数控机床的控制系统及其加密方法
【专利摘要】本发明涉及机械制造设备领域，尤其是涉及一种数控机床的控制系统及其加密方法，该控制系统包括数控系统和用以操控所述数控系统的操作面板，所述数控系统包括相互配合的主控模块和数控模块，所述操作面板包括基本功能模块，所述数控系统还包括与所述主控模块及数控模块相配合的加密控制模块；所述操作面板还包括加密时钟模块，用以向所述加密控制模块提供实时时钟信息并保存权限管理相关信息，所述权限管理相关信息包括授权状态和截止日期；其中，所述加密控制模块是基于所述实时时钟信息及所述权限管理相关信息而实施加密逻辑的控制以及加密状态验证和更改的。本发明的加密方法难以破解，授权权限管理的可靠性高。
【专利说明】数控机床的控制系统及其加密方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械制造技术，尤其涉及到一种数控机床的授权权限管理。
【背景技术】
[0002]数控机床一般价格较高，在销售时通常采用分期付款的方式。出于各种原因，可能会出现用户拖欠尾款的情况。因此，数控机床的制造商往往需要对数控机床进行加密，根据用户的付款情况对数控机床的使用权限进行管理。现有的权限管理，一般是在数控系统上单纯采用软件加密方法来实现，较易被破解，授权权限管理的可靠性较低。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种数控机床的控制系统及其加密方法，其加密方法难以破解，授权权限管理的可靠性高。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种数控机床的控制系统，包括数控系统和用以操控所述数控系统的操作面板，所述数控系统包括相互配合的主控模块和数控模块，所述操作面板包括基本功能模块，所述数控系统还包括与所述主控模块及数控模块相配合的加密控制模块；所述操作面板还包括加密时钟模块，用以向所述加密控制模块提供实时时钟信息并保存权限管理相关信息，所述权限管理相关信息包括授权状态和截止日期；其中，所述加密控制模块是基于所述实时时钟信息及所述权限管理相关信息而实施加密逻辑的控制以及加密状态验证和更改的。
[0005]本发明的更进一步优选方案是:所述授权状态划分为调试状态、无授权状态、临时授权状态以及长期授权状态四类。
[0006]本发明的更进一步优选方案是:所述加密时钟模块包括实时时钟电路，用以提供所述实时时钟信息；以及加密信息存储电路，用以保存所述权限管理相关信息。
[0007]本发明的更进一步优选方案是:所述加密时钟模块还包括微处理器，用以与所述数控系统通讯连接；其中，所述微处理器与所述实时时钟电路及所述加密信息存储电路相配合，所述实时时钟电路是经由所述微处理器向所述加密控制模块提供所述实时时钟信息的，所述加密控制模块是经由所述微处理器向所述加密信息存储电路提供所述权限管理相关息的。
[0008]本发明的更进一步优选方案是:所述数控模块是由运行于所述主控模块的程序实现的；所述加密控制模块是由运行于所述主控模块的程序实现的。
[0009]本发明的更进一步优选方案是:所述主控模块为工控机或PLC。
[0010]本发明解决其技术问题所采用的技术方案还是:提供一种数控机床的控制系统的加密方法，通过数控系统实现加密逻辑的控制、加密状态验证和更改；通过操作面板提供实时时钟信息并保存权限管理相关信息；其中，在数控系统中，以插件形式将加密控制软件植入到数控系统软件当中，在数控系统软件启动之前首先启动所述加密控制软件，在数控系统软件启动过程中，所述加密控制软件从所述操作面板中读取实时时钟信息以及权限管理相关信息，并判断数控机床的授权状态，如果过期或者无授权，则锁定操作面板和数控系统软件，数控机床将无法正常工作；如果授权有效，则数控机床正常工作。
[0011]本发明的更进一步优选方案是:所述实时时钟信息是通过独立于所述的数控系统的实时时钟电路提供的。
[0012]本发明的有益效果在于，通过数控系统上的加密控制软件对数控机床的加密逻辑进行严密的控制，对各个授权状态进行提示，并方便用户对授权状态进行更改和延长；通过操作面板上的加密时钟模块负责保存授权状态和授权截止日期，并负责提供时间信息，有效的保证了加密的安全性，用户难以破解；通过数控系统与操作面板结合起来加密，可靠、易用，为使用分期付款方式进行销售的数控机床提供了回款保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0014]图1为本发明数控机床的控制系统的加密方法的框图示意。
[0015]图2为本发明数控机床的控制系统的加密方法的流程示意。
