基于Web的数控服务系统的研究

基于Ｗｅｂ的数控服务系统的研究韩庆瑶，师向红，董云风（华北电力大学机械工程学院，河北保定０７１００３）

１引言数控技术是集成制造科学、计算机科学、自动控制理论和监控技术等多学科的综合性技术。而开放式的体系结构成为数控系统向模块化、平台化、工具化和标准化发展的必然趋势。基于Ｗｅｂ模式来设计数控系统可以真正做到完全分布式和开放式，Ｗｅｂ是实现ＷＷＷ（ＷｏｒｌｄＷｉｄｅＷｅｂ）的基本框架，是高度模块化和完全分布式。只要使用浏览器并与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ连接都可以使用这种应用程序。在了解网络制造环境下对数控系统的基本要求，分析现有开放式数控技术的基础上，总结出基于Ｗｅｂ技术的数控系统功能：基于Ｗｅｂ的远程数控服务与管理功能、基于Ｗｅｂ的远程数控仿真功能、基于Ｗｅｂ的远程数控加工监控等功能。因此基于Ｗｅｂ的数控系统远程服务系统的研究是进行网络数控加工的很重要的一个环节。２基于Ｗｅｂ的数控服务系统的功能基于Ｗｅｂ的数控服务系统主要是为了对基于网络的开放式数控加工提供远程支持技术，帮助远程用户通过Ｗｅｂ浏览器进行数控程序的编辑、检查、查询、上传与下载，实现对数控程序进行统一管理和共享；并且可以对机床信息、刀具信息和加工毛坯信息进行管理，同时选择合适的参数，也可进行数控加工仿真，使用户只需用浏览器利用网络资源便可对产品的数控加工过程进行真实加工前的观察，以便及时发现和尽快解决问题，避免造成不必要的损失；可以为用户提供数控故障的交互式远程诊断，在数控故障专家系统的帮助下，方便快捷地找出故障原因和部位；还可以浏览有关数控的前沿信息，进行在线交流和发送邮件等服务。基于Ｗｅｂ的数控服务系统基本功能模块如图１。３基于Ｗｅｂ的数控服务系统的体系结构传统的两层客户机／服务器（Ｂ／Ｓ）模型具有封闭性、平台相关性等特点。近几年迅速发展起来的Ｗｅｂ技术，将传统的两层模型扩展成三层浏览器／服务器模型。所谓三层模型，其实是从逻辑结构角度将模型分成表示层、事务逻辑层和数据层的三层结构。该模型突破了传统的两层模型的局限性，使得客户端具有统一的浏览器界面，并且事务规则和操作方法的改变只要求中间的事务逻辑层变摘要：分析了基于Ｗｅｂ的数控服务系统所应具备的功能，提出了三层浏览器／服务器模型系统的体系结构及系统的工作流程，介绍了系统浏览器、服务器所采用的基于Ｊａｖａ的软件支撑技术和系统采用的数据库技术。对基于Ｗｅｂ的数控服务系统的综合研究为建立原型系统提供技术支持，也为实现数控加工的真正网络化奠定了基础。关键词：Ｗｅｂ；浏览器／服务器；数控服务系统；ＪＳＰ中图分类号：ＴＧ６５９文献标识码：Ａ文章编号：１００２－２３３３（２００６）０８－００３２－０３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＷｅｂ－ＢａｓｅｄＣｏｍｐｕｔｅｒＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＳｅｒｖｉｃｅＳｙｓｔｅｍＨＡＮＱｉｎｇ－ｙａｏ，ＳＨＩＸｉａｎｇ－ｈｏｎｇ，ＤＯＮＧＹｕｎ－ｆｅｎｇ（ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＢａｏｄｉｎｇ０７１００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆＷｅｂ－ｂａｓｅｄＣＮＣｓｅｒｖｉｃｅｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｎｂｒｉｎｇｓｆｏｒｗａｒｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ３－ｔｉｅｒｂｒｏｗｓｅｒ／ｓｅｒｖｅｒｍｏｄｅｌａｎｄｓｙｓｔｅｍ’ｓｗｏｒｋｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｆｉｎａｌｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓＪａｖａ－ｂａｓｅｄｓｏｆｔｗａｒｅｓｕｐｐｏｒｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｂｒｏｗｓｅｒａｎｄｓｅｒｖｅｒ，ａｎｄＳＱＬＳｅｒｖｅｒｆｏｒｓｙｓｔｅｍ’ｓｄａｔａｂａｓｅ．ＴｈｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｎＷｅｂ－ｂａｓｅｄＣＮＣｓｅｒｖｉｃｅｓｙｓｔｅｍｐｒｏｖｉｄｅｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｐｒｏｔｏｔｙｐｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ａｌｓｏｂａｓｅｓｏｎｃｏｎｃｒｅｔｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＣＮＣｎｅｔｗｏｒｋｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗｅｂ；Ｂｒｏｗｓｅｒ／Ｓｅｒｖｅｒ；ＣＮＣＳｅｒｖｉｃｅＳｙｓｔｅｍ；ＪＳＰ

