数控设备互联协议作为用于实现不同数控设备间互联互通的协议,是实现工业智能化制造的关键。目前,国外主流的数控设备互联协议有美国的MT-Connect以及欧洲的OPC UA,而国内则有正处于应用测试阶段的NC-Link。为了使得NC-Link能够应用于复杂的工厂环境,本文使用代理技术和集群技术对NC-Link协议服务代理与集群方案进行了设计,为NC-Link系统提供了必要的安全通信保障以及可用性。首先,基于代理技术对NC-Link服务代理方案进行了设计,该方案用于为NC-Link提供消息代理、数据加密代理以及用户认证代理服务。这些代理服务不仅能够保证上层应用系统与NC-Link代理器之间数据传输的私密性以及完整性,还能为数控设备提供安全性保障。接着,为了使得NC-Link系统具备必要的可用性与可拓展性,使用集群技术对NC-Link代理器集群进行了设计,从而使得该集群能够应对代理器层出现的单点故障问题。另外,在平滑加权轮询调度算法基础上进行改进,设计了一种适用于NC-Link代理器集群的负载均衡算法。该算法可以根据后台NC-Link消息代理服务器的实时状态对调度策略进行必要的调整,从而实现NC-Link代理器集群的负载均衡。最后,对NC-Link服务代理与集群方案进行了实现,并做了相关测试。测试结果表明:NC-Link服务代理与集群方案不仅能够为NC-Link提供消息代理、数据加密代理以及用户认证代理的服务,还能够应对NC-Link代理层出现的单点故障问题。改进的负载均衡算法在高负载情况下,负载均衡效果要优于平滑加权轮询调度算法以及最小连接数算法。