基于B/S架構的軸承座生產線遠程監控系統

■ 沈陽機床（集團）有限責任公司 （遼寧 110142） 徐兆成

目前出現多種針對數控機床或設備的監控系統，一定程度上滿足了生產者的要求，但其仍存在一定的問題，有很大的改進空間。通常，監控系統只供本地使用，其應用空間受限于局域網絡的范圍。遠程監控系統出現后，一定程度上擴展了其應用空間，實現了異地遠程監控，但由于其設備和系統的專業性和獨立性很強，不能實現跨平臺跨系統的監控。沒有解決利用多種終端設備如手機、平板電腦對設備進行監控的難題。通常的監控系統只對設備數據進行監控，監控系統反饋給監控人員的信息是抽象的數據，沒有具體的圖形或仿真動畫。為了解決上述存在的技術問題，本文給出一種基于B/S架構的軸承座生產線跨平臺遠程監控系統。

監控系統采用基于B/S架構的網絡監控方式，實現了實時讀寫數控系統各參數、實時視頻監控、實時動畫仿真、加工程序在線傳輸、工件信息管理、生產線報警管理、刀具管理和生產線性能分析等功能。監控終端可為PC機、移動電話或平板電腦，系統平臺支持Windows、Linux、IOS或Android操作系統。使用者可不受地域、訪問終端類型、操作系統種類和版本的限制，省去了安裝客戶端軟件的麻煩，通過局域網或者是互聯網，只需在終端計算機和手機上的瀏覽器中輸入域名或者IP地址，就可以對數控加工生產線進行遠程監控。實現了對數控加工生產線的跨平臺遠程監控，本監控系統軟件采用基于ASP. NET、JavaScript、JQuery和SQL Server等技術開發的網頁式程序。

1.基于B/S架構的遠程監控系統構成

（1）B/S架構(Browser/Server，瀏覽器/服務器模式)，是web興起后的一種網絡結構模式，web瀏覽器是客戶端最主要的應用軟件。這種模式統一了客戶端，將系統功能實現的核心部分集中到服務器上，簡化了系統的開發、維護和使用。客戶機上只要安裝一個瀏覽器，如Netscape Navigator或Internet Explorer，服務器安裝SQL Server、Oracle或MYSQL等數據庫。瀏覽器通過Web Server 同數據庫進行數據交互。如圖1所示為B/S架構。

圖1 B/S架構

（2）監控系統主要功能如下：①提供人機交互接口，根據不同工件和工況，對生產線的主要運行參數進行設定。②工件信息數據庫，準確記錄每個工件參數，為產品數據管理和誤差溯源技術打下基礎。③設備狀態遠程監控，實時采集生產線上設備的運行狀態，集中到幾個頁面中顯示，便于人員監視，一旦出現故障，能夠及時維修。④遠程診斷，當本地技術人員無法解決故障時，異地的技術專家可以通過互聯網查看故障狀態，如果配有攝像頭，則更能及時地給出關鍵的指導意見。⑤設備性能分析，基于設備運行的實時數據進行智能分析，為提高機床開動率、提高生產效率指明了方向。

（3）監控系統總體構成。基于B/S架構的數控加工生產線跨平臺遠程監控系統，由一臺工業服務器l、若干臺網絡攝像機2A、2B……2N，兩臺交換機3A、3B，一臺無線路由器4及終端設備組成；其中交換機3A與安裝在各個工位的網絡攝像機聯網，用于采集生產線的實時視頻信息；交換機3B與生產線中數控機床的開放式數控系統、PLC控制器聯網，用于實時采集生產線中數控機床的數據信息；所述的工業服務器l用于匯總處理交換機采集的數據信息，并存儲至數據庫；終端設備可選用計算機5、移動電話6或平板電腦7。終端設備通過無線路由器4或互聯網與工業服務器l連接，實時查看監控生產線的數據信息。工業服務器用于匯總處理交換機采集的數據信息，并存儲至數據庫；終端設備通過路由器或互聯網與工業服務器連接，完成查看監控生產線的數據信息，終端設備可選用計算機、移動電話或平板電腦。如圖2所示為監控系統結構，如圖3所示為監控系統網絡拓撲圖。

