基于控制及信息协议的计算机监控通信软件研究

郭国智，郭湘杰

（湖南交通工程学院，湖南 衡阳 421001）

0 引言

在工业设计自动化生产领域，对计算机监控通信软件的需求逐渐变高。为了满足自动化、信息化水平的要求，其监控通信软件在监控系统的开发上，主要在计算机和PCL通信上进行结合，搭建自动监控系统。为了使车间在管理过程中能够直接被控制，对于PCL的交互设计相当重要。同时在开发过程当中，因为现今工业设计车间，其管理的一体化主要使用的技术都是基于以太网，并且CIP等协议也成了当下控制协议的主流协议。所以在保证监控系统的稳定性上，需要以CIP、以太网、CPL等三个方面进行监控系统的开发。

1 监控通信网络的交互设计分析

对于计算机监控通信软件而言，其基于控制及信息协议，主要体现在开发过程中，其针对PCL的交互设计上需要相当重视[1]。其主要原因是监控通信软件在对计算机进行监控工作时，其运行方式依靠监控系统进行，对计算机自身的依赖性太强，不满足自动化原则。而且监控系统是由计算机中的主机部分，以及相关的编程软件进行配合，再加上通信中传输消息的设备进行运转。传感器作为传输与PCL相关的消息的设备，在配合PCL时，需要保证传输过程的不被干扰性。确保其消息是准确可执行的，能够被监控系统使用。因此设计稳定的控制系统需要PCL和传感器之间进行高度的配合，两者之间需要确保控制过程具有自动化的特性。自动化控制系统的搭建，能够摆脱对计算机的基础依赖，高效率的对相关控制位置以及参数进行获取。同时在具有自动化的情况下，能够更快更精确的对相关控制点进行命令传输和执行，提高了监控系统的准确性。同时在监控运转的过程中，针对PCL的交互设计能够及时地对监控系统的指令进行反馈，其主动性能够让监控系统更好地对计算机进行监控。为了更近一步的简化系统流程，在进行计算机与PCL交互设计，建立自动化的监控系统时，需要考虑PCL能否保证在系统发出指令时，及时以PCL报告对系统进行反馈。所以在PCL报告状态的中间可以建立储存区，以此作为相关数据的存储区域。在进行主动通信时，建立单向通信方式，向服务器进行读写的数据传输，从而降低PCL自身对外的依赖程度。以此完成基于CPL协议的基础之上，对用户层的应答，初步完成监控系统的设计。

2 监管系统及适配方式分析

CIP协议作为国际上通用的工业设计协议，因为其面向对象的特殊性，被现今大部分领域应用在设备和装置之间的连接上[2]。其连接方式主要有两种：一是I/O连接。这种连接方式自身的连接对象不一定只有一个，往往和多个设备之间进行实时传输。其对消息的传输和反馈及时性高，并且能够满足很多工业车间设备，对及时性得要求。I/O连接方式的专用性很强，主要体现在其是一个输出和多个接受使用的对象，进行信息传输。二是显示消息连接，这种方式相对于I/O连接其面向对象比较单一。其中的显示消息，因为受显示消息连接通信的限制，只能够依靠这种连接方式进行专用性的传输。并且这种消息连接方式可以用来传输系统的命令指令，对某项行为进行指引和执行同时向监控系统反馈结果。在计算机监管系统当中，其主要是针对对象进行监控，并且指挥其进行一些简单的函数挥着命令。所以相比于I/O连接的及时性，显示消息连接无疑更适合用来进行计算机监控通信，能够很大程度地满足与PCL通信之间的信息传输。

基于控制及信息协议的计算机监控软件，其开发首先需要判断CIP通信协议是否能在Ethernet中运转。CIP协议主要是在数据链路层中存在，其中TCP/IP协议必须在为了满足CIP适配的需求上，对CIP协议中的消息采用封装方式处理，对其进行分割合并，以此进行相关配置的契合使协议适用。在封装过程中，其所使用的函数乃至封装方式，都需要和CIP良好的适配，否则很难正常开发。

3 软件的设计语言及开发环境分析

为了保证监控系统能够很好地对车间等工业设计领域提供帮助，在设计过程当中需要对设计语言进行选择[3]。首选便是C#语言，作为计算机基础语言其相对其他语言对于计算机的控制更加直接。同时可以在设计过程中，利用网络资源选择用来针对性进行监控的对象常见的便是Logx5000。其开发环境利用常见的Visual Studio2005，在设计开发的过程中应当针对软件进行架构分析，保证其在运行的过程中能够稳定以及方便后期的维护。最底层针对的内容设计方向，需要以以太网为主。对CIP通信技术进行设计开发，以此成为监控系统的基础。底层CIP的设计不仅需要合适的开发环境，还需要结合TCP/IP进行开发。利用开发环境和所针对的监控环境，参照通信类中的显示仪消息连接，对所属的数据进行封装处理。现今的通信方式已经不再是单工传输方式，而是双工传输方式，但是在监控系统对搭建过程中，还是需要遵循周期性原则。在封装过程中，发送消息和回应消息指令中，以请求和回应作为循环规律。同时在对监管类的通信进行设计开发时，其所针对的内容中，涵盖CIP对象。这也就会导致监控系统在运行时，会因为CIP对象类别相同，致使错误识别，引发运行错误等问题的出现。为了避免这类问题，需要进行缓冲区的设计，通过对命令行的标志，避免这类情况的发生。在对监控对象进行监控时，对其PCL命令行的标志进行判断，判断其缓冲区域的标识是否存在，再决定是否进行下一步。在发现标志为空的时候，会返回最开始的位置，而存在标志则是进行下一步的读者操作，以此构成循环。

但是这种常规的循环设计方式效率不高，在现今对自动化要求愈发变高的工业环境下，很难满足对计算机监控的通信需求。而造成这种循环方式效率不高的主要原因，便是PCL存在随机性。面对这种情况，可以在设计过程当中，利用主动机制对PCL进行处理。其运转方式为，在对监控的通信对象进行监控时，监测到需要的数据，可以主动地让PCL报告反馈到监控系统当中。基于控制及信息协议的计算机通信监控软件的开发，离不开对整个设计结构的分析，以及通信对象的PCL报告反馈优化设计。

4 结束语

基于控制及信息协议的监控系统开发，主要利用的是基于以太网结构的PCL和计算机相结合，建立及时性强。并且PCL能够利用存储区进行数据存储，主动反馈对计算机的指令，同时能保证其自动化进行数据读写的监控系统。利用CIP底层通信类设计，保障应用环境不会存在安全问题。其次通过分层结构设计，保证监控系统的稳定性，以此促进车间工业设计自动化的发展。