[0016]图3为本发明数控机床的控制系统中加密控制模块的详细执行流程示意。
[0017]图4为本发明数控机床的控制系统中加密控制模块的调用流程示意。
[0018]图5为本发明数控机床的控制系统中加密时钟模块的电原理示意。
【具体实施方式】
[0019]现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
[0020]本发明提出一种采用数控系统与操作面板结合的方式对数控机床的控制系统进行加密的方法(或者说，授权权限管理的方法)。本发明的方法大致包括:将加密状态和截止期限存储在操作面板中，在数控系统上用软件对加密逻辑进行控制；通过用户的付款情况，将数控机床的授权状态划分为调试状态、无授权状态、临时或长期授权状态；使用时钟芯片来提供正确的实时时间，防止用户修改工控机时间从而影响加密期限的计算。
[0021]如附图1所示，本发明数控机床的控制系统的加密方法的整体结构包含两大部分:一是数控系统1，二是操作面板2。
[0022]数控系统I进一步可包括:相互配合的主控模块11、数控模块12以及加密控制模块13。操作面板2可以通过多种方式和数控系统I通信，例如:RS232串口、网口、工业总线
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[0023]主控模块11可以是工控机或PLC之类的包含处理器的硬件平台。数控模块12可以是由运行于主控模块11的程序实现的，以控制数控机床的运行。加密控制模块13是由运行于主控模块11的程序实现的，主要用于加密逻辑的控制、加密状态验证和更改等。
[0024]操作面板2进一步包括基本功能模块21和加密时钟模块22。其中，基本功能模块21可以配合数控系统I提供操控数控机床的必要人机接口，例如:输入有关的操作信息，显示数控机床当前的运行参数等。加密时钟模块22主要用于加密时间和状态的存储。具体而言，在数控系统1，是以插件形式将加密控制软件(也就是前述的加密控制模块13)植入到数控系统软件(也就是前述的数控模块12)当中，在数控系统软件启动之前首先启动加密控制软件。[0025]如附图2所示，本发明数控机床的控制系统的加密方法的流程大致包括以下步骤:
[0026]SlOl、判断PLC程序正在初始化？是的话，继续，否则转步骤SI 13 ；
[0027]S102、PLC暂停执行，程序向面板发送读取授权状态的命令；
[0028]S103、判断面板是否成功返回状态信息？是的话，继续；
[0029]S104、判断当前的授权状态是否为非授权状态？是的话，转步骤S105，否则，转步骤 S108 ；
[0030]S105、系统被禁用，强制进行授权验证；
[0031]S106、判断授权验证是否通过？是的话，继续；
[0032]S107、向面板发送更改授权状态的命令以及授权时限，并返回步骤S102 ；
[0033]S108、判断当前的授权状态是否为调试状态？是的话，转步骤S111，否则，继续；
[0034]S109、判断当前的授权状态是否为临时授权状态？是的话，转步骤S112，否则，继续；
[0035]SI 10、判断当前的授权状态是否为正式授权状态？是的话，转步骤SI 13 ；
[0036]S111、提示系统当前处于调试状态，调试完成后请激活授权控制程序，并转步骤S113 ；
[0037]S112、提示系统当前的授权期限，请在到期前重新进行验证，并转步骤S113 ；
[0038]SI 13、PLC继续执行，系统正常工作。
[0039]可见，在本发明的加密方法中，在数控系统软件启动过程中，当PLC程序开始初始化的时候，加密控制软件从操作面板中读取加密信息，并判断数控机床的授权状态，如果过期或者无授权，则锁定操作面板和数控系统软件，数控机床将无法正常工作；如果授权有效，则数控机床正常工作。
[0040]数控机床的授权状态分为四种，分别为“调试状态”、“临时授权状态”、“长期授权状态”以及“无授权状态”。其中，“长期授权状态”也可称为“正式授权状态”。数控机床出厂前，数控机床制造商要进行调试和测试，这个时候数控机床处于“调试状态”，数控机床的使用权限不受限制；数控机床调试完成出厂前，用户支付购买数控机床的部分费用，数控机床制造商将授权状态切换为“临时授权状态”，用户可以在一定期限内试用数控机床；“临时授权状态”到期以后，用户需要支付数控机床的剩余的全部购买费用，从而将数控机床状态切换为“长期授权状态”，获得数控机床的永久使用权；或者，用户可以继续支付一定比例的费用，延长试用时间，数控机床继续工作在“临时授权状态”；如果用户没有付费，则数控机床会进入“无授权状态”，这时，数控机床不能正常工作。
