基于B/S架構(gòu)的軸承座生產(chǎn)線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

■ 沈陽機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 （遼寧 110142） 徐兆成

目前出現(xiàn)多種針對(duì)數(shù)控機(jī)床或設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)，一定程度上滿足了生產(chǎn)者的要求，但其仍存在一定的問題，有很大的改進(jìn)空間。通常，監(jiān)控系統(tǒng)只供本地使用，其應(yīng)用空間受限于局域網(wǎng)絡(luò)的范圍。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)后，一定程度上擴(kuò)展了其應(yīng)用空間，實(shí)現(xiàn)了異地遠(yuǎn)程監(jiān)控，但由于其設(shè)備和系統(tǒng)的專業(yè)性和獨(dú)立性很強(qiáng)，不能實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)跨系統(tǒng)的監(jiān)控。沒有解決利用多種終端設(shè)備如手機(jī)、平板電腦對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的難題。通常的監(jiān)控系統(tǒng)只對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)反饋給監(jiān)控人員的信息是抽象的數(shù)據(jù)，沒有具體的圖形或仿真動(dòng)畫。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本文給出一種基于B/S架構(gòu)的軸承座生產(chǎn)線跨平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

監(jiān)控系統(tǒng)采用基于B/S架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方式，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)讀寫數(shù)控系統(tǒng)各參數(shù)、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、實(shí)時(shí)動(dòng)畫仿真、加工程序在線傳輸、工件信息管理、生產(chǎn)線報(bào)警管理、刀具管理和生產(chǎn)線性能分析等功能。監(jiān)控終端可為PC機(jī)、移動(dòng)電話或平板電腦，系統(tǒng)平臺(tái)支持Windows、Linux、IOS或Android操作系統(tǒng)。使用者可不受地域、訪問終端類型、操作系統(tǒng)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(wǎng)或者是互聯(lián)網(wǎng)，只需在終端計(jì)算機(jī)和手機(jī)上的瀏覽器中輸入域名或者IP地址，就可以對(duì)數(shù)控加工生產(chǎn)線進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)控加工生產(chǎn)線的跨平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控，本監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用基于ASP. NET、JavaScript、JQuery和SQL Server等技術(shù)開發(fā)的網(wǎng)頁式程序。

1.基于B/S架構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

（1）B/S架構(gòu)(Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式)，是web興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，web瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用?？蛻魴C(jī)上只要安裝一個(gè)瀏覽器，如Netscape Navigator或Internet Explorer，服務(wù)器安裝SQL Server、Oracle或MYSQL等數(shù)據(jù)庫。瀏覽器通過Web Server 同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。如圖1所示為B/S架構(gòu)。

圖1 B/S架構(gòu)

（2）監(jiān)控系統(tǒng)主要功能如下：①提供人機(jī)交互接口，根據(jù)不同工件和工況，對(duì)生產(chǎn)線的主要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。②工件信息數(shù)據(jù)庫，準(zhǔn)確記錄每個(gè)工件參數(shù)，為產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和誤差溯源技術(shù)打下基礎(chǔ)。③設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)線上設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，集中到幾個(gè)頁面中顯示，便于人員監(jiān)視，一旦出現(xiàn)故障，能夠及時(shí)維修。④遠(yuǎn)程診斷，當(dāng)本地技術(shù)人員無法解決故障時(shí)，異地的技術(shù)專家可以通過互聯(lián)網(wǎng)查看故障狀態(tài)，如果配有攝像頭，則更能及時(shí)地給出關(guān)鍵的指導(dǎo)意見。⑤設(shè)備性能分析，基于設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，為提高機(jī)床開動(dòng)率、提高生產(chǎn)效率指明了方向。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)成。基于B/S架構(gòu)的數(shù)控加工生產(chǎn)線跨平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，由一臺(tái)工業(yè)服務(wù)器l、若干臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)2A、2B……2N，兩臺(tái)交換機(jī)3A、3B，一臺(tái)無線路由器4及終端設(shè)備組成；其中交換機(jī)3A與安裝在各個(gè)工位的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)聯(lián)網(wǎng)，用于采集生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)視頻信息；交換機(jī)3B與生產(chǎn)線中數(shù)控機(jī)床的開放式數(shù)控系統(tǒng)、PLC控制器聯(lián)網(wǎng)，用于實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)線中數(shù)控機(jī)床的數(shù)據(jù)信息；所述的工業(yè)服務(wù)器l用于匯總處理交換機(jī)采集的數(shù)據(jù)信息，并存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫；終端設(shè)備可選用計(jì)算機(jī)5、移動(dòng)電話6或平板電腦7。終端設(shè)備通過無線路由器4或互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)服務(wù)器l連接，實(shí)時(shí)查看監(jiān)控生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)信息。工業(yè)服務(wù)器用于匯總處理交換機(jī)采集的數(shù)據(jù)信息，并存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫；終端設(shè)備通過路由器或互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)服務(wù)器連接，完成查看監(jiān)控生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)信息，終端設(shè)備可選用計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話或平板電腦。如圖2所示為監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖3所示為監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

