一種數控切紙機遠程監控與故障診斷系統及其實現方法

專利名稱：一種數控切紙機遠程監控與故障診斷系統及其實現方法
技術領域：
本發明涉及遠程監控與故障診斷技術，特別涉及一種數控切紙機 遠程監控與故障診斷系統及其實現方法。
背景技術：
隨著經濟的發展和科技的進步，如今在中小企業大量出現各種數 控加工設備，這主要是由于數控設備加工適應性廣，適合按客戶需求 定制的中小批量生產模式，并能大大降低工人的勞動強度，提高生產 效率，增加經濟效益。
通常的數控設備都具備了一套診斷程序，可以査看機器的狀態信 息。有了這套診斷程序，我們就可以及時發現和排除各種故障，把故 障隔離到模塊或器件一級，使停機時間達到最小。但是，這套診斷程 序實質上只是個故障報警系統，對故障診斷和定位在很大程度上有賴 于人的經驗，并且只能為現場操作人員和維護人員服務。如果我們能 夠遠程取得設備狀態信息，并且可以遠程控制數控設備的話，對數控 設備使用企業以及生產商，無疑都具有重大的意義。
另外，在信息化的社會，網絡化制造日益成為一個流行的觀念， 它利用當代的信息技術，有效地共享全球的制造資源，降低生產成本， 提高制造的敏捷性。這樣就產生如下需求 一個企業中的設備可能和 異地企業的設備組成制造系統，或者由異地企業來控制管理。因此，在網絡化制造中，研究設備遠程監控和診斷技術，實現工業設備實現 網絡化管理，是一個基礎性的課題。
在以數控切紙機為對象研究遠程監控與診斷系統的實現方法中， 設備用戶有時候會因為一些很小的問題耽誤正常使用，例如，在一般 數控系統中有一個稱之為"誤差補償"的可設置參數，同樣，在這種 數控切紙機的參數設置里面也有一個"定位調整"參數，該參數用于 調整變頻器響應延時引起的定位誤差，若該參數設置不當，則會經常 出現"定位超差"。而變頻器響應延時會因制造廠家不同，或使用時 間的變化而變化，因此，當變頻器響應延時和"定位調整"參數設置 不一樣時就會出現推紙器位置顯示和目標位置不一致的情況。若用戶 報告這一問題，維修人員要給用戶說明清楚解決的辦法讓用戶自己調 試解決或者上門處理這樣的小事，這將是非常費時費力的。
目前國內外尚沒有數控切紙機遠程監控與故障診斷系統產品，此 領域的研究文獻也很少。已有文獻中，馬軍等人在《電腦與信息技術》
2003年第二期的一篇名為《基于Modem的遠程控制的C + +Builder 實現方法的研究》論文中提出了的一種數控切紙機遠程監控與故障診 斷系統。該系統包括監控中心計算機、2臺Modem和被控端設備，監 控中心計算機和遠端設備通過RS —232C接口與Modem相連，再通過 Modem接入公用電話網(PSTN)，由公用電話網(PSTN)實現本地 Modem與遠端設備的聯接，從而實現監控中心計算機與遠端設備間的 雙向通訊。遠端設備的數據采集和控制系統可以是單片機或者是PC 機，這樣就可以對遠端設備的各種運行參數和數據進行實時采集并存儲，然后通過Modem將數據實時傳送到電話網上。監控中心的PC機 則利用基于C + + Builder的Modem通訊軟件接收傳送到電話網上 的數據。同樣，PC機監控中心也可以通過Modem和電話網對遠端設 備發送一些命令以執行相應的動作。
但是基于PTSN公用電話網的Modem的通信受信道干擾影響大， 經常因為信道干擾而出現數據丟失、誤碼，而且經常斷線，而數控切 紙機的遠程監控需要在遠程主控端和被控端頻繁地交互數據， -旦數 據丟失或者經常產生誤碼，就不能實現遠程監控，更不可能通過這種 錯誤的機器運行狀態信息在遠程主控端對切紙機的故障作出科學判 斷。因此這種方式通信效率低，穩定性弱，根本無法滿足數控切紙機 遠程監控與故障診斷系統對數據正確性需要，達不到遠程監控與故障 診斷的目標。

發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種數控 切紙機遠程監控與故障診斷系統及其實現方法，可以遠程監控印刷廠 數控切紙機的運行狀況，并以此提供遠程技術支持，推斷故障原因并 給出診斷建議，具有降低機器維護維修成本、縮短停機時間，提高生 產效率的特點。
本發明的上述目的是通過如下技術方案實現的
一種數控切紙機遠程監控與故障診斷系統，包括切紙機數控系統 的被控端1，串口服務器的中轉站2及遠程監控與故障診斷中心服務 器的遠程主控端3三部分，被控端l由工控機PC/104控制，被控端1與中轉站2通過RS-485串口通信，中轉站2和遠程主控端3通過 Internet網絡通信。
所述的工控機PC/104將遠程監控中心的控制指令進行校驗、解 析、數據處理并執行相關的操作，同時實時地將被控端的信息發送給 中轉站，這些信息包括數控切紙機的運行狀態、切紙機的參數設置、 當前運行的程序及運行程序代碼行執行的位置、程序錯誤代碼、程序 編輯狀態、推紙器的位置及刀具的位置信息、工控機PC/104運行狀 態、工控機PC/104當前的人機界面及數控系統輸入設備的按鍵的狀 態；遠程監控與故障診斷中心的技術專家依據這些信息可以對切紙機 的故障作出判斷，并給出診斷和維修的方案，為印刷廠提供遠程技術 支持。工控機PC/104和串口服務器之間的通信采取半雙工控制策略， 即只有當工控機PC/104接收到串口服務器的數據正確或者數據中有 十六進制幀尾結束標志0XFF時，才向串口服務器發送反饋信息數據。
