基于控制及信息協議的計算機監控通信軟件研究

郭國智，郭湘杰

（湖南交通工程學院，湖南 衡陽 421001）

0 引言

在工業設計自動化生產領域，對計算機監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，其監控通信軟件在監控系統的開發上，主要在計算機和PCL通信上進行結合，搭建自動監控系統。為了使車間在管理過程中能夠直接被控制，對于PCL的交互設計相當重要。同時在開發過程當中，因為現今工業設計車間，其管理的一體化主要使用的技術都是基于以太網，并且CIP等協議也成了當下控制協議的主流協議。所以在保證監控系統的穩定性上，需要以CIP、以太網、CPL等三個方面進行監控系統的開發。

1 監控通信網絡的交互設計分析

對于計算機監控通信軟件而言，其基于控制及信息協議，主要體現在開發過程中，其針對PCL的交互設計上需要相當重視[1]。其主要原因是監控通信軟件在對計算機進行監控工作時，其運行方式依靠監控系統進行，對計算機自身的依賴性太強，不滿足自動化原則。而且監控系統是由計算機中的主機部分，以及相關的編程軟件進行配合，再加上通信中傳輸消息的設備進行運轉。傳感器作為傳輸與PCL相關的消息的設備，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行的，能夠被監控系統使用。因此設計穩定的控制系統需要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。自動化控制系統的搭建，能夠擺脫對計算機的基礎依賴，高效率的對相關控制位置以及參數進行獲取。同時在具有自動化的情況下，能夠更快更精確的對相關控制點進行命令傳輸和執行，提高了監控系統的準確性。同時在監控運轉的過程中，針對PCL的交互設計能夠及時地對監控系統的指令進行反饋，其主動性能夠讓監控系統更好地對計算機進行監控。為了更近一步的簡化系統流程，在進行計算機與PCL交互設計，建立自動化的監控系統時，需要考慮PCL能否保證在系統發出指令時，及時以PCL報告對系統進行反饋。所以在PCL報告狀態的中間可以建立儲存區，以此作為相關數據的存儲區域。在進行主動通信時，建立單向通信方式，向服務器進行讀寫的數據傳輸，從而降低PCL自身對外的依賴程度。以此完成基于CPL協議的基礎之上，對用戶層的應答，初步完成監控系統的設計。

2 監管系統及適配方式分析

CIP協議作為國際上通用的工業設計協議，因為其面向對象的特殊性，被現今大部分領域應用在設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車間設備，對及時性得要求。I/O連接方式的專用性很強，主要體現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連接其面向對象比較單一。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的命令指令，對某項行為進行指引和執行同時向監控系統反饋結果。在計算機監管系統當中，其主要是針對對象進行監控，并且指揮其進行一些簡單的函數揮著命令。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。

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

3 軟件的設計語言及開發環境分析

為了保證監控系統能夠很好地對車間等工業設計領域提供幫助，在設計過程當中需要對設計語言進行選擇[3]。首選便是C#語言，作為計算機基礎語言其相對其他語言對于計算機的控制更加直接。同時可以在設計過程中，利用網絡資源選擇用來針對性進行監控的對象常見的便是Logx5000。其開發環境利用常見的Visual Studio2005，在設計開發的過程中應當針對軟件進行架構分析，保證其在運行的過程中能夠穩定以及方便后期的維護。最底層針對的內容設計方向，需要以以太網為主。對CIP通信技術進行設計開發，以此成為監控系統的基礎。底層CIP的設計不僅需要合適的開發環境，還需要結合TCP/IP進行開發。利用開發環境和所針對的監控環境，參照通信類中的顯示儀消息連接，對所屬的數據進行封裝處理。現今的通信方式已經不再是單工傳輸方式，而是雙工傳輸方式，但是在監控系統對搭建過程中，還是需要遵循周期性原則。在封裝過程中，發送消息和回應消息指令中，以請求和回應作為循環規律。同時在對監管類的通信進行設計開發時，其所針對的內容中，涵蓋CIP對象。這也就會導致監控系統在運行時，會因為CIP對象類別相同，致使錯誤識別，引發運行錯誤等問題的出現。為了避免這類問題，需要進行緩沖區的設計，通過對命令行的標志，避免這類情況的發生。在對監控對象進行監控時，對其PCL命令行的標志進行判斷，判斷其緩沖區域的標識是否存在，再決定是否進行下一步。在發現標志為空的時候，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，以此構成循環。

但是這種常規的循環設計方式效率不高，在現今對自動化要求愈發變高的工業環境下，很難滿足對計算機監控的通信需求。而造成這種循環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，可以在設計過程當中，利用主動機制對PCL進行處理。其運轉方式為，在對監控的通信對象進行監控時，監測到需要的數據，可以主動地讓PCL報告反饋到監控系統當中。基于控制及信息協議的計算機通信監控軟件的開發，離不開對整個設計結構的分析，以及通信對象的PCL報告反饋優化設計。

4 結束語

基于控制及信息協議的監控系統開發，主要利用的是基于以太網結構的PCL和計算機相結合，建立及時性強。并且PCL能夠利用存儲區進行數據存儲，主動反饋對計算機的指令，同時能保證其自動化進行數據讀寫的監控系統。利用CIP底層通信類設計，保障應用環境不會存在安全問題。其次通過分層結構設計，保證監控系統的穩定性，以此促進車間工業設計自動化的發展。