2.基于B/S架構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程如下：工業(yè)服務(wù)器采用雙網(wǎng)卡服務(wù)器，通過交換機(jī)3A、3B與生產(chǎn)線中數(shù)控機(jī)床的開放式數(shù)控系統(tǒng)、PLC控制器和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)器上運(yùn)行的后臺(tái)程序?qū)ιa(chǎn)線運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，處理后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫；終端設(shè)備通過路由器或互聯(lián)網(wǎng)連接到服務(wù)器，運(yùn)用瀏覽器以網(wǎng)頁的方式查看監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。該監(jiān)控系統(tǒng)采用基于B/S架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方式，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)讀寫數(shù)控系統(tǒng)各參數(shù)、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、實(shí)時(shí)動(dòng)畫仿真、加工程序在線傳輸、工件信息管理、生產(chǎn)線報(bào)警管理、刀具管理及生產(chǎn)線性能分析等功能。監(jiān)控終端不受設(shè)備類別（PC機(jī)、移動(dòng)電話和平板電腦）及系統(tǒng)平臺(tái)（Windows、Linux、IOS及Android等）的限制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)控加工生產(chǎn)線的跨平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控，流程如圖4所示。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

監(jiān)控系統(tǒng)解決了跨平臺(tái)監(jiān)控的問題，可以跨平臺(tái)的遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，使用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器。而終端設(shè)備不依賴硬件環(huán)境，可以是個(gè)人電腦、移動(dòng)電話或平板電腦；同時(shí)，也不依賴于Windows、Linux、IOS及Android等系統(tǒng)平臺(tái)，客戶端均可以訪問本監(jiān)控系統(tǒng)。

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

監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置程序包括實(shí)時(shí)動(dòng)畫模擬程序，解決了生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)動(dòng)畫仿真問題?？梢詫?shí)時(shí)再現(xiàn)生產(chǎn)線的加工狀態(tài)，清晰直觀地反映出當(dāng)前生產(chǎn)線的運(yùn)行情況。它包括以下步驟：首先采集當(dāng)前生產(chǎn)線加工零件信息，然后根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)線的狀態(tài)初始化動(dòng)畫模型，生產(chǎn)線每運(yùn)行一步會(huì)向客戶端發(fā)送一個(gè)信息，客戶端接收到信息后，將該信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的動(dòng)作指令，客戶端程序會(huì)根據(jù)動(dòng)作指令運(yùn)行相應(yīng)的動(dòng)畫，從而模擬出當(dāng)前生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)，輕松地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。流程如圖5所示。

圖4 監(jiān)控系統(tǒng)工作流程

圖5 動(dòng)畫工作流程

實(shí)時(shí)動(dòng)畫模擬功能采用相對(duì)安全的客戶端腳本語言JavaScript實(shí)現(xiàn)，通過DOM（Document Object Model，文檔對(duì)象模型）技術(shù)，可以動(dòng)態(tài)地改變用戶頁面上元素的屬性和方法，顯示隱藏狀態(tài)，或者動(dòng)態(tài)地添加刪除元素，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫模擬的效果，DOM技術(shù)使得用戶和頁面的交互性大大增強(qiáng)。再通過AJAX技術(shù)，使得客戶端直接與服務(wù)器進(jìn)行通信，在不重新加載頁面的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?？蛻舳瞬粩喃@取服務(wù)器端的動(dòng)作指令，通過DOM技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線動(dòng)畫的模擬，實(shí)現(xiàn)了一種交互式網(wǎng)頁應(yīng)用開發(fā)技術(shù)。如圖6所示為網(wǎng)頁式監(jiān)控系統(tǒng)。

圖6 網(wǎng)頁監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)攝像機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)控每臺(tái)機(jī)床上零件的加工狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)除了具備一般傳統(tǒng)攝像機(jī)的圖像捕捉功能外，其內(nèi)部還配備有數(shù)字化壓縮控制器和基于web的操作系統(tǒng)，每臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)都有自己的IP地址，因此，可以利用網(wǎng)線直接與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)或者路由器）連接。這樣，視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮加密，通過局域網(wǎng)、Internet或無線網(wǎng)絡(luò)直接被發(fā)送到客戶端，客戶端無需安裝特殊軟件，采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器即讀取視頻數(shù)據(jù)。

監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置的查詢控件具有自動(dòng)回傳屬性，將有變化的查詢選項(xiàng)自動(dòng)回傳給服務(wù)器端，服務(wù)器端對(duì)查詢選項(xiàng)進(jìn)行判斷處理后，再使用Ajax技術(shù)局部更新網(wǎng)頁，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢與顯示。

監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫為Microsoft SQL Server 2005。在數(shù)據(jù)庫中編寫存儲(chǔ)過程，將所有的數(shù)據(jù)處理都放在數(shù)據(jù)庫中完成，網(wǎng)頁中不含有數(shù)據(jù)處理的代碼。通過編寫程序?qū)Ψ蠗l件的數(shù)據(jù)數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在頁面載入、查詢選項(xiàng)變化、排序及翻頁時(shí)，都能實(shí)時(shí)顯示正確的數(shù)據(jù)數(shù)量。

3.結(jié)語

本文中描述的監(jiān)控系統(tǒng)，采用基于B/S架構(gòu)的網(wǎng)頁式設(shè)計(jì)，使用最新版本的高級(jí)編程語言進(jìn)行開發(fā)，與傳統(tǒng)的使用專業(yè)組態(tài)軟件進(jìn)行開發(fā)相比，開發(fā)更加靈活、功能擴(kuò)展性更強(qiáng)、對(duì)被監(jiān)控設(shè)備的兼容性更廣，軟硬件成本均大幅降低。