岳強

摘要：本章首先分析網(wǎng)絡監(jiān)控軟件的總體需求。隨后根據(jù)總體需求確定軟件的總體結構，設計網(wǎng)絡通訊服務、軟件架構。最后，總結網(wǎng)絡監(jiān)控軟件開發(fā)過程涉及到的關鍵技術。

關鍵詞：網(wǎng)絡通訊;設備監(jiān)控系統(tǒng);關鍵技術

隨著企業(yè)發(fā)展的不斷擴大，傳統(tǒng)的本地設備監(jiān)控方式已不能滿足企業(yè)大范圍、遠距離監(jiān)控的需求，因此通過網(wǎng)絡將設備進行監(jiān)控、數(shù)據(jù)進行傳輸?shù)倪h程監(jiān)控系統(tǒng)應運而生。

一、網(wǎng)絡監(jiān)控軟件總體需求

以一個堆垛搬運的產(chǎn)線為例，單件產(chǎn)品通過傳輸帶由其他地方輸送到裝箱機器人工作區(qū)域，裝箱機器人負責將單件產(chǎn)品裝箱，裝箱完畢后發(fā)送一個信號給碼垛機器人，碼垛機器人準備作業(yè)，同時裝箱機器人將裝好的單件產(chǎn)品放入碼垛機器人的傳輸帶上，通過傳輸帶將裝好的單件產(chǎn)品運輸?shù)酱a垛機器人工作范圍內(nèi)，碼垛機器人開始碼垛作業(yè)。

從上面的生產(chǎn)線產(chǎn)品流程可知，生產(chǎn)線需要具備以下幾點要求：

（1）由于生產(chǎn)線中機器人較多，各個機器人之間需要良好的協(xié)調(diào)性;

（2）及時發(fā)現(xiàn)每一個機器人的運行故障，并且需要立即處理，以把現(xiàn)場損失降低到最小降低勞力和財力的輸出;

（3）為客戶企業(yè)提供機器人的在線監(jiān)控、管理等服務。

依照以上需求，我們建立的機器人網(wǎng)絡監(jiān)控軟件必須具有以下功能：

（1）機器人設備組織管理。用戶可以自行添加或刪除機器人設備的相關信息，比如機器人設備的出廠口期、控制器型號等，便于操作者了解當前機器人的信息。

（2）通訊功能。通過網(wǎng)絡監(jiān)控軟件必須能夠獲取或者發(fā)送相應指令，并且網(wǎng)絡狀態(tài)穩(wěn)定，同時具有網(wǎng)絡連接狀態(tài)提示功能，在此基礎知識，還需滿足同時連接多臺機器人設備的要求。

（3）監(jiān)測功能。包括機器人各坐標軸的位置數(shù)據(jù)顯示、各坐標軸的速度數(shù)據(jù)顯示、工作狀態(tài)顯示和工作模式顯示以及寄存器顯示功能及各舊點的狀態(tài)顯示等。為了便于操作者觀察，所有信息其中速度和位置形成曲線圖，更加形象顯示出機器人設備的運行狀態(tài)。

二、網(wǎng)絡監(jiān)控軟件架構設計

根據(jù)軟件的總體需，監(jiān)控軟件需要一套與機器人運動控制器能夠進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵐δ?，包括程序文件的傳輸和參?shù)的傳輸。在通訊功能的基礎上，監(jiān)控軟件需要對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行分析和處理，并且需要同時連接多臺機器人運動控制器，實時監(jiān)測每一臺控制器的工作狀態(tài)，另外對于機器人的附加信息比如制造廠商等信息進行錄入和存儲。由于監(jiān)控軟件是面向用戶的，必須有一個良好的操作界面，對相關信息進行管理。

在線機器人層：在線設備通過以太網(wǎng)與監(jiān)控軟件進行數(shù)據(jù)的交互。

傳輸層：通過網(wǎng)絡橋接的方式將各個路由器聯(lián)網(wǎng)，形成局域網(wǎng)。

三、基于網(wǎng)絡通訊的設備監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵技術

根據(jù)機器人網(wǎng)絡監(jiān)控軟件的總體架構把模塊分為：網(wǎng)絡通訊功能、并行監(jiān)控功能和由人機交互界面，數(shù)據(jù)監(jiān)控包括實時數(shù)據(jù)與非實時數(shù)據(jù)的監(jiān)控，網(wǎng)絡通訊包括協(xié)議的選擇與實現(xiàn)，界面模塊包括四個界面開發(fā)。

