任务基本要求为基于通信规约，对TCP/IP的发送与接收方式进行规范，以此编写出符合规范的服务端以及客户端，建立数据库，将主机—数据库—机床进行连接，过程主要分为以下四个阶段：

阶段一：做出初始测试程序，将通信规约中的电文格式以及通信流程（例如超时检测与重发以及心跳电文等）以QT编写的GUI展现出来，完成要求。

阶段二：将完成的程序拆解为各个子函数，并加载写入动态库中，将原有的程序进行修改，制作以该动态库为基础的TCP/IP服务端及客户端的调用例程。

阶段三：搭建数据库，与已经构建好的动态库以及界面进行搭配，直观显示数据。

阶段四：在数控机床中设置后台程序，将所需要监控的数据上传至数据库中。

下面对上述阶段的内容进行详细阐述。

3.4.3.1 技能学习

由于该项目是以QT作为开发软件进行界面开发，因此需要学习QT的编写方式以及编写规范，并就例程进行编写实践，同时也要进行C++语言的学习。

对于TCP/IP协议，其在QT中已经有具体的组建函数，因此可以在了解了协议的运作方式以及QT中已有组件函数的运用后直接进行调用。

在进行初步学习之后，已经大致掌握了如何利用QT进行程序编写，但在使用中发现，仅使用QT进行程序编写会产生不可知的编译错误。为了防止这类错误的发生，采用VS增加QT5插件的方式进行编译，可以较好地解决这类问题。同时，VS在调试方面也比QT Designer设计得更好，因此也需要对此类软件以及插件进行安装。

在编写动态库时，需要注意信号槽机制以及语言规范。具体内容为：理解信号槽在动态库及程序之间的数据传输以及信号传递的过程，理解如何自己创建信号，实现信号与信号之间的连接，以及信号槽之间的连接。同时规范语言，让动态库以及例程能够方便他人理解，方便团队使用。

3.4.3.2 测试程序编写

测试程序的主要内容为将通信规约中的规则转化为可用的程序形式，例如，通信规约中规定，发送电文时，需要给电文增加数据头以及数据尾用于校验。数据头包括电文长度、电文号、电文发送日期、电文发送时间、发送端描述码、接收端描述码、传送功能码等，其中电文长度、电文发送日期、电文发送时间需要系统自动生成。具体界面如图3-30～图3-32所示。

图3-30　GUI设计图

图3-31　程序部分界面

图3-32　运行调试界面

3.4.3.3 动态库编写

动态库的编写，是按照规范将通讯规约里的约束撰写为动态库，方便他人对其的调用，也方便之后开发界面使用，由于动态库也就是动态链接提供了一种方法，使进程可以调用不属于其可执行代码的函数。函数的可执行代码位于一个DLL文件中，该DLL包含一个或多个已被编译、链接并与使用它们的进程分开存储的函数。DLL还有助于共享数据和资源。多个应用程序可同时访问内存中单个DLL副本的内容，好处就是在开发界面的时候可以避免一些编译问题，因为动态库已经成为编译好的模块，可以直接进行调用，在debug的过程中也不用担心是动态库导致的界面问题。编写动态库时需要将之前的程序转化为动态库的部分，即将完成的程序拆解为各个子函数，并加载写入动态库中，将原有的程序进行修改，制作以该动态库为基础的TCP/IP服务端及客户端的调用例程，具体情况如图3-33～图3-38所示。

图3-33　DLL部分程序

图3-34　TCP/IP GUI修改界面

图3-35　TCP/IP服务端界面

图3-36　TCP/IP客户端界面

图3-37　TCP/IP运行界面

图3-38　TCP/IP运行报错界面

3.4.3.4 数据库搭建(www.daowen.com)

通信方式如图3-39所示。

图3-39　通信方式

即整个流程有三方介入，用户使用PC客户端登录系统，可对数据库（服务器）中的数据进行读取以及调整，同时数据库中存有对应用户登录的用户名以及密码及其权限，通过调用数据获得可以修改或者读取的权限。数据库中所有的数据，除用户加入内容外，其余为机床（客户端）处发送数据上传至客户端，内容实时刷新。

3.4.3.5 通信内容

1）用户与数据库

用户与数据库间的通信内容主要为：

（1）数据库存储用户名以及密码作为登录用，同时赋予不同的用户名不同等级的权限，软件中进行设置，对不同权限的用户显示不同的界面。

（2）PC与服务器连接后，可读取数据库内的数据，同时进行处理后显示在界面中，赋予符合权限的用户远程操作数据库的功能。

2）数据库与机床

数据库与机床的联系主要为：

（1）数据库中存储对应机床的IP地址以及机床位（即通过通信规约中的描述码实现），以此判断为何台机床的数据，并进行数据存储。

（2）以西门子的数控机床为例，在机床内设置后台程序，将数据实时进行传输，存储到数据库中，同时数据库按照传输时间，进行数据备份，实现对机床历史数据的调用。

（3）目前设计的数据读取内容包括的方面（部分展示如图3-40所示）有：①机床坐标信息：相对坐标，机械坐标，绝对坐标，剩余坐标。②主轴相关信息：主轴名称，主轴转速，主轴负载，同时读取转速及负载数据。③伺服轴相关信息：伺服轴名称，伺服轴转速，伺服轴负载，同时对转速以及负载进行图像处理，以数值与二维坐标图显示。④当前运行程序显示：当前程序段，当前运行转速，当前进给转速，刀具号等。⑤警告内容读取：当出现警告时，及时出现警告内容及错误代码，方便处理。

3.4.3.6 后台程序编写

以西门子系统（图3-41、图3-42）为例，使用西门子的仿真系统进行程序的编写，程序仍然使用Visual Studio作为编写软件，但是由于西门子的仿真系统指定需要Windows 7 32位系统，因此需要采用旧版本的VS2008作为编写软件。使用相应的SINUMERIK Operate编程包，即可建立工程，同时调用3.4.3.4小节中编写的数据库，编写将数据传输到数据库的程序。

图3-40　数据库部分设计

图3-41　西门子仿真系统加载界面

图3-42　西门子仿真系统界面

3.4.3.7 P C客户端程序

PC客户端程序是整套系统中最主要的部分，需要将数据库中的信息简单明了地展示给使用监控系统的用户。因此需要做到直观性。经过设计，具备了用户登录界面、用户注册界面、机床选择界面、创建新机床界面以及最后的数据查看界面，分别如图3-43～图3-46所示。

图3-43　用户登录界面

图3-44　用户注册界面

图3-45　选择机床界面

图3-46　创建新机床界面

图3-47中左边四个方框位坐标以数据显示出，右边的转速及负载以坐标轴形式表达。