所述的中轉站2將上述工控機PC/104發送給遠程主控端的信息 暫時儲存并解析這些信息，做相應的數據處理，然后將這些信息以動 畫或文本形式在本地顯示，為印刷廠技術部提供監控服務。在本地處 理并顯示完數據后，中轉站2將這些狀態信息通過網絡發送到遠程監 控與故障診斷中心。中轉站2在本發明C/S架構中相對遠程主控端3 而言是客戶端，在通信開始時首先要向遠程主控端3發送TCP連接請 求，并等待遠程主控端3回復TCP連接請求應答信號，當中轉站2接 收到該應答信號后表明遠程主控端3和中轉站2間的網絡通信鏈路建 立，此時可以相互通信。中轉站2的另一功能是轉發遠程主控端的控制指令，當接收到遠程的控制指令后便對該指令進行相關的數據幀校 驗，當校驗完成并正確時就將該指令發送給工控機PC/104。串口服
務器和工控機PC/104之間的通信采取半雙工控制策略，即只有當串 口服務器接收到工控機PC/104的數據正確或者數據中有十六進制幀 尾結束標志0XFF時，才向工控機PC/104發送控制指令。
另外，中轉站2自身也可以通過向工控機PC/104發送指令來控 制切紙機的運行，但是它的控制指令較遠程控制指令的優先級低，每 次向工控機PC/104發送控制指令時，都需要判斷此時是否有遠程控 制指令，若有，則優先發送遠程控制指令，同時屏蔽并清空本地控制 指令，這是通過在中轉站2設置兩個指令隊列來實現的， 一個是本地 指令隊列，用于存儲本地控制指令；另一個是遠程指令隊列，用于存 儲遠程監控中心的控制指令。
為了保證遠程主控端3的實時性及通信節拍的完整性和有效性， 在中轉站2配置有兩個時鐘定時器模塊， 一個用于調節和工控機 PC/104的通信， 一個用于保證網絡通信鏈路的暢通有效，以實現永 遠在線的功能。
所述的永遠在線功能指的是，只要遠程主控端3處于聯機狀態， 中轉站2將永遠和遠程主控端3保持通信狀態，即使因各種原因通信 中止，中轉站2也能通過通信協議和控制策略重新建立通信鏈路，從 而保證了中轉站2和遠程主控端3不間斷通信，為遠程主控端3實現 不間斷監控數控切紙機提供可能。
所述的遠程主控端3在本發明C/S架構中相對于中轉站2而言是服務器端，通信開始前先要偵聽中轉站2的TCP連接請求，當偵聽到
中轉站2的TCP連接請求后立即向中轉站2回復TCP連接請求應答信 號，此時表明中轉站2和遠程主控端3間的TCP通信鏈路建立可以通 信。遠程主控端3接收中轉站2轉發過來的數據信息，并對數據進行 解析和處理，然后將這些信息以動畫或文本形式顯示在本地，供遠程 技術專家分析故障之用。同時，遠程主控端3可以依據故障診斷的需 要，向數控切紙機發送一些控制指令，來在線調試機器的運行，為最 終的故障診斷分析提供科學依據。為了遠程主控端3的實時性及通信 節拍的完整性和有效性，在遠程主控端3也配置有兩個時鐘定時器模 塊， 一個用于調節和中轉站的通信， 一個用于檢測TCP鏈路的狀態， 以保證網絡通信的暢通有效性，從而實現永遠在線的功能。此處永遠 在線功能指的是，只要中轉站2處于聯機狀態，遠程主控端3將永遠 和中轉站2保持通信，即使因各種原因通信中止，遠程主控端3也能 通過通信協議和控制策略重新建立通信鏈路，從而保證與中轉站2不 間斷通信，為遠程主控端3實現不間斷監控數控切紙機提供可能。 上述的永遠在線功能實現的前提是網絡系統通信正常。 遠程主控端通信控制策略是遠程主控端與串口服務器之間的通 信采取半雙工控制策略，即只有當遠程主控端接收到串口服務器的數 據正確或者數據中有十六進制幀尾結束標志0XFF時，才向串口服務 器發送控制指令。
一種數控切紙機遠程監控與故障診斷系統的實現方法，包括以下 步驟第一步，工控機PC/104對數控切紙機進行監控，具體又包括以 下步驟
首先，啟動數控切紙機數控系統被控端1的主程序，主程序作循 環不間斷運行，構成一個主循環，并檢測中斷標志是否為0，若中斷 標志為0，則繼續檢查通信錯誤標志是否為0，若通信錯誤標志為0，
則清空通信錯誤標志，此時若有停機操作命令則關閉工控機PC/104， 若沒有停機操作則返回到主循環中；若通信錯誤標志不為0，則繼續 判斷有無停機操作命令，沒有則返回到主循環中，有則關閉工控機
PC/104;若中斷標志不為0，則繼續判斷該中斷的中斷類型；
其次，當中斷類型不是串口通信的中斷，則此中斷為數控系統自
身中斷，分析并響應該中斷的操作；
最后，當RS-485串口中斷時，若為讀操作中斷，此時若有寫操 作則首先終止當前寫操作，然后接收遠程主控端3的控制指令幀，若 沒有寫操作則直接接收遠程主控端3的控制指令幀；在接收到遠程主 控端3控制指令幀后，接著對包含控制指令的這幀數據進行幀頭、幀 尾，及數據幀總字節數分別進行校驗，校驗中若出現數據幀錯誤且沒 有發現十六進制的幀尾結束標志0XFF則直接丟棄該數據幀并清空寫 操作緩沖區；當校驗發現幀錯誤但數據幀中有十六進制的幀尾結束標 志也將機器當前運行狀態信息發送給串口服務器；若校驗正確，則解 析指令將數據幀中數據部分從ASCII碼逆轉化為相應的數據類型、執 行操作，操作完成后清空寫操作緩沖區，并將執行的結果數據映射成 ASCII碼后封裝成幀的格式發送；若為寫操作中斷，則利用寫中斷服務例程以每次一個字節形式發送，直到一幀數據發送完畢；
