基于控制及信息協(xié)議的計算機監(jiān)控通信軟件研究

郭國智，郭湘杰

（湖南交通工程學院，湖南 衡陽 421001）

0 引言

在工業(yè)設(shè)計自動化生產(chǎn)領(lǐng)域，對計算機監(jiān)控通信軟件的需求逐漸變高。為了滿足自動化、信息化水平的要求，其監(jiān)控通信軟件在監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)上，主要在計算機和PCL通信上進行結(jié)合，搭建自動監(jiān)控系統(tǒng)。為了使車間在管理過程中能夠直接被控制，對于PCL的交互設(shè)計相當重要。同時在開發(fā)過程當中，因為現(xiàn)今工業(yè)設(shè)計車間，其管理的一體化主要使用的技術(shù)都是基于以太網(wǎng)，并且CIP等協(xié)議也成了當下控制協(xié)議的主流協(xié)議。所以在保證監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性上，需要以CIP、以太網(wǎng)、CPL等三個方面進行監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)。

1 監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)的交互設(shè)計分析

對于計算機監(jiān)控通信軟件而言，其基于控制及信息協(xié)議，主要體現(xiàn)在開發(fā)過程中，其針對PCL的交互設(shè)計上需要相當重視[1]。其主要原因是監(jiān)控通信軟件在對計算機進行監(jiān)控工作時，其運行方式依靠監(jiān)控系統(tǒng)進行，對計算機自身的依賴性太強，不滿足自動化原則。而且監(jiān)控系統(tǒng)是由計算機中的主機部分，以及相關(guān)的編程軟件進行配合，再加上通信中傳輸消息的設(shè)備進行運轉(zhuǎn)。傳感器作為傳輸與PCL相關(guān)的消息的設(shè)備，在配合PCL時，需要保證傳輸過程的不被干擾性。確保其消息是準確可執(zhí)行的，能夠被監(jiān)控系統(tǒng)使用。因此設(shè)計穩(wěn)定的控制系統(tǒng)需要PCL和傳感器之間進行高度的配合，兩者之間需要確保控制過程具有自動化的特性。自動化控制系統(tǒng)的搭建，能夠擺脫對計算機的基礎(chǔ)依賴，高效率的對相關(guān)控制位置以及參數(shù)進行獲取。同時在具有自動化的情況下，能夠更快更精確的對相關(guān)控制點進行命令傳輸和執(zhí)行，提高了監(jiān)控系統(tǒng)的準確性。同時在監(jiān)控運轉(zhuǎn)的過程中，針對PCL的交互設(shè)計能夠及時地對監(jiān)控系統(tǒng)的指令進行反饋，其主動性能夠讓監(jiān)控系統(tǒng)更好地對計算機進行監(jiān)控。為了更近一步的簡化系統(tǒng)流程，在進行計算機與PCL交互設(shè)計，建立自動化的監(jiān)控系統(tǒng)時，需要考慮PCL能否保證在系統(tǒng)發(fā)出指令時，及時以PCL報告對系統(tǒng)進行反饋。所以在PCL報告狀態(tài)的中間可以建立儲存區(qū)，以此作為相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域。在進行主動通信時，建立單向通信方式，向服務(wù)器進行讀寫的數(shù)據(jù)傳輸，從而降低PCL自身對外的依賴程度。以此完成基于CPL協(xié)議的基礎(chǔ)之上，對用戶層的應(yīng)答，初步完成監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。

2 監(jiān)管系統(tǒng)及適配方式分析

CIP協(xié)議作為國際上通用的工業(yè)設(shè)計協(xié)議，因為其面向?qū)ο蟮奶厥庑裕滑F(xiàn)今大部分領(lǐng)域應(yīng)用在設(shè)備和裝置之間的連接上[2]。其連接方式主要有兩種：一是I/O連接。這種連接方式自身的連接對象不一定只有一個，往往和多個設(shè)備之間進行實時傳輸。其對消息的傳輸和反饋及時性高，并且能夠滿足很多工業(yè)車間設(shè)備，對及時性得要求。I/O連接方式的專用性很強，主要體現(xiàn)在其是一個輸出和多個接受使用的對象，進行信息傳輸。二是顯示消息連接，這種方式相對于I/O連接其面向?qū)ο蟊容^單一。其中的顯示消息，因為受顯示消息連接通信的限制，只能夠依靠這種連接方式進行專用性的傳輸。并且這種消息連接方式可以用來傳輸系統(tǒng)的命令指令，對某項行為進行指引和執(zhí)行同時向監(jiān)控系統(tǒng)反饋結(jié)果。在計算機監(jiān)管系統(tǒng)當中，其主要是針對對象進行監(jiān)控，并且指揮其進行一些簡單的函數(shù)揮著命令。所以相比于I/O連接的及時性，顯示消息連接無疑更適合用來進行計算機監(jiān)控通信，能夠很大程度地滿足與PCL通信之間的信息傳輸。

