王学斌关于网络监控系统的探索

流香

随着计算机信息化和网络化的不断深入，在工业控制领域中大部分产业都在实行计算机网络化监控管理。对于本课题来说，主要是针对提花毛皮编织控制系统的特点进行网络化监控系统的设计。首先，需了解提花毛皮编织过程中的监控参数如下：
○1需要设置的控制参数：运行转速、点动速度、转速参数、编织长度、底布长、剪布长、总密度、分密度、编织方式、喂毛提前量、颜色更换、颜色定义、花型选择等；
○2系统状态参量：车速、落布长、编织行值、D/A转换器、继电器、选针器等；
○3异常报警参数：门开、断油、断毛、短线、断针等。
考虑到系统必须操作方便、结构简单、界面友好、高效可靠等方面的因素，并根据提花毛皮编织控制系统的需求，确定了系统需实现以下功能：
1、        网络通信：本系统是针对多终端的监控系统设计，因此，应具备工业以太网通信功能。在具体设计中，考虑到稳定性和可靠性要求，采用的是TCP传输方式接入以太网，实行远程控制。
2、        数据监测功能：通过以太网传输方式实时地采集花型处理模块中的各监控数据。
3、        异常报警功能：对采集数据进行诊断，发现异常（如断毛、断线、断油等），在服务器端和监控终端进行迅速报警。
4、        采用USB通信接口功能：在监控模块和花型处理模块采用USB接口方式进行串行通信，使系统中数据传输速度能够快速和稳定，并具有广泛的实用性和扩展性。
5、        远程花型文件传输功能：远程服务器监控端通过TCP网络通信协议将花型文件传输给监控模块，并通知它将其保存到FLASH中。
6、        监控数据存储功能：对每个监控终端下的提花毛皮参量和相关状态信息通过数据库进行存储。可通过每台机器唯一的IP地址来进行信息配置和状态存储，这样可协助系统完成故障诊断和查询其他终端的功能。
1.2提花毛皮网络监控系统的总体结构       
提花毛皮网络管理监控系统是由服务器管理监控端和网络监控终端所组成，并采用C/S构架进行网络通信。
1、服务器管理监控端包括：
○1数据库管理模块：对工艺参数进行管理；
○2工艺参数处理模块：对参数进行设置、修改，并对异常参数进行报警处理等；
○3网络数据传输模块：发送或接收以太网传输的数据。
2、监控终端包括：
○1ARM监控模块：处理以太网传输的数据和USB总线传输的数据；
○2花型处理模块：处理USB模块的数据传输，并对花型数据进行处理和传输；
○3编织控制模块：对花型的编织进行控制。
提花毛皮网络管理监控系统总体结构图如图2-1。

图2-1 提花毛皮网络管理监控系统组成结构图
2.3服务器管理监控系统构架
根据系统需求，将服务器管理监控系统分为六个部分：
第一部分，网络通信：负责与监控终端进行网络通信；
第二部分，参数设置：设置提花毛皮机工作时的控制参数；
第三部分，运行参数监控：对提花毛皮机的运行状态进行实时监控，并启动异常报警功能；
第四部分，数据管理：把必要的工作参数和实时数据通过数据库存取；
第五部分，产量统计：统计每台提花毛皮机的产量和所有毛皮机总体产量；
第六部分，花型文件传输：通过网络把花型文件传输给每台终端。
另外，服务器管理监控系统软件可对同一网段内监控终端进行实时监控，使其发挥强大的数据操作和事物处理能力，其数据通过数据库对其进行管理，满足实时性要求。2.4 提花毛皮网络监控终端系统的总体构架
提花毛皮监控终端系统由ARM监控模块、花型处理模块和编织控制模块所组成。为了实现对监控终端的远程监控及网络信息交互，在保持原有提花毛皮编织控制器结构和功能不变的情况下，设计了该终端监控系统。系统意在实现提花毛皮编织控制系统的状态反馈、信息交互、文件下载、参数设置和故障报警等功能。提花毛皮监控终端系统框架图如图2-3。