工控機PC/104和串口服務器之間的通信采取半雙工控制策略， 即只有當工控機PC/104接收到串口服務器的數據正確或者數據中有 十六進制幀尾結束標志0XFF時，才向串口服務器發送反饋信息數據；
第二步，中轉站2的串口服務器作為遠程主控端3與被控端1的
通信中介，其實現方法具體包括如下步驟
首先，中轉站2與工控機PC/104串口通信時，由時鐘定時器4 來保證通信節拍的完整，通信由時鐘定時器4啟動，并且在中轉站2 與工控機PC/104串口通信中斷時主動向工控機PC/104發送控制指令 來重新建立一個新的通信節拍，保證了串口通信的實時性及完整性， 這樣可以及時全面地將數控切紙機的運行狀態傳送給遠程主控端，達 到有效地監控的目的，并為遠程故障分析提供充足信息依據；
其次，中轉站2有遠程指令隊列和本地指令隊列兩個指令隊列， 所有的指令都存儲在指令隊列中，中轉站2向工控機PC/104發送控 制指令時，首先要判斷此時遠程指令隊列中是否有遠程主控端3的控 制指令，若有，則向工控機PC/104發送遠程主控端3的控制指令， 發送完畢后從遠程指令隊列中清除遠程控制指令，同時清除本地指令 隊列中本地控制指令，若無，則發送本地控制指令，發送完畢后從本 地指令隊列中清空本地指令，即遠程指令隊列中的控制指令比本地指 令隊列中控制指令優先級高；
再次，中轉站2與遠程監控與故障診斷中心服務器通信時，作為 C/S架構中的客戶端，首先要向遠程主控端3發送TCP連接請求，當中轉站2接收到遠程主控端3的TCP連接請求應答信號時，表明中轉 站2和遠程主控端3間的TCP連接建立；當中轉站2與遠程主控端3 建立TCP連接后，啟動另外一個時鐘定時器5來定時監測TCP連接狀 態，當TCP鏈路因故障斷開或者因其它原因鏈路通信效率低于正常 時，主動拆除已有TCP鏈路并將這一拆除消息通知給遠程主控端3， 使得遠程主控端3也及時拆除老的TCP鏈路，然后中轉站2重新向遠 程主控端3發送新的TCP連接請求，當遠程主控端3接收并回復連接 請求后，新的TCP連接便建立了，通信在新的鏈路上傳輸；這樣只要 遠程主控端3處于聯機狀態，中轉站2就可以不間斷地與遠程主控端 3通信，以實現中轉站2永遠在線的功能；
最后，中轉站2在接收到工控機PC/104的反饋信息數據幀后，首 先對數據幀進行校驗、解析、處理，若校驗正確，則以模擬動畫或文 本等形式在本地顯示，同時將該數據幀存儲在發送緩沖區中，接著檢 測中轉站2與遠程主控端3的TCP連接是否完好，若TCP鏈路完好， 則將該數據幀二次封裝成TCP幀的格式并發送給遠程主控端3;若TCP 鏈路斷開，則不發送該數據幀；當數據幀檢驗正確時，無論TCP鏈路 是否完好，最后都要將此時指令隊列中的控制指令發送給工控機 PC/104
指令隊列的優先級如上所述。若數據幀校驗出現錯誤，此時如果 檢測到數據中有數據幀尾的十六進制標志0XFF，也將指令隊列中的 控制指.令發送給工控機PC/104;若數據幀校驗錯誤同時也沒有檢測 到十六進制的數據幀尾標志0XFF，則接收工控機PC/104數據幀后不作處理，即不向工控機PC/104發送控制指令；
串口服務器和工控機PC/104之間的通信采取半雙工控制策略，
即只有當串口服務器接收到工控機PC/104的數據正確或者數據中有 十六進制幀尾結束標志OXFF時，才向工控機PC/104發送控制指令； 串口服務器與遠程主控端的通信則是全雙工控制策略，即每當串口服
務器接收到工控機PC/104正確的數據時便立即發送給遠程主控端；
第三步，遠程主控端3對數控切紙機進行監控與故障診斷，其實
現方法具體包括如下步驟
首先，遠程主控端3在本發明C/S架構中相對于中轉站2而言是 服務器端，通信開始前先要偵聽中轉站2的TCP連接請求，當偵聽到 中轉站2的TCP連接請求后立即向中轉站2回復TCP連接請求應答信 號，此時表明中轉站2和遠程主控端3間的TCP通信鏈路建立可以通 信；遠程主控端3接收到工控機PC/104的反饋信息后，對數據幀進 行校驗、解析、處理，若校驗正確，則以動畫或文本等形式在本地顯 示，然后將控制指令映射成ASCII碼并封裝成一個完整的數據幀格式 形式，接著檢測與中轉站的TCP連接是否完好，若TCP連接完好，則 將該數據幀二次封裝成TCP幀的格式發送給中轉站；若TCP連接斷開 或者鏈路因其它原因擁塞，則將該指令存儲在控制指令隊列中，等待 TCP鏈路完好時，下一個通信節拍再發送給中轉站2;若數據幀校驗 錯誤，此時如果檢測到數據中有數據幀尾的十六進制標志OXFF，當 TCP鏈路完好時也將指令隊列中的控制指令發送給中轉站2，如果數 據幀校驗錯誤同時也沒有檢測到十六進制的數據幀尾標志OXFF，不作處理，即不向中轉站2發送控制指令；
其次，遠程主控端3和中轉站2間的通信節拍由時鐘定時器6來
調節，TCP鏈路建立初期，由時鐘定時器6首次觸發發送模塊發送控
制指令，并且每觸發一次，狀態計數器自動加l，遠程主控端每次接
收到數據后都將狀態計數器清空為0;當通信節拍正常時，時鐘定時
器6不起作用， 一旦通信鏈路斷開或者沒有收到正確的數據幀時，時 鐘定時器6就自動觸發發送模塊，將滯留在遠程主控端3指令隊列中 的控制指令發送到中轉站2，以便在遠程主控端3及中轉站2之間調 整并建立新的通信節拍；