[0041]在“临时授权状态”和“无授权状态”下，用户可以输入数控机床制造商提供的授权序列码来更改和延长授权状态。授权序列码中包含数控系统工控机主板的网卡物理地址、授权状态以及截止日期等信息。加密控制软件接收用户输入的授权序列码之后，经过算法分析将新的授权状态以及截止日期等信息写入到操作面板的加密时钟模块中，从而实现了授权状态的更改或时间延长。
[0042]本发明的加密控制软件的详细执行流程见附图3。大致包括以下具体步骤:
[0043]S201、初始化；
[0044]S202、建立与CNC/PLC服务器的连接；[0045]S203、开启对PLC的运行状态的监控；
[0046]S204、判断PLC是否正在初始化？是的话，继续；
[0047]S205、取消对PLC运行状态的监控，PLC暂停执行；
[0048]S206、向操作面板发送“授权状态查询”的指令；
[0049]S207、开始监控操作面板是否成功返回数据；
[0050]S208、判断操作面板是否数据发送完成？是的话，继续；
[0051]S209、取消对操作面板数据是否成功返回的监控；
[0052]S210、发送读取数据的指令；
[0053]S211、判断数据是否接收完成？是的话，继续；
[0054]S212、对数据进行通讯解密，获取设备当前的授权状态，并转步骤S220 ；
[0055]S220、判断系统当前是否处于调试状态？是的话，继续，否则，转步骤S230 ；
[0056]S221、弹出非模态对话框；
[0057]S222、判断用户是否选择调试完成？是的话，继续，否则，转步骤S238 ；
[0058]S223、系统的新状态设置为“临时授权+固定期限”；
[0059]S224、运行通讯加密算法，获得发送数据包；
[0060]S225、发送指令，通知操作面板准备接收数据；
[0061]S226、发送数据，并通知操作面板接受数据；
[0062]S227、判断操作面板是否成功更新系统状态？是的话，继续；
[0063]S228、PLC继续运行，并转步骤S203 ；
[0064]S230、判断系统当前是否处于临时授权状态？是的话，继续，否则，转步骤S240 ；
[0065]S231、弹出非模态对话框；
[0066]S232、判断用户是否选择再次进行授权验证？是的话，继续，否则，转步骤S238 ；
[0067]S233、读取系统主板网卡MAC地址；
[0068]S234、弹出非模态对话框，要求用户输入序列码；
[0069]S235、运行解密算法，对序列码进行验证；
[0070]S236、判断验证是否通过？是的话，继续，否则，转步骤S238 ；
[0071]S237、获取系统的新状态，以及授权期限，并转步骤S224 ；
[0072]S238、对话框关闭，发送指令通知操作面板状态查询完成，并转步骤S228 ；
[0073]S240、判断系统当前是否处于长期授权状态？是的话，继续，否则，转步骤S250 ；
[0074]S241、发送指令通知操作面板状态查询完成；
[0075]S242、PLC继续执行，结束；
[0076]S250、判断系统当前是否处于非授权状态？是的话，继续；
[0077]S251、读取系统主板网卡MAC地址；
[0078]S252、弹出模态对话框，强制用户进行授权验证；
[0079]S253、要求用户输入授权序列号；
[0080]S254、运行解密算法，对序列码进行验证；
[0081]S255、判断验证是否通过？是的话，转步骤S237，否则，转步骤S253。
[0082]本发明的加密控制软件的调用流程见附图4。大致包括以下具体步骤:
[0083]S301、判断消息是否有效？是的话，继续，否则，结束；[0084]S302、提取信息；
[0085]S303、返回主程序。
[0086]在本发明的加密方法中，数控机床的授权状态和时间信息都保存在操作面板的加密时钟模块当中，这使得用户没有办法通过更改工控机时间和重装数控系统软件来进行破解，加密的可靠性和安全性很高。本发明的加密时钟模块的电路原理图见附图5，其大致包括:实时时钟电路，用以提供所述实时时钟信息，在本实施例中，是由DS12C887时钟芯片U2负责提供正确的时间信息；加密信息存储电路，用以保存所述权限管理相关信息，在本实施例中，是由AT24C256存储芯片U4保存授权状态和截止日期等信息；微处理器，用以与所述数控系统通讯连接，在本实施例中，是由STC89C52RC单片机Ul负责数据的处理、状态判断和与数控系统的通讯；以及通讯接口电路，在本实施例中，是由MAX490接口芯片U3来实现加密时钟模块与数控系统的USB通讯连接。