图2-3 网络终端监控系统框架图
ARM监控模块主要包括：ARM微处理器、SDRAM存储器、NANDFLASH存储器、液晶显示、以太网控制器、USB通信控制器、串口通信控制器和电源模块。根据系统需求，可在监控模实现以下六个功能：
(1)        网络传输：与服务器进行数据交换；
(2)        USB传输：与花型处理模块进行数据交换；
(3)        参数设置：设置提花毛皮机工作时的控制参数；
(4)        花型传输与保存：对花型文件进行TCP接收、USB发送和保存
(5)        运行状态监控：对提花毛皮机运行状态进行实时监控和异常状态报警；
(6)        产量统计：统计该毛皮机的生产产量。
提花毛皮控制器可分为花型处理模块和编织控制模块。花型处理模块包括 USB控制器、FLASH存储器、数据存储器、程序存储器以及高速数据缓冲器等模块，根据地址选通的方式达到模块选通的目的。花型处理模块通过高速数据缓存器和编织控制模块进行高速数据交换。该花型处理模块主要实现以下五个功能：
(1)        USB传输：与ARM监控模块进行数据交换；
(2)        高速数据交换：与编织控制模块进行高速数据交换；
(3)        花型文件获取：取得花型数据传输给编织控制模块；
(4)        设置参数处理：在停机状态下把设置参数传输给编织控制模块进行系统设置；
(5)        状态参数获取：定时从编织控制模块中获取毛皮机系统的运行状态。
因ACN功能强大，所以正式发布较晚。在等待ACN发布时，英国的Artistic Licence公司联合了几家业界公司提出了“Art-Net”协议标准，作为ACN发布之前的另一个方案被开发，受到了顾客和供应商的大力支持，成为了灯光领域被承认的标准。2001年，Art-Net联盟成立之初只有几个成员，现在已经有包括国际知名灯光设备制造商之内的五十多个成员加盟，发展非常迅速。ACN协议和Art-Net协议有很多相似之处，如都采用以太网和TCP/IP通讯协议、兼容不同厂家的灯光设备，都有丰富的设计文档和提供厂家产品设计的技术规范。区别也是可见的，ACN试图设计一个全面完善的协议标准，初期目标取代DMX512协议，长远目标是将视频、音响等各个领域包罗进来，并为未来的扩充留下空间。而Art-Net则是为了满足当前舞台灯光的要求制定的标准，相对ACN简单很多。推出Art-Net标准的Artistic Licence 公司也是ESTA的成员，Art-Net联盟承诺，ACN标准发布后，Art-Net将为兼容做出改进。随着智能照明的兴起，涌现出很多应用于建筑照明的网络协议，其中有一部分是某些著名厂商独立制定的标准，如澳大利亚的Dynalite公司的Dynet协议和Clipsal公司的C-BUS协议、美国路创公司的LUTRON灯光控制协议，这些协议是不公开的，因此产品互不兼容。这些协议在照明领域有着各自的优势，很难实现统一，有碍照明领域的发展。X-10标准发布后，在美国备受欢迎，许多大公司纷纷生产和销售X-10产品，目前已经有35%的美国家庭或多或少使用了X-10的相关产品。X-10的信号采用电力线传输，电力线具有提供电源和传输介质的双重作用。X-10系统主要由两部分组成：发送单元、接收单元，且发送单元和接收单元都有地址，这些地址是可以改变的，只有当地址相同时，发送单元才可以控制接收单元。X-10的地址分为两部分：房间地址和设备地址，房间地址和设备地址各为16个，因此一个X-10系统最多可以连接256个设备。X-10因其廉价和不用重新布线赢得了客户，但其单向传输性、传输速率慢、抗干扰能力差等的缺点限制了其发展。        1984年，美国电气工业协会(EIA)开始制定消费总线标准以弥补X-10协议的不足，并成立了技术指导委员会(Technical Steering Committee，TSC)，专门负责监督该标准的制定。1989年，TSC发布部分草案，并于1992年正式推出消费电子总线CEBus较完整的规格说明书，即EIA-600标准，成为欧美业界的推荐标准。