最后，遠程主控端3的TCP鏈路狀態由時鐘定時器7定時監測， 每隔2s檢測一次狀態計數器值是否超過4，當超過時，則認為TCP 鏈路斷開或者鏈路通信效率不高，此時主動拆除現有的TCP連接并將 拆除鏈路的信息通知給中轉站2，同時清空狀態計時器，然后重新偵 聽中轉站2的TCP連接請求，偵聽到新的TCP連接請求后，回復中轉 站2的TCP連接請求允許信號建立新的鏈路，這樣在網絡通信出現故 障時，不需要人工干涉就能自動重新建立新的通信鏈路，即實現了遠 程主控端監控永遠在線的功能；
遠程主控端與串口服務器之間的通信采取半雙工控制策略，即只 有當遠程主控端接收到串口服務器的數據正確或者數據中有十六進 制幀尾結束標志0XFF時，才向串口服務器發送控制指令。
本發明的有益效果是
一，本發明利用完善的網絡系統和成熟的串口通信技術，提出了一種數控切紙機遠程監控與故障診斷系統的總體架構模式，為實現切 紙機的遠程監控與故障診斷提供了系統架構保證。
二，本發明通過制定遠程監控控制策略，實現了對數控切紙機的 遠程監控與故障診斷功能。
三，本發明通過制定高效的通信協議，保證了通信三方數據交互 的穩定性和高效性，實現了遠程監控與故障診斷的高效性。
四，本發明通過采用C/S模式，并在串口服務器與遠程監控中心 進行TCP虛擬的點對點通信，使得數據交互的實時性較好，為實時監 控遠端切紙機的運行狀態提供了前提。
五，本發明通過在中轉站和遠程主控端的時鐘定時器模塊，實現 了永遠在線的功能，使得遠程監控與故障診斷中心能不間斷的持續對 遠端數控切紙機進行實時監控，為最終的故障診斷提供充足的診斷信 /E、 o
六，本發明通過在遠程監控與故障診斷中心模擬切紙機推紙器軌 跡的動畫，提供了對切紙機工作狀態直觀的監控。
七，本發明通過在中轉站設置指令控制優先級，實現了遠程主控 端及印刷廠技術部門同時監控切紙機運行狀態的功能，這樣即使機器 沒有故障，也可以在工作環境相對較好的技術部辦公室操控切紙機， 不必在嘈雜的機器現場操作，改善了工人工作環境。


圖1是本發明總體結構示意圖。
圖2是本發明工控機PC/104實現遠程監控與故障診斷的流程圖。
圖3是本發明中轉站2實現遠程監控與故障診斷的流程圖。 圖4是本發明遠程主控端3實現遠程監控與故障診斷的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
參見圖1， 一種數控切紙機遠程監控與故障診斷系統，包括切紙
機數控系統的被控端l，串口服務器的中轉站2，遠程監控與故障診 斷中心服務器的遠程主控端3三部分，被控端1由工控機PC/104控 制，被控端1與中轉站2通過RS-485串口通信，中轉站2和遠程主 控端3通過Internet網絡通信。
工控機PC/104控制著數控切紙機的運行，同時負責解析遠程監 控中心的控制指令，并執行相關操作，在執行完相關操作后將機器運 行狀態等信息封裝成本發明特別制定的幀的格式發送到串口服務器， 由串口服務器轉發到遠程監控中心。
工控機PC/104含有切紙機的數控系統，及接收遠程指令模塊和 處理指令的模塊，從串口服務器接收到的控制指令首先產生串口讀中 斷，由串口中斷服務例程中讀模塊部分接收數據幀，并作數據幀校驗， 當校驗正確則向數控系統主程序發送串口讀消息，在數控主程序的下 一輪循環中査詢到這個消息后，從消息隊列中下載消息并執行相關指 令操作。工控機PC/104向遠程監控中心發送響應信息是通過串口中 斷服務例程中寫模塊部分按照字節發送到串口服務器中轉站，每次發 送一個字節，直到將反饋數據幀一完整幀發送完畢。由于數控系統程序主循環執行一次循環操作的時間大約為lms，所以，遠程監控中心 或者串口服務器的控制指令一旦被工控機PC/104接收并校驗正確 時，很快就得到執行。為了使得遠程監控中心監控到切紙機的實時信 息，發明采取了一種控制策略，即當工控機PC/104上一輪反饋幀發 送沒有完成時又同時接收到了遠程監控中心或串口服務器的控制指 令時，工控機PC/104首先中止當前發送，立即執行串口中斷服務例
程中的讀模塊接收新的控制指令，并清空發送緩沖區丟棄舊的工控機 PC/104反饋幀，進入新一輪的操作。工控機PC/104和串口服務器之 間的通信采取半雙工控制策略，即只有當工控機PC/104接收到串口 服務器的數據正確或者數據中有十六進制幀尾結束標志OXFF時才向 串口服務器發送反饋信息數據。
串口服務器包括串口通信模塊和網絡通信模塊，串口通信模塊負 責與工控機PC/104數據交互，向工控機PC/104發送遠程監控中心或 本地控制指令，及接收工控機PC/104發送給遠程監控中心的各類數 據幀，此時作為工控機PC/104和遠程監控中心的通信中轉站，當然 在技術部也可以直接監控切紙機的運行，而不用在環境惡劣的工業現 場作業。不過為了防止指令權限超越，即防止串口服務器發送的控制 指令干擾遠程監控中心的控制指令的執行，設置了串口服務器的指令 優先級低于遠程監控中心的指令。為了保證遠程監控中心實時有效地 監控到遠端數控切紙機的運行狀態，本發明在串口服務器中轉站增加 了兩個時鐘定時器模塊，保證了通信的健壯性和穩定性。其中時鐘定 時器4負責啟動與工控機PC/104的通信，并在通信節拍錯誤或者通信異常而中斷時重新啟動通信及調節通信的握手節拍，另一時鐘定時 器5則定時監測串口服務器與遠程監控中心的TCP鏈路信道是否暢
