王軒力

(山西工程技術(shù)學(xué)院信息工程與大數(shù)據(jù)系,山西 陽泉 045000)

1 介紹

遠(yuǎn)程控制技術(shù)是制造業(yè)研究的前沿課題。許多大學(xué)和國際組織，如麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、MIMOSA(機(jī)器信息管理開放系統(tǒng)聯(lián)盟)、COMADEM(條件工程管理)和SMFPT(機(jī)械故障預(yù)防技術(shù)協(xié)會(huì))等，將互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于控制系統(tǒng)、診斷設(shè)備和改進(jìn)技術(shù)。

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能夠?qū)ζ渌W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的設(shè)備進(jìn)行控制，但是不能滿足網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的新要求(新要求是控制的無線化、程序的小型化和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性)。碼分多址(CDMA)避免了上述限制，碼分多址(CDMA)是各種無線電通信技術(shù)中常用的一種信道接入方式、一種擴(kuò)頻技術(shù)(在傳輸功率相同的情況下均勻地?cái)U(kuò)展數(shù)據(jù)的帶寬，擴(kuò)頻碼是一種偽隨機(jī)碼，與其他窄脈沖碼不同，它具有窄模糊函數(shù))。在CDMA中，本地生成的編碼用比要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)高得多的速率運(yùn)行，它提供了新的手段和方法。

本文介紹了一種基于VC++的脈沖焊機(jī)CDMA網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。在CDMA網(wǎng)絡(luò)中，利用Windows Sockets(Winsock)控制實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制中心與被控設(shè)備數(shù)量之間的實(shí)時(shí)傳輸和控制。該系統(tǒng)采用了網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和制造技術(shù)。它還提供了高層次的理論建模，編程方法和運(yùn)行結(jié)果根據(jù)采用的軟件和硬件來實(shí)現(xiàn)的。另外，它具有歷史數(shù)據(jù)記錄、維護(hù)方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

2 系統(tǒng)的理論模型

CDMA網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)有三個(gè)部分(見圖1)，第一部分是遠(yuǎn)程控制中心。第二部分是CDMA網(wǎng)絡(luò)。第三部分是受控設(shè)備。遠(yuǎn)程控制中心負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和歷史數(shù)據(jù)管理。脈沖焊機(jī)是受控設(shè)備的組成部分。首先，通過在數(shù)據(jù)庫中注冊(cè)的CDMA網(wǎng)絡(luò)將受控設(shè)備與遠(yuǎn)程控制中心連接。當(dāng)需要操作受控設(shè)備時(shí)，可以對(duì)用戶名、密碼、IP地址和端口進(jìn)行比對(duì)。如果是錯(cuò)誤的，遠(yuǎn)程控制中心顯示控制界面。用戶必須選擇所需的受控設(shè)備，才能看到程序的主界面。用戶可通過對(duì)脈動(dòng)焊機(jī)的具體動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖1CDMA網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

3.1 CDMA網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

GSM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率只有9.6 kbps，無法滿足高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶。

CDMA2000 1X (is-2000)是CDMA2000無線航空接口的核心標(biāo)準(zhǔn)。1X標(biāo)準(zhǔn)支持高達(dá)153kbps的數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)傳輸速度，在大多數(shù)商業(yè)應(yīng)用中，真實(shí)世界的數(shù)據(jù)傳輸速度平均為60-100 kbps。IMT-2000還對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行了更改，以便更多地使用數(shù)據(jù)服務(wù)，包括介質(zhì)和鏈路訪問控制協(xié)議和QoS。IS-95數(shù)據(jù)鏈路層僅為數(shù)據(jù)和語音電路交換信道提供“最佳傳輸”。CDMA具有成本低、易于維護(hù)和推廣、不受限制、高可靠性和穩(wěn)定性、高速接入等優(yōu)點(diǎn)。因此，將CDMA技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是一種較好的選擇。

CDMA無線模塊采用北京佳富信科技股份有限公司GF-3000 CDMA模式。支持短信、CSD、數(shù)據(jù)功能。它提供一個(gè)調(diào)制解調(diào)器主機(jī)、一條RS232數(shù)據(jù)線、一個(gè)UIM卡槽。

該系統(tǒng)安裝了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制解調(diào)器，可以滿足Windows串行接口的需要。用戶使用無線模塊自帶的RS232接口連接調(diào)制解調(diào)器和電腦，然后對(duì)其中的參數(shù)作相應(yīng)設(shè)置。其中生產(chǎn)廠家選擇標(biāo)準(zhǔn)的類型，調(diào)制解調(diào)器的傳輸速度我們選擇19 200 b/s。用戶將最大端口速度設(shè)置為57 600 bps，然后編寫“AT+CGDCONT=AT&D2、IP、CMNET”的AT指令，“CMNET”為中國的接入點(diǎn)名稱(APN)。按照中國移動(dòng)規(guī)定，“#777”用于幫助建立CDMA連接請(qǐng)求的指令。因此，使用上述調(diào)制解調(diào)器建立了一個(gè)新的撥號(hào)連接。