图１基于ｗｅｂ的数控服务系统的功能模块制造业信息化ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ

３２机械工程师２００６年第８期图４采用ＪＳＰ／Ｓｅｒｖｌｅｔ技术实现Ｗｅｂ交互的结构模型化，不会影响到其它两层。本系统采用的就是三层结构的浏览器／服务器网络模型。其体系结构如图２所示。

第一层即表示层，一方面将用户输入的参数传递给中间的事务逻辑层处理，另一方面将事务逻辑层处理的结果返回显示给用户看；从物理角度看，表示层分布在两处：Ｗｅｂ浏览器端和Ｗｅｂ服务器端。第二层即事务逻辑层，通过模块控制将用户的请求分配给相应的模块去处理。从物理角度看，事务逻辑层位于Ｗｅｂ服务器端。第三层即数据层，负责管理应用程序中用到的各类数据，包括用户信息库、数控程序库和数控系统信息库、数控仿真库、数控故障诊断库及其它服务信息库。从物理角度看，数据层位于数据库服务器端。事务逻辑层和数据层之间通过ＪＤＢＣ进行通讯，这是为了和Ｗｅｂ服务器端采用的基于Ｊａｖａ的开发技术（ＪＳＰ，Ｓｅｒｖｌｅｔ和ＪａｖａＢｅａｎ）相一致。基于Ｗｅｂ的数控系统的工作流程如图３。４基于Ｗｅｂ的服务系统的软件支撑技术４．１基于Ｗｅｂ浏览器采用的技术基于Ｗｅｂ的数控系统在Ｗｅｂ浏览器端主要由Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ来实现和用户的交互，它的主要工作可分为两种：一种是在用户提交表单元素前对用户的输入进行验证，通过这一层的检查后，数据才通过网络传送到Ｗｅｂ服务器端；另一类是在Ｗｅｂ浏览器端直接同用户进行交互，响应用户的部分操作。４．２基于Ｗｅｂ的服务器采用的开发方式及实施基于Ｊａｖａ的服务器端技术开发Ｗｅｂ应用程序，根据Ｗｅｂ的数控服务系统的中等规模，选择开发方式ＪＳＰ＋Ｓｅｒｖｌｅｔ＋ＪａｖａＢｅａｎ进行开发，它借助于Ｓｅｒｖｌｅｔ和ＪＳＰ良好的交互关系以及ＪａｖａＢｅａｎ的协助，将网站的整个逻辑结构交由Ｓｅｒｖｌｅｔ和ＪａｖａＢｅａｎ配合完成，而将动态页面的输出放在ＪＳＰ页面中来完成，从而将网站的逻辑关系和网站的显示页面分开处理。根据上述开发方式，可以将本数控服务系统划分为三个模块：控制模块（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、用户视图模块（Ｖｉｅｗ）和事务逻辑模块（Ｍｏｄｅｌ）。控制模块首先接收浏览器端发送的与网络协议相关的请求，然后解析请求并转换为事务逻辑模块的输入参数，调用相应的事务逻辑模块进行处理，最后根据事务逻辑模块的处理结果调用相应的用户视图模块生成结果页面，返回至浏览器。控制模块和用户视图模块的交互主要在Ｓｅｒｖｌｅｔ中完成。Ｓｅｒｖｌｅｔ容器把由任何协议使用的请求转换成Ｓｅｒｖｌｅｔ能够理解的请求对象（ＳｅｒｖｌｅｔＲｅｑｕｅｓｔ），并给Ｓｅｒｖｌｅｔ一个能用来发送响应的响应对象（ＳｅｒｖｌｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅ）。Ｓｅｒｖｌｅｔ的开发者只需对请求对象和响应对象进行操作，就可以完成和ＪＳＰ的交互。其交互过程如图４所示。４．３基于Ｗｅｂ的数据库服务器的选择ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ是ＷｉｎｄｏｗｓＮＴＳｅｒｖｅｒ下支持可升级、可扩展、高性能的关系型数据库系统，具有海量数据库支持、灵活的复制功能及全文检索与搜索支持、并行查询支持、分布式查询、Ｗｅｂ服务器和数据库服务器交互实现的查询、动态自主管理等优点；并且Ｉｎｔｅｒｎｅｔ／Ｉｎｔｒａｎｅｔ环境下对网络数据库访问方面也有性能优越的集成开发工具。因此，该数控服务平台选用了ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ数据库。４．４系统Ｗｅｂ服务器和数据库服务器交互的实现（１）使用ＪＤＢＣ基于Ｗｅｂ的服务系统大部分功能都要求同数据库进行交互，而ＪＤＢＣ是Ｊａｖａ与数据库实现数据库不相关连接的工业标准，具有平台无关性和数据访问一致性两大图２基于Ｗｅｂ的数控服务系统的体系结构图３基于Ｗｅｂ的数控服务系统的工作流程图