通，若不暢通或者信道擁塞時，則拆除舊的TCP連接，并把這種拆除 信息通知給遠程監控中心，然后向遠程監控中心服務器發送新的TCP 連接請求，等待遠程監控中心回復連接請求應答信號以建立新的通信 鏈路，從而實現只要遠程監控中心在線就可以不間斷地與遠程監控中 心實時性地完成數據交互，即實現了串口服務器永遠在線的功能。
串口服務器的通信控制策略是串口服務器和工控機PC/104之
間的通信采取半雙工控制策略，即只有當串口服務器接收到工控機
PC/104的數據正確或者數據中有十六進制幀尾結束標志0XFF時，才 向工控機PC/104發送控制指令；串口服務器與遠程主控端的通信則 是全雙工控制策略，即每當串口服務器接收到工控機PC/104正確的 數據時便立即發送給遠程主控端。
遠程監控中心包括網絡通信模塊和通信節拍監控模塊。網絡通信 模塊有兩個部分組成，數據接收校驗模塊和指令發送模塊。數據接收 校驗模塊負責接收串口服務器轉發過來的工控機PC/104各類信息， 并做校驗，若校驗出現數據幀錯誤且數據幀沒有十六進制的幀尾結束 標志0XFF，則丟棄該次接收到的數據并清空接收緩沖區；如果校驗 錯誤但是數據中有十六進制的幀尾結束標志0XFF，則將當前機器運 行的狀態信息發送給串口服務器；若校驗數據幀正確，則對指令進行 解析，數據轉化等操作，然后將最終的數據信息模擬成動畫或者以文 本形式顯示，為遠程端技術專家診斷提供依據。發送模塊則首先將遠程控制操作，如啟動切紙機的按鈕等控制信息轉化映射成對應的控制 碼，并將控制指令碼進一步映射成ASCII編碼，最后封裝成一幀完整 的數據幀通過網絡系統發送給串口服務器，由串口服務器轉發給工控 機PC/104，從而達到控制切紙機的目標。
遠程主控端與串口服務器之間的通信采取半雙工控制策略，即只 有當遠程主控端接收到串口服務器的數據正確或者數據中有十六進
制幀尾結束標志OXFF時，才向串口服務器發送控制指令。
通信節拍監控模塊有兩個時鐘定時器，其中時鐘定時器6在遠程 監控中心與串口服務器通信開始時啟動通信，并在兩者通信發送混亂 或者錯誤時，調整通信節拍，保證通信的有效性和穩定性，每次該時 鐘定時器觸發調用了發送模塊，則計數器Counter自動加1，而每次 接收到一幀數據時將Counter清空。
時鐘定時器7定時觸發檢測Counter值是否大于某一預設值，若 大于則表示遠程監控中心在一段時間內沒有接收到正確的數據幀，或 者通信鏈路斷開，此時拆除舊的TCP鏈路，并把這一拆除信息通知串 口服務器，重新偵聽串口服務器新的TCP連接請求， 一旦接收到串口 服務器新的TCP連接請求則回復一個連接請求應答信號，重新建立新 的TCP鏈路。這樣只要串口服務器在線，遠程監控中心就可以通過這 種控制策略實現永遠在線的功能，不間斷地監控切紙機的運行狀態。 下面說明本發明在數控切紙機遠程監控與故障診斷系統中三大部 分各自的數據處理策略及流程圖。
參見圖2，工控機PC/104處理數據的流程如下從步驟201開始，進入數控系統主程序步驟202，接著在步驟203 判斷中斷標志是否為0，若為O則表示此時沒有中斷發生，接著在步 驟204中繼續判斷通信標志是否為0，若不為0，執行歩驟206;若 為0，表示工控機PC/104與串口服務器通信中產生了錯誤，此時執 行步驟205清空通信錯誤標志以調整通信節拍，使得新的通信正常。 在執行完步驟205后再在步驟206中判斷是否有停機操作，若有，則 執行步驟207結束操作；若沒有停機操作標志，則繼續運行程序進行 下一輪主循環，繼續執行下一輪的中斷查詢等操作。
在步驟203中如果中斷標志不為0，表示此時有中斷產生，接著 在歩驟208中繼續判斷這個中斷是否為串口中斷，若不是串口中斷則 表示此中斷為數控系統自身的一些中斷源產生，然后在步驟209分析 該中斷類型，分析完中斷類型后，接著執行步驟210，在此步驟中調 用各類中斷服務例程完成各自對應的操作。執行完中斷操作后都要進 入步驟225清空中斷標志，表明此次中斷事件處理完成，然后進入步 驟204，后續步驟如上所述。
步驟208中判斷若為串口中斷，那么表明此中斷為串口中斷，是 遠程監控服務的模塊，于是調用步驟211串口中斷服務例程。在步驟 211中斷服務例程中首先要判斷此次中斷是串口讀中斷還是串口寫中 斷，若為串口寫中斷，表明此時工控機PC/104正在向串口服務器發 送切紙機的各類狀態反饋數據幀，則執行歩驟221，在此步驟中將切 紙機的反饋數據組織起來進入步驟222，步驟222將反饋數據映射成 ASCII碼。然后執行步驟223將數據封裝成完整的幀，交給發送模塊在歩驟224中發送，發送完成后轉入步驟225，后續步驟如上所述。
如果步驟211判斷該中斷為串口讀中斷，則表示工控機PC/104 接收到遠程控制指令，在對該控制指令處理之前，必須要判斷此刻是 否有串口寫操作，如果有，表示此時工控機PC/104正在向串口服務