（一）網(wǎng)絡通訊功能

網(wǎng)絡通訊功能必須要滿足連接多臺控制器的功能需求，每一臺控制器通過以太網(wǎng)連接到局域網(wǎng)中，同時安裝有監(jiān)控軟件的電腦也通過網(wǎng)絡連接到同一個局域網(wǎng)中，通過識別不同IP來識別不同控制器，達到連接多臺控制器的目的，以便集中管理及監(jiān)控;由于整個局域網(wǎng)絡中既有Windows操作系統(tǒng)的平臺（安裝監(jiān)控軟件），又有Linux操作系統(tǒng)的平臺（控制器系統(tǒng)），通訊功能必須具有跨平臺通訊服務功能;準確并且穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸功能是監(jiān)控軟件進行數(shù)據(jù)分析的基礎，通訊服務的內(nèi)容包括參數(shù)服務、文件服務等內(nèi)容，參數(shù)服務具有傳輸數(shù)據(jù)的功能，文件服務具有傳輸文件的功能;根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)功能需要采用不同的通訊協(xié)議，合理利用不同通訊協(xié)議的優(yōu)點進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸，減少資源浪費，避免丟幀現(xiàn)象的發(fā)生。

所以，其他功能模塊的實現(xiàn)都會受到通訊功能模塊的影響，繼而影響整個監(jiān)控軟件的功能。通訊模塊必須滿足以下幾點要求：第一，能夠準確的與控制主機進行數(shù)據(jù)交互;

第二，能夠與控制主機建立穩(wěn)定的網(wǎng)絡連接，保證網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。

（二）監(jiān)控功能

監(jiān)控軟件的核心功能根據(jù)功用劃分為并行監(jiān)控、實時監(jiān)測和信息管理三大功能，具體功能的特征描述如下：

（1）并行監(jiān)控功能實現(xiàn)了同時對多臺機器人的監(jiān)控，通過界面上相應控件的切換實現(xiàn)不同在線機器人的狀態(tài)顯示，并保持每一臺機器人與PC端的網(wǎng)絡狀態(tài)不變，隨時提供報警功能。

（2）實時監(jiān)控功能提供對機器人各項數(shù)據(jù)的監(jiān)控，包括周期性數(shù)據(jù)和非周期性數(shù)據(jù)。周期性數(shù)據(jù)包括機器人各坐標軸的位置數(shù)據(jù)顯示、各坐標軸的速度數(shù)據(jù)顯示、工作狀態(tài)顯示和工作模式顯示等;非周期性數(shù)據(jù)包括寄存器顯示功能及各舊點的狀態(tài)顯示等，通過以上兩類數(shù)據(jù)可以幫助用戶診斷當前機器人的狀態(tài)。

（3）信息管理提供機器人相關信息錄入和保存，包括該機器人的控制系統(tǒng)型號、生產(chǎn)廠家、所在的生產(chǎn)部門、網(wǎng)絡IP地址、機器人ID等信息，其中機器人的控制系統(tǒng)型號、生產(chǎn)廠家、所在的生產(chǎn)部門為非必須信息，網(wǎng)絡IP地址、機器人ID為必須信息，合理分配計算機資源，使操作簡單。

（三）人機交互界面

與用戶直接接觸的就是界面模塊，用戶通過界面直觀了解機器人的具體信息，用戶可以通過鼠標的點擊、鼠標中鍵的滑動訪問或者修改數(shù)據(jù)。界面模塊按功能需求分為五個子界面，針對不同數(shù)據(jù)類型，設計了實時數(shù)據(jù)界面和非實時數(shù)據(jù)界面，另外設計了為了保存數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫參數(shù)界面、歷史數(shù)據(jù)界面以及樹形控件，其中樹形控件是為了操作者能夠快速導航以選擇相應的機器人，數(shù)據(jù)庫參數(shù)界面是為了保存機器人的編號、出廠口期等，歷史數(shù)據(jù)界面是為了保存機器人的實時數(shù)據(jù)與非實時數(shù)據(jù)。在界面的風格和布局以及操作方式上做了再三斟酌，目的是為了呈現(xiàn)一個美觀并且操作方便的界面。

四、結語

基于網(wǎng)絡通訊的設備監(jiān)控系統(tǒng)已實現(xiàn)了對現(xiàn)場的運行狀態(tài)及數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的監(jiān)控，并可對突發(fā)緊急情況進行處理，以確保在第一時間發(fā)現(xiàn)安全隱患，實現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)控的現(xiàn)代化管理，不足之處在于監(jiān)控部分尚不具備入侵檢測的功能，以后將繼續(xù)完善這方面的工作。

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