３３机械工程师２００６年第８期制造业信息化ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!!特点，为基于ＳＱＬ的数据库访问提供调用级应用编程接口，是Ｗｅｂ服务器和数据库服务器进行交互的桥梁。（２）ＪＤＢＣ与数据库的连接基于Ｗｅｂ的服务系统中，数据库服务器与Ｗｅｂ服务器同处于企业网内，因此采用直接连接数据库的纯Ｊａｖａ驱动程序。在ｊａｖａ．ｓｑｌ包中，驱动程序管理器类ＤｒｉｖｅｒＭａｎａｇｅｒ负责选取数据库驱动程序和建立新的数据库连接。登录驱动程序有两种方法：一个是直接装入一个驱动程序类以自己登录驱动程序。例如，要装入现在所用的ＪＤＢＣ驱动程序，可用命令：Ｃｌａｓｓ．ｆｏｒＮａｍｅ（＂ｃｏｍ．ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ．ｊｄｂｃ．ｓｇｌｓｅｒｖｅｒ．ＳＱＬＳｅｒｖｅｒＤｒｉｖｅｒ＂）：成功登录驱动程序后，可用类似于下面的语句打开一个本地数据库的连接：Ｓｔｒｉｎｇｕｒ１＝＂ｊｄｂｃ：ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ：ｓｇｌｓｅｒｖｅｒ：／／ｌｏｃａｌｈｏｓｔ：１８８８＂；Ｓｔｒｉｎｇｕｓｅｒｎａｍｅ＝＂ａｂ＂；Ｓｔｒｉｎｇｐａｓｓｗｏｒｄ＝＂ａｂ＂；Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｃｏｎｎ＝ＤｒｉｖｅｒＭａｎａｇｅｒ．ｇｅｔＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（ｕｒｌ，ｕｓｅｒｎａｍｅ，ｐａｓｓｗｏｒｄ）驱动程序管理器依次访问目前登录的驱动程序，直到找到能使用数据库ＵＲＬ指令的协议的驱动程序。第二个方法是：将连接所需的属性值对写入一个文本文件，连接时再从该文件中读取相应属性值。这种方法比较灵活，系统管理者可以随时更改属性文件中的连接参数，而无需更改程序文件之后再重新编译运行。获得数据库的连接后，就可以利用ＳＱＬ对相应的数据记录进行查询及添加、删除和更新。５结束语本文研究了基于Ｗｅｂ的数控服务系统的功能模型、系统体系、工作流程和软件支撑技术。又因基于Ｗｅｂ的数控服务系统是基于Ｗｅｂ数控系统的一个重要组成部分，所以为进一步实现数控系统的网络化、开放化奠定了基础。［参考文献］［１］朱敏．ＪＳＰＷｅｂ应用教程［Ｍ］．北京：北京交通大学出版社，２００４．［２］武延军．精通ＪＳＰ编程技术［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００４．［３］谷艺．ＨＴＭＬ语言与Ｗｅｂ页设计［Ｍ］．青岛：青岛出版社，２００５．［４］易红，倪中华．适用于网络化制造模式的数控系统的研究［Ｊ］．东南大学学报，２００２，（３）：８７－９１．［５］Ｔｓａｉ，ＭｉｎｇＰｉａｏ；Ｌｉｎ，ＪａｍｅｓＴ．Ｗｅｂ－ｂａｓｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｍａｎｕｆａｃ－ｔｕｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，２５：６０８－６１８．（编辑昊天）作者简介：韩庆瑶（１９５４－），男，教授，主要从事数控技术方面的研究。收稿日期：２００５－１１－