2.基于B/S架構的遠程監控系統開發

監控系統的工作過程如下：工業服務器采用雙網卡服務器，通過交換機3A、3B與生產線中數控機床的開放式數控系統、PLC控制器和網絡攝像機聯網，服務器上運行的后臺程序對生產線運行數據進行采集，處理后存儲到數據庫；終端設備通過路由器或互聯網連接到服務器，運用瀏覽器以網頁的方式查看監控數據。該監控系統采用基于B/S架構的網絡監控方式，實現了實時讀寫數控系統各參數、實時視頻監控、實時動畫仿真、加工程序在線傳輸、工件信息管理、生產線報警管理、刀具管理及生產線性能分析等功能。監控終端不受設備類別（PC機、移動電話和平板電腦）及系統平臺（Windows、Linux、IOS及Android等）的限制，實現了對數控加工生產線的跨平臺遠程監控，流程如圖4所示。

圖2 監控系統結構

圖3 監控系統網絡拓撲圖

監控系統解決了跨平臺監控的問題，可以跨平臺的遠程監控方式，使用戶可以通過網絡遠程訪問服務器。而終端設備不依賴硬件環境，可以是個人電腦、移動電話或平板電腦；同時，也不依賴于Windows、Linux、IOS及Android等系統平臺，客戶端均可以訪問本監控系統。

監控系統采用B/S架構（瀏覽器和服務器架構）開發，這種模式將系統功能實現的核心部分集中到了服務器端，客戶端不需要安裝任何軟件，只需要一個瀏覽器即可輕松地訪問本監控系統，這樣的好處是大大減輕了客戶端電腦載荷，減輕了系統維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。

監控系統內置程序包括實時動畫模擬程序，解決了生產線運行狀態實時動畫仿真問題。可以實時再現生產線的加工狀態，清晰直觀地反映出當前生產線的運行情況。它包括以下步驟：首先采集當前生產線加工零件信息，然后根據當前生產線的狀態初始化動畫模型，生產線每運行一步會向客戶端發送一個信息，客戶端接收到信息后，將該信息轉換成相應的動作指令，客戶端程序會根據動作指令運行相應的動畫，從而模擬出當前生產線運行狀態，輕松地實現遠程監控的目的。流程如圖5所示。

圖4 監控系統工作流程

圖5 動畫工作流程

實時動畫模擬功能采用相對安全的客戶端腳本語言JavaScript實現，通過DOM（Document Object Model，文檔對象模型）技術，可以動態地改變用戶頁面上元素的屬性和方法，顯示隱藏狀態，或者動態地添加刪除元素，從而實現動畫模擬的效果，DOM技術使得用戶和頁面的交互性大大增強。再通過AJAX技術，使得客戶端直接與服務器進行通信，在不重新加載頁面的情況下進行數據交換。客戶端不斷獲取服務器端的動作指令，通過DOM技術實現生產線動畫的模擬，實現了一種交互式網頁應用開發技術。如圖6所示為網頁式監控系統。

圖6 網頁監控系統

監控系統采用網絡攝像機代替傳統攝像機，實時監控每臺機床上零件的加工狀態。網絡攝像機除了具備一般傳統攝像機的圖像捕捉功能外，其內部還配備有數字化壓縮控制器和基于web的操作系統，每臺網絡攝像機都有自己的IP地址，因此，可以利用網線直接與網絡設備（交換機或者路由器）連接。這樣，視頻數據經過壓縮加密，通過局域網、Internet或無線網絡直接被發送到客戶端，客戶端無需安裝特殊軟件，采用標準的網絡瀏覽器即讀取視頻數據。

監控系統內置的查詢控件具有自動回傳屬性，將有變化的查詢選項自動回傳給服務器端，服務器端對查詢選項進行判斷處理后，再使用Ajax技術局部更新網頁，從而實現了網頁數據的實時查詢與顯示。

監控系統的數據庫為Microsoft SQL Server 2005。在數據庫中編寫存儲過程，將所有的數據處理都放在數據庫中完成，網頁中不含有數據處理的代碼。通過編寫程序對符合條件的數據數量進行統計，在頁面載入、查詢選項變化、排序及翻頁時，都能實時顯示正確的數據數量。

3.結語

本文中描述的監控系統，采用基于B/S架構的網頁式設計，使用最新版本的高級編程語言進行開發，與傳統的使用專業組態軟件進行開發相比，開發更加靈活、功能擴展性更強、對被監控設備的兼容性更廣，軟硬件成本均大幅降低。