器發送切紙機的各類狀態反饋數據幀，為了使遠程監控中心實時監控 到切紙機的最新運行狀態等反饋信息，這時候的控制策略是停止發送 當前的反饋數據幀，立即轉入到處理當前的控制指令操作。所以，當 步驟212判斷當前有寫串口寫操作時，執行步驟217終止當前寫操作， 即終止當前發送過程。然后在步驟213接收串口數據。如果步驟212 判斷當前沒有串口寫操作，則直接執行步驟213接收數據的操作。
接收完數據后，對數據處理前必須對數據幀在步驟214進行校 驗，本發明的實現方法是校驗數據幀頭、幀尾、數據幀總字節數、CRC 對整幀數據校驗，幀頭定義了控制指令的類型，幀尾表示數據幀的正 常結束，數據幀的總字節數表示該幀數據的總字節數，CRC是循環冗 余校驗，若所有的校驗都正確，則表示該控制指令是正確的，即在傳 輸中沒有發生錯誤。因此校驗正確后執行歩驟218，對數據幀進行解 析，分析指令類型，在分析完該控制指令的操作后執行步驟219，完 成指令對應的控制操作，并且在執行完相關的操作后進入步驟220清 空發送緩沖區，即將當前的發送緩沖區清空，為本次控制指令執行的 操作結果發送反饋數據保留存儲空間。清空發送緩沖區后執行步驟 221，后續步驟如上所述。
若步驟214發現數據幀校驗錯誤，表明控制指令在傳輸過程中可能發生錯誤，由于本發明采用半雙工的控制策略即收到正確控制指令 或者收到十六進制幀尾結束標志0XFF都必須調用發送模塊向遠程監
控中心發送狀態信息，故執行步驟214后進入步驟215進一歩判斷是 否有0XFF，若沒有，則執行步驟226丟棄該數據幀不作處理，然后 執行步驟216清空發送緩沖區，為下一輪發送反饋數據保留存儲空 間；若有幀尾結束標志0XFF，則進入步驟220，后續歩驟如上所述。 參見圖3，中轉站2處理數據的流程如下
中轉站2與遠程監控與故障診斷中心服務器通信時，作為C/S架 構中的客戶端，首先要向遠程主控端3發送TCP連接請求，當中轉站 2接收到遠程主控端3的TCP連接請求應答信號時，表明中轉站2和 遠程主控端3間的TCP連接建立可以相互通信。
步驟301啟動程序后執行步驟302接收數據的操作，此時串口服 務器接收的數據可能是PC/104的反饋信息數據幀，也可能是來自遠 程監控中心的控制指令，所以在對數據作處理之前必須首先判斷該幀 數據是哪類數據，在步驟303中判斷若數據幀是來自遠程監控中心的 控制指令，則執行步驟304，將控制指令掛載在遠程指令隊列上，等 待串口服務器發送到工控機PC/104。若此次接收到的數據為工控機 PC/104的反饋信息數據，則執行步驟305，將數據拼接在接收緩沖區 的尾部，即將此次接收到的數據存儲到從接收緩沖區已有數據的下一 個字節地址開始的地址空間上，這樣將接收緩沖區中上次接收到的數 據和本次接收到的數據構成一個整體，供串口服務器中的接收模塊處 理。數據拼接完成后開始對數據進行校驗，此時校驗的數據為當前整 個接收緩沖區的數據，并且校驗從接收緩沖區的高字節開始，即從數 據的尾部開始校驗。首先執行步驟306校驗，判斷數據中是否有幀尾
標志OXFF，若無，則表示緩沖區中的數據尚不是一幀完整的數據， 需等待下次數據的拼接，故執行步驟307不作處理。若有，則繼續執 行步驟308，判斷接收緩沖區數據是否有幀頭標志，幀頭定義了指令 的類型及該指令所代表的操作，若有，則執行歩驟309。在步驟309 判斷數據幀的總字節數是否正確，正確則進入步驟310，作循環冗余 檢驗。
經過上述幾個校驗步驟后，數據幀是正確的則執行步驟311，接 著對數據作處理。首先要在本地即串口服務器上顯示這些信息，即在 印刷廠技術部辦公室也能監控切紙機的運行。步驟311首先要清空遠 程發送緩沖區，遠程發送緩沖區存儲工控機PC/104的反饋數據幀， 當串口服務器將此數據在本地作校驗顯示等處理后，便存儲保存在遠 程發送緩沖區等待發送給遠程監控中心，即執行步驟312。然后在步 驟313對指令進行解析，分析出指令的操作類型。由于工控機PC/104 在發送反饋數據幀時對數據進行了 ASCII碼映射，所以在顯示數據前 必須先對數據幀中的數據部分進行逆轉換，即將ASCII碼逆轉化為各 數據類型的數據，還原為真實數據類型的數據。執行完此操作后進入 步驟315，對這些數據進行動畫模擬或文本顯示，如在串口服務器中 模擬切紙機推紙器的軌跡動畫，顯示當前程序的錯誤代碼，PLC運行 狀態等信息，從而實現在印刷廠技術部也能監控切紙機運行的功能。執行完切紙機狀態顯示等操作后，要對接收緩沖區數據作處理，
以便能接收到新的數據幀。在步驟316，刪除0XFF地址前所有低字 節數據，不管這些數據校驗后正確與否，都要作這個操作，這樣保證 了每次接收到的數據都是最新的數據，從而保證監控到切紙機的最新 運行狀態，在切紙機的故障診斷中分析機器當前最近的運行狀態更有 利于故障的診斷。接著將0XFF地址后的高字節數據整體都向前挪移， 并從接收緩沖區的首字節開始存儲，此操作在歩驟317完成。在上述 步驟308、步驟309、步驟310，校驗出現幀錯誤時，都直接轉入步 驟316，后續操作同上所述。