１７基于Adams的某机构改进设计陈晖（中国空空导弹研究院，河南洛阳４７１００９）１引言如图１所示，某机构通过拉动滑块，使滑块沿底座上的导轨运动，当滑块运动到弹簧位置时，滑动销压住弹簧，将微动开关压下，实现对电信号的控制。机构工作过程中如果滑块运动不到位，滑动销不能将微动开关压到位，进而不能改变微动开关的通断状态，将导致整个产品控制电路失效，使产品功能失效。该机构在产品试验中逐渐出现了下述问题：滑块运动不灵活，机构在运动过程中出现减速甚至短暂停顿现象，偶尔还出现滑块运动不到位、控制电路不通等问题。整个机构运动速度缓慢，且能听到明显摩擦声。在解剖产品时发现：①在导轨内发现有一些细小的金属屑。②在导轨内表面与滑动销端面的接触面有明显的刮痕，刮痕长度５～３０ｍｍ，并在部分刮痕处发现有轻微积屑瘤，积屑瘤高度实测０．２ｍｍ左右。③在导轨与滑动销的圆柱面接触的内表面有黑色磨损痕迹。④在滑动销上的端面的倒角处发现有金属碎屑和积屑瘤，弧面与导轨接触处有轻微磨平痕迹。⑤在弹簧片上从弹簧折弯处到滑动销运动的最后位置之间有一道明显的刮痕，在折弯处刮痕较其它地方宽且在刮痕中间有一个小坑。⑥在导轨上与弹簧位置相对应的内表面，有明显刮痕和积屑摘要：分析了某型信号控制机构在试验过程中出现的问题，并通过Ａｄａｍｓ软件分析了这些问题产生的影响，进而提出并分析了产品的改进设计方案。通过样机试验表明：采取的改进措施是正确有效的。关键词：磨损；改进设计；Ａｄａｍｓ中图分类号：ＴＨ１１２文献标识码：Ｂ文章编号：１００２－２３３３（２００６）０８－００３４－０３