[0087]与现有技术相比，本发明创造的有益效果包括:数控系统上的加密控制软件对数控机床的加密逻辑进行严密的控制，对各个授权状态进行提示，并方便用户对授权状态进行更改和延长。操作面板上的加密时钟模块负责保存授权状态和授权截止日期，并负责提供时间信息，有效的保证了加密的安全性，用户难以破解。数控系统与操作面板结合起来加密，可靠、易用，为使用分期付款方式进行销售的数控机床提供了回款保障。
[0088]需要说明的是，上述虽然是以四种的授权状态为例进行说明，在其他实施例中，根据实际情况的需要，授权状态可以有多种表现方式。另外，在“无授权状态”下，加密控制软件可以采取多种方式对数控系统软件的运行进行限制，例如:限制PLC程序运行、强制关闭数控系统软件、限制数控系统软件的其他功能等。
[0089]应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种数控机床的控制系统，包括数控系统和用以操控所述数控系统的操作面板，所述数控系统包括相互配合的主控模块和数控模块，所述操作面板包括基本功能模块，其特征在于，所述数控系统还包括与所述主控模块及数控模块相配合的加密控制模块；所述操作面板还包括加密时钟模块，用以向所述加密控制模块提供实时时钟信息并保存权限管理相关信息，所述权限管理相关信息包括授权状态和截止日期；其中，所述加密控制模块是基于所述实时时钟信息及所述权限管理相关信息而实施加密逻辑的控制以及加密状态验证和更改的。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于:所述授权状态划分为调试状态、无授权状态、临时授权状态以及长期授权状态四类。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于:所述加密时钟模块包括实时时钟电路，用以提供所述实时时钟信息；以及加密信息存储电路，用以保存所述权限管理相关信肩、O
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于:所述加密时钟模块还包括微处理器，用以与所述数控系统通讯连接；其中，所述微处理器与所述实时时钟电路及所述加密信息存储电路相配合，所述实时时钟电路是经由所述微处理器向所述加密控制模块提供所述实时时钟信息的，所述加密控制模块是经由所述微处理器向所述加密信息存储电路提供所述权限管理相关信息的。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于:所述数控模块是由运行于所述主控模块的程序实现的；所述加密控制模块是由运行于所述主控模块的程序实现的。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于:所述主控模块为工控机或PLC。
7.—种数控机床的控制系统的加密方法，其特征在于:通过数控系统实现加密逻辑的控制、加密状态验证和更改；通过操作面板提供实时时钟信息并保存权限管理相关信息；其中，在数控系统中，以插件形式将加密控制软件植入到数控系统软件当中，在数控系统软件启动之前首先启动所述加密控制软件，在数控系统软件启动过程中，所述加密控制软件从所述操作面板中读取实时时钟信息以及权限管理相关信息，并判断数控机床的授权状态，如果过期或者无授权，则锁定操作面板和数控系统软件，数控机床将无法正常工作；如果授权有效，则数控机床正常工作。
8.根据权利要求7所述的加密方法，其特征在于:所述授权状态划分为调试状态、无授权状态、临时授权状态以及长期授权状态四类。
9.根据权利要求7所述的机床加密方法，其特征在于:所述实时时钟信息是通过独立于所述的数控系统的实时时钟电路提供的。
10.根据权利要求7所述的加密方法，其特征在于:所述操作面板包括实时时钟电路，用以提供所述实时时钟信息；加密信息存储电路，用以保存所述权限管理相关信息；以及微处理器，用以与所述数控系统通讯连接；其中，所述微处理器与所述实时时钟电路及所述加密信息存储电路相配合，所述实时时钟电路是经由所述微处理器向所述数控系统提供所述实时时钟信息的，所述数控系统是经由所述微处理器向所述加密信息存储电路提供所述权限管理相关信息的。
【文档编号】G06F21/45GK103809517SQ201410059101
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】封雨鑫, 温旺古, 李桂胜, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司, 深圳大族彼岸数字控制软件技术有限公司