在執行完步驟317后，要將存儲在遠程發送緩沖區的工控機 PC/104的反饋數據幀發送給遠程監控中心，為遠程故障診斷提供數 據依據。但是發送前提是網絡通信信道完好。故在步驟319判斷當前 TCP連接是否完好，如果當前TCP連接斷開或者通信信道質量不高， 則執行步驟325，清空遠程發送緩沖區數據，因為TCP連接斷開了， 表明此時遠程發送緩沖區的數據已經不是切紙機運行的最新狀態了， 清空以便接收新的數據。清空完遠程發送緩沖區后執行步驟326，拆 除老的TCP連接，接著執行步驟327的重新請求TCP連接操作，向遠 程監控中心發送新的連接請求，并在步驟328等待遠程監控中心服務 器的TCP應答響應，當串口服務器接收到TCP請求響應后，新的通信 鏈路便建立了。
為了保證通信信道的暢通和對遠端切紙機監控的實時性，采用了 時鐘定時器定時監測TCP鏈路的策略。時鐘定時器5每隔7S便自動觸發一次，在步驟322觸發后進入步驟323，判斷當前的通信鏈路是 否完好，若完好，則執行步驟324，將時鐘定時器5歸0后重新計時。 若監測到通信鏈路斷開，也要拆除老的TCP連接并重新請求新的TCP 連接請求，即執行步驟326，后續步驟如上所述。
在上述步驟319判斷TCP連接完好時，執行步驟320，將遠程發 送緩沖區的工控機PC/104反饋數據幀發送給遠程監控中心。
串口服務器在處理完工控機PC/104發送的反饋數據幀并將該幀 數據發送給遠程監控中心后，便要依據通信協議，在這個節拍給工控 機PC/104發送控制指令了。由于串口服務器也可以監控工控機 PC/104，即也可以獨自向工控機PC/104發送控制指令，故在串口服 務器向工控機PC/104發送指令前必須判斷此時遠程指令隊列是否為 空，即當前是否有遠程控制指令，這個判斷在歩驟329中完成。由于 遠程控制指令的優先級高于本地串口控制指令，所以當遠程控制指令 隊列不為空時，在步驟331從遠程控制指令隊列中提取遠程控制指 令，并在步驟332將指令映射成ASCII碼，進入步驟333封裝成幀并 在步驟335從串口發送給工控機PC/104，而在發送之前要關閉時鐘 定時器4，防止時鐘定時器4定時觸發重復發送同一節拍的指令。發 送完畢執行步驟336，清空2個發送指令隊列，及時清空遠程控制指 令隊列和本地控制指令隊列，為新的控制指令保留存儲空間。執行完 步驟336后接著在步驟337打開時鐘定時器4，以維持通信節拍的穩 定性。
歩驟329如果遠程指令隊列為空，則表明此時發送本地控制指令，即執行步驟330，接著進入步驟332，后續歩驟如上所述。
為了保證遠程監控的穩定性和實時性，串口服務器還有一個策
略，即利用時鐘定時器4模塊定時觸發檢測。時鐘定時器4的功能有 2個，其一，在通信開始時啟動串口服務器與工控機PC/104的串口 通信；其二，當通信發生混亂或者通信節拍錯誤時，主動及時地調整
通信節拍，例如，當串口通信中由于某種原因，在串口服務器上接收
到的工控機PC/104反饋數據幀持續發生錯誤，這樣遠程監控中心和 本地控制指令都不能及時發送到工控機PC/104，這時候時鐘定時器4 檢測到這種狀態后主動調用串口服務器的發送模塊，將控制指令發送 到工控機PC/104，從而建立新的通信節拍。這樣保證了遠程監控中 心與工控機PC/104數據交互的實時性和有效性。
圖3中步驟321，時鐘定時器4每隔4s觸發一次，當觸發后進 入步驟329判斷當前TCP鏈路是否完好，后續步驟如上所述。
在執行完步驟337后，進入步驟338判斷此時是否有關閉程序的 操作，如果有，則執行歩驟339，結束程序；如果沒有，則轉入到步 驟302，進入新一輪的接收數據。
參見圖4，遠程主控端3數據處理流程如下
遠程主控端3在本發明C/S架構中相對于中轉站2而言是服務器 端，通信開始前先要偵聽中轉站2的TCP連接請求，當偵聽到中轉站 2的TCP連接請求后立即向中轉站2回復TCP連接請求應答信號，此 時表明中轉站2和遠程主控端3間的TCP通信鏈路建立可以通信。
程序從步驟401啟動后進入步驟402，此時要初始化信道變量Counters,該變量用于記錄時鐘定時器6直接調用網絡發送模塊的 次數，當其值小于或等于4時，表示遠程監控中心與串口服務器間的 通信鏈路完好；當其值大于4時，表示通信信道質量不高或者通信中 斷，此時要拆除老的TCP連接建立新的通信鏈路。然后執行步驟403， 接收串口服務器通過網絡發送過來的數據，并且清空信道變量 Counter二0。繼而轉入歩驟405，完成數據拼接操作，即將新接收到 的數據幀從接收緩沖區已有字節的下一個空閑地址開始存儲，在下面 的一系列操作中，都是以拼接后的整個接收緩沖區數據為對象進行操 作。
拼接完數據后執行步驟406,判斷數據中是否有幀尾結束標志 0XFF，判斷及數據校驗都是從高字節向低字節逐字節進行。若沒有結 束標志0XFF，此時表明接收緩沖區的數據尚不是一個完整的數據幀， 需等待完整幀的余下部分數據才能拼接成一個完整的數據幀，只有接 收到一個完整的數據幀，數據處理模塊才從接收模塊提取數據并作處 理。若有結束標志，進入步驟408繼續判斷是否有幀頭標志，如果有， 則進入步驟409，校驗幀的數據總字節數是否正確；校驗正確后還要 在步驟410作循環冗余校驗，校驗沒有錯誤，則表明該數據幀是完全 正確的，可以執行數據處理等操作了。
