測試數(shù)據(jù)的安全快速的傳輸設置了DSTP協(xié)議。

　　C/S模式的優(yōu)點：

　?、儆捎诳蛻舳藢崿F(xiàn)與服務器的直接相連，沒有中間環(huán)節(jié)，因此響應速度快。

　?、诓僮鹘缑嫫痢⑿问蕉鄻?，可以充分滿足客戶自身的個性化要求。

　?、跜/S結構的管理信息系統(tǒng)具有較強的事務處理能力，能實現(xiàn)復雜的業(yè)務流程。

　　C/S模式的缺點：

　?、傩枰獙ｉT的客戶端安裝程序，分布功能弱，針對點多面廣且不具備網(wǎng)絡條件的用戶群體，不能夠實現(xiàn)快速部署安裝和配置。

　　②兼容性差，對于不同的開發(fā)工具，具有較大的局限性。若采用不同工具，需要重新改寫程序。

　?、坶_發(fā)成本較高，需要具有一定專業(yè)水準的技術人員才能完成。

　　(2)B/S模式：(瀏覽器/服務器模式)

　　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瀏覽器，直接訪問該測控網(wǎng)站的地址，就可以監(jiān)視遠程測控點的數(shù)據(jù)變化情況。它的主要工作就是在服務器端程序的開發(fā)，不存在客戶端程序的開發(fā)和維護。在B/S模式下，一般采用HTTP協(xié)議。B/S組網(wǎng)模式的網(wǎng)絡化虛擬儀器如圖4.1所示。

　　B/S模式的優(yōu)點：

　?、倬哂蟹植夹蕴攸c，可以隨時隨地進行查詢、瀏覽等業(yè)務處理。

　　②業(yè)務擴展簡單方便，通過增加網(wǎng)頁即可增加服務器功能。

　　③維護簡單方便，只需要改變網(wǎng)頁，即可實現(xiàn)所有用戶的同步更新。

　?、荛_發(fā)簡單，共享性強。

　　B/S模式的缺點:

　?、賯€性化特點明顯降低，無法實現(xiàn)具有個性化的功能要求。

　?、诓僮魇且允髽藶樽罨镜牟僮鞣绞?，無法滿足快速操作的要求。

　?、垌撁鎰討B(tài)刷新，響應速度明顯降低。

　　④無法實現(xiàn)分頁顯示，給數(shù)據(jù)庫訪問造成較大的壓力。

　　⑤功能弱化，難以實現(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模式無法作到的。與操作系統(tǒng)平臺關系最小。C/S模式多是建立的Window平臺上，表現(xiàn)方法有限，對程序員普遍要求較高，B/S模式建立在瀏覽器上，有更加豐富和生動的表現(xiàn)方式與用戶交流。。并且大部分難度減低，降低開發(fā)成本。鑒于兩種結構模式優(yōu)缺點性能的比較和筆者的論文實現(xiàn)難以上考慮，本文的遠程測控系統(tǒng)采用B/S模式。

　　4.2 LabVIEW實現(xiàn)網(wǎng)絡通信的方法研究

　　數(shù)控機床遠程測控系統(tǒng)有多種實現(xiàn)網(wǎng)絡通信的方法。

　　其中，基于虛擬儀器LabVIEW實現(xiàn)網(wǎng)絡通信有四大類方法：

　　(1)使用網(wǎng)絡通信協(xié)議編程實現(xiàn)網(wǎng)絡通信，可以使用的通信協(xié)議類型包括TCP/IP協(xié)議、UDP、串口通信協(xié)議、無線網(wǎng)絡協(xié)議、Socket等;

　　(2)使用基于TCP/IP的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議DSTP的DataSocket技術實現(xiàn)網(wǎng)絡通信;

　　(3)使用共享變量實現(xiàn)網(wǎng)絡通信;

　　(4)通過遠程訪問來實現(xiàn)網(wǎng)絡通信。

　　本節(jié)將簡單地分析了各種方法的優(yōu)缺點及應用場合。

　　4.2.1 TCP與UDP通信技術

　　TCP與UDP，這些協(xié)議在絕大多數(shù)計算機上都有安裝，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，因此針對它們的編程要更加復雜，用戶需要考慮如何建立連接、分配端口號、進行地址轉換等。LabVIEW為用戶提供了封裝好的VI函數(shù)，大大簡化了TCP與UDP編程。

　　網(wǎng)絡通信協(xié)議是網(wǎng)絡中傳遞、管理信息的一些規(guī)范，是計算機之間相互通信需要共同遵守的一些規(guī)則。網(wǎng)絡通信協(xié)議通常被分為多個層次，每一層完成一定的功能，通信在對應的層次之間進行。LabVIEW中支持的通信協(xié)議類型包括TCP/IP、UDP、串口通信協(xié)議、無線網(wǎng)絡協(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，有著良好的實用性和開放性。它定義了網(wǎng)絡層的網(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)絡應用構架時，網(wǎng)絡通信利用Socket編程。Socket是TCP/IP協(xié)議傳輸所提供的接口，一般對于軟件開發(fā)主要使用兩種類型的套接字：