基于控制及信息協(xié)議的計算機監(jiān)控軟件，其開發(fā)首先需要判斷CIP通信協(xié)議是否能在Ethernet中運轉(zhuǎn)。CIP協(xié)議主要是在數(shù)據(jù)鏈路層中存在，其中TCP/IP協(xié)議必須在為了滿足CIP適配的需求上，對CIP協(xié)議中的消息采用封裝方式處理，對其進行分割合并，以此進行相關(guān)配置的契合使協(xié)議適用。在封裝過程中，其所使用的函數(shù)乃至封裝方式，都需要和CIP良好的適配，否則很難正常開發(fā)。

3 軟件的設(shè)計語言及開發(fā)環(huán)境分析

為了保證監(jiān)控系統(tǒng)能夠很好地對車間等工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域提供幫助，在設(shè)計過程當中需要對設(shè)計語言進行選擇[3]。首選便是C#語言，作為計算機基礎(chǔ)語言其相對其他語言對于計算機的控制更加直接。同時可以在設(shè)計過程中，利用網(wǎng)絡(luò)資源選擇用來針對性進行監(jiān)控的對象常見的便是Logx5000。其開發(fā)環(huán)境利用常見的Visual Studio2005，在設(shè)計開發(fā)的過程中應(yīng)當針對軟件進行架構(gòu)分析，保證其在運行的過程中能夠穩(wěn)定以及方便后期的維護。最底層針對的內(nèi)容設(shè)計方向，需要以以太網(wǎng)為主。對CIP通信技術(shù)進行設(shè)計開發(fā)，以此成為監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。底層CIP的設(shè)計不僅需要合適的開發(fā)環(huán)境，還需要結(jié)合TCP/IP進行開發(fā)。利用開發(fā)環(huán)境和所針對的監(jiān)控環(huán)境，參照通信類中的顯示儀消息連接，對所屬的數(shù)據(jù)進行封裝處理?，F(xiàn)今的通信方式已經(jīng)不再是單工傳輸方式，而是雙工傳輸方式，但是在監(jiān)控系統(tǒng)對搭建過程中，還是需要遵循周期性原則。在封裝過程中，發(fā)送消息和回應(yīng)消息指令中，以請求和回應(yīng)作為循環(huán)規(guī)律。同時在對監(jiān)管類的通信進行設(shè)計開發(fā)時，其所針對的內(nèi)容中，涵蓋CIP對象。這也就會導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)在運行時，會因為CIP對象類別相同，致使錯誤識別，引發(fā)運行錯誤等問題的出現(xiàn)。為了避免這類問題，需要進行緩沖區(qū)的設(shè)計，通過對命令行的標志，避免這類情況的發(fā)生。在對監(jiān)控對象進行監(jiān)控時，對其PCL命令行的標志進行判斷，判斷其緩沖區(qū)域的標識是否存在，再決定是否進行下一步。在發(fā)現(xiàn)標志為空的時候，會返回最開始的位置，而存在標志則是進行下一步的讀者操作，以此構(gòu)成循環(huán)。

但是這種常規(guī)的循環(huán)設(shè)計方式效率不高，在現(xiàn)今對自動化要求愈發(fā)變高的工業(yè)環(huán)境下，很難滿足對計算機監(jiān)控的通信需求。而造成這種循環(huán)方式效率不高的主要原因，便是PCL存在隨機性。面對這種情況，可以在設(shè)計過程當中，利用主動機制對PCL進行處理。其運轉(zhuǎn)方式為，在對監(jiān)控的通信對象進行監(jiān)控時，監(jiān)測到需要的數(shù)據(jù)，可以主動地讓PCL報告反饋到監(jiān)控系統(tǒng)當中?；诳刂萍靶畔f(xié)議的計算機通信監(jiān)控軟件的開發(fā)，離不開對整個設(shè)計結(jié)構(gòu)的分析，以及通信對象的PCL報告反饋優(yōu)化設(shè)計。

4 結(jié)束語

基于控制及信息協(xié)議的監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)，主要利用的是基于以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)的PCL和計算機相結(jié)合，建立及時性強。并且PCL能夠利用存儲區(qū)進行數(shù)據(jù)存儲，主動反饋對計算機的指令，同時能保證其自動化進行數(shù)據(jù)讀寫的監(jiān)控系統(tǒng)。利用CIP底層通信類設(shè)計，保障應(yīng)用環(huán)境不會存在安全問題。其次通過分層結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以此促進車間工業(yè)設(shè)計自動化的發(fā)展。