基于LabVIEW的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)--網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵技術(shù)研究 1

基于Internet組建數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)，本章將對兩種結(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)與訪問也是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的關(guān)鍵，在本章最后會(huì)進(jìn)行Web數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和LabVIEW平臺下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫的訪問技術(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(diǎn)，現(xiàn)做如下分析對比。

（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)客戶端來采集數(shù)據(jù)，而且通常有一個(gè)服務(wù)器來充當(dāng)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(yuǎn)程服務(wù)器數(shù)據(jù)庫。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，專門為測試數(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)：

①由于客戶端實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的直接相連，沒有中間環(huán)節(jié)，因此響應(yīng)速度快。
②操作界面漂亮、形式多樣，可以充分滿足客戶自身的個(gè)性化要求。
③C/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需要專門的客戶端安裝程序，分布功能弱，針對點(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。
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。
③開發(fā)成本較高，需要具有一定專業(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，直接訪問該測控網(wǎng)站的地址，就可以監(jiān)視遠(yuǎn)程測控點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化情況。它的主要工作就是在服務(wù)器端程序的開發(fā)，不存在客戶端程序的開發(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)：

①具有分布性特點(diǎn)，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行查詢、瀏覽等業(yè)務(wù)處理。
②業(yè)務(wù)擴(kuò)展簡單方便，通過增加網(wǎng)頁即可增加服務(wù)器功能。
③維護(hù)簡單方便，只需要改變網(wǎng)頁，即可實(shí)現(xiàn)所有用戶的同步更新。
④開發(fā)簡單，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，無法滿足快速操作的要求。
③頁面動(dòng)態(tài)刷新，響應(yīng)速度明顯降低。
④無法實(shí)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(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模式無法作到的。與操作系統(tǒng)平臺關(guān)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(dòng)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(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)議類型包括TCP/IP協(xié)議、UDP、串口通信協(xié)議、無線網(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）通過遠(yuǎn)程訪問來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。

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

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、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，通信在對應(yīng)的層次之間進(jìn)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(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。