3.2 系統(tǒng)的C/S模型

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用C/S(client/server)模式，即一臺(tái)主機(jī)可以在網(wǎng)絡(luò)上操作另一臺(tái)主機(jī)。在用戶端的實(shí)現(xiàn)中考慮了普通計(jì)算機(jī)、工作站等?？蛻舳俗鳛橄到y(tǒng)的核心，需要一個(gè)固定的IP地址和一個(gè)固定的端口。然而，一個(gè)動(dòng)態(tài)的IP地址對(duì)服務(wù)器來說就足夠了。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以通過Winsock網(wǎng)絡(luò)編程接口來實(shí)現(xiàn)。Winsock是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編程接口在Windows的函數(shù)。它是參考socket定義的，socket在許多大學(xué)和組織中都很流行。

對(duì)于服務(wù)器端程序，我們先用bind()函數(shù)綁定套接字，綁定了以后用listen()函數(shù)讓套接字進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)，然后調(diào)用accept()函數(shù)，這樣的話服務(wù)器進(jìn)入就緒狀態(tài)。如果在服務(wù)器準(zhǔn)備階段，客戶端先發(fā)出請(qǐng)求，而服務(wù)器還沒有做好相應(yīng)準(zhǔn)備，連接就會(huì)失敗。

該系統(tǒng)采用TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。工作方式是基于IP。具體線路連接好以后，我們?cè)O(shè)置用戶端的網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.2.11，端口號(hào)9000。本系統(tǒng)用VC++進(jìn)行編程，具體使用到了VC++里面的CSocket、CSocketFile和CArchive等實(shí)例來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信和控制。

3.3 服務(wù)器的設(shè)計(jì)

客戶端和用戶端的信息傳輸是雙向的，服務(wù)器端必須能并發(fā)處理信息，所以我們?cè)诜?wù)器端創(chuàng)建2個(gè)新套接字，分別是CClientSocket和CListenSocket。CClientSocket這個(gè)套接字是用來連接用戶端的，而CListenSocket套接字是用來監(jiān)聽端口，及時(shí)接收用戶端發(fā)來的請(qǐng)求信息。另外，我們還在服務(wù)器端創(chuàng)建2個(gè)CArchive對(duì)象，主要用于傳輸和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

服務(wù)器一直處于截獲、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)。在特定的條件下，系統(tǒng)定義不同的功能來完成不同的動(dòng)作。例如，接收客戶機(jī)的命令時(shí)使用了CServerDlg::OnAccept()函數(shù)。如果服務(wù)器收到用戶端的信號(hào)時(shí)，服務(wù)器會(huì)立刻回送當(dāng)時(shí)的服務(wù)器狀態(tài)給用戶端。另一個(gè)例子是執(zhí)行client的action命令，它使用switch的循環(huán)語句和CServerDlg::CtrlOperation()函數(shù)。

3.4 用戶端

用戶端主要是為了設(shè)置相應(yīng)參數(shù)的，所以簡(jiǎn)單直觀。用戶端用軟件編程來實(shí)現(xiàn)。用戶端建立了一個(gè)新的套接字，即CServerSocket。CServerSocket的職責(zé)是接收和執(zhí)行客戶端的命令。

用戶具有調(diào)整拾取相機(jī)的焦距，通過控制支架調(diào)整拾取相機(jī)的角度，控制快速成型設(shè)備的具體動(dòng)作等功能。以滾筒正方向轉(zhuǎn)動(dòng)為例。當(dāng)服務(wù)器執(zhí)行用戶端發(fā)送的滾輪正轉(zhuǎn)指令時(shí)，服務(wù)器使用CRCtrlCenterDlg::OnOKSZMove()函數(shù)將成功信息返回給客戶端。

4 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

如圖2所示，是具體的脈沖焊機(jī)。如圖3所示，我們可以在設(shè)計(jì)面板上設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，以及通過控制不同的按鈕來控制脈沖焊機(jī)的具體動(dòng)作。當(dāng)用戶按下控制面板中的動(dòng)作按鈕時(shí)，用戶端向服務(wù)器發(fā)送命令，服務(wù)器接受用戶端的命令。從而直接控制了脈沖焊機(jī)的動(dòng)作。同時(shí)，通過信息對(duì)話框?qū)⒊晒Φ男畔⒏嬷脩舳?。?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制中心與多臺(tái)被控設(shè)備之間的無線通信和控制。

圖2脈沖焊接機(jī)圖3設(shè)置面板

5 結(jié)論

利用遠(yuǎn)程控制技術(shù)、CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和制造技術(shù)，在VC++中實(shí)現(xiàn)了一種基于脈沖焊機(jī)的CDMA網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)程控制技術(shù)是制造業(yè)研究的前沿課題。它要求無線控制、程序小型化和系統(tǒng)可擴(kuò)展性。在CDMA網(wǎng)絡(luò)中，利用Winsock控制實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制中心與被控設(shè)備之間的實(shí)時(shí)傳輸和控制。該系統(tǒng)采用了網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和制造技術(shù)。它還提供了高層次的理論建模，編程方法和運(yùn)行結(jié)果根據(jù)軟件和硬件實(shí)現(xiàn)。此外，它還具有易于維護(hù)和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。