經過一系列嚴格的數據校驗后數據幀完全正確則執行步驟411 操作，對控制指令進行解析，分析指令的類型，然后執行步驟412， 此時將數據幀中的ASCII碼數據逆轉化為各自真實的數據類型數據， 以便在本地顯示成可以理解的信息。經過歩驟412的數據轉化后，切紙機的狀態等數據信息已經是機 器真實的數據了，接著執行步驟413操作，將這些數據模擬成動畫或 者以文本形式顯示在本地界面，作為遠程監控中心主控端技術專家分 析切紙機故障的依據。
對切紙機狀態信息顯示處理后，將接收緩沖區的數據作如下處
理，首先執行步驟414，刪除0XFF地址前的所有低字節數據，接著 在步驟415中將0XFF地址后的字節數據挪至接收緩沖區的前部，并 從接收緩沖區的首字節開始存儲。挪移數據的目的是及時清空接收緩 沖區的存儲空間，也是為下一輪新的數據幀預留存儲空間，這樣其本 質意義是刷新切紙機的運行狀態，在一下論的通信節拍接收切紙機新 的狀態信息，從而使得遠程監控中心能實時性地獲得其當前運行的最 新狀態，以便對機器故障分析提供最新的可靠數據。
在上述步驟408、 409、 410校驗數據幀都出現了錯誤，出現錯誤 則直接轉入步驟414、 415對接收緩沖區作數據挪移操作。因為一旦 數據校驗出現錯誤，表明此幀數據不完整，錯誤的原因可能是在數據 傳輸過程中發生信號干擾或者發送前幀封裝出錯等等，不論哪種原 因，錯誤的數據幀都不能作為數控切紙機故障分析的信息依據，故必 須清空錯誤幀，即在接收緩沖區作數據挪移操作。
對數據顯示處理后，依據通信協議及通信節拍的規定，要在這個 節拍后向工控機PC/104發送控制指令。發送控制指令的前提是TCP 連接完好，所以在執行完步驟415后進入步驟417判斷當前TCP鏈路 是否完好，如果TCP鏈路不好，則轉入步驟428，關閉時鐘定時器6，防止時鐘定時器6在TCP鏈路斷開時調用發送模塊向串口服務器發送
控制指令。然后執行步驟429，清空信道變量Counter^0，作為下一 輪信道質量監測依據。接著執行步驟430拆除老的TCP連接，并把拆 除消息通知給串口服務器，在步驟431重新偵聽串口服務器的TCP連 接請求，在步驟432，若接收到新的TCP連接請求，則回復連接應答 信號給串口服務器建立新的通信鏈路，此時要打開時鐘定時器6，以 便保證通信節拍的正確性。
為了保證通信信道的暢通和對遠端切紙機監控的實時性，采用了 時鐘定時器7定時監測TCP鏈路的策略。時鐘定時器7每隔3s便自 動觸發一次，當觸發時執行步驟418，接著進入步驟419判斷此時 Counter是否大于某個預設的值4，若不大于，則執行步驟420，將 時鐘定時器7清空為0重新計時；若不大于值4則執行步驟428，后
續歩驟如上所述。
當歩驟417檢測到TCP連接完好時，執行步驟421關閉時鐘定時 器6，以免時鐘定時器6定時觸發重復發送控制指令。接著在步驟423 將控制指令數據映射成ASCII碼，并在步驟424最終完成數據幀的封 裝，封裝完成后交給步驟425通過發送模塊由網絡發送到串口服務 器。發送完畢控制指令后，要清空指令隊列，此操作在步驟426中執 行，然后在步驟427中打開關閉的時鐘定時器6，保證后續通信節拍 的穩定。
接著執行步驟433，判斷此次發送是否為時鐘定時器6觸發調用 的，若不是，則不作處理。若是，則將信道變量Counter值加1，表明一段時間內沒有接收到完整的正確數據幀，時鐘定時器6檢測到這 種情況，便自動觸發調用發送模塊，將控制指令及時發送到串口服務 器，以防控制指令滯留在遠程監控中心。
接著在步驟436判斷此刻是否有關閉程序的操作，若有，在執行
步驟437的結束操作；若沒有，則轉入到步驟403，重新接收串口服 務器轉發的工控機PC/104數據幀，進入下一輪通信節拍。
時鐘定時器6的功能有兩個，其一，是在遠程主控端3與串口服 務器通信開始時啟動通信，其二，當通信發送混亂或者通信節拍錯誤 時，定時觸發并主動調用發送模塊，將滯留在指令隊列中的控制指令 及時發送到串口服務器。每隔5s便自動觸發一次，當觸發時從步驟 416開始執行，并進入步驟417的TCP鏈路檢測，后續步驟如上所述。
權利要求
1、一種數控切紙機遠程監控與故障診斷系統，其特征在于，包括切紙機數控系統的被控端(1)，串口服務器的中轉站(2)，遠程監控與故障診斷中心服務器的遠程主控端(3)三部分，被控端(1)由工控機PC/104控制，被控端(1)與中轉站(2)通過RS-485串口通信，中轉站(2)和遠程主控端(3)通過Internet網絡通信。
2、 根據權利要求1所述的一種數控切紙機遠程監控與故障診斷 系統，其特征在于，中轉站(2)包括兩個時鐘定時器處理模塊。
3、 根據權利要求1所述的一種數控切紙機遠程監控與故障診斷 系統，其特征在于，遠程主控端(3)包括兩個時鐘定時器處理模塊。
4、 根據權利要求1所述的一種數控切紙機遠程監控與故障診斷 系統，其特征在于，遠程主控端(3)和中轉站(2)構成一個C/S即 客戶端/服務器模式，此模式中遠程主控端(3)是服務器端，中轉站(2)是客戶端。
5、 一種數控切紙機遠程監控與故障診斷系統的實現方法，其特 征在于，包括以下步驟第一歩，工控機PC/104對數控切紙機進行監控，具體又包括以 下歩驟首先，啟動切紙機數控系統被控端(1)的主程序，主程序作循 環不間斷運行，構成一個主循環，并檢測中斷標志是否為0，若中斷 標志為0，則繼續檢査通信錯誤標志是否為0，若通信錯誤標志為0， 則清空通信錯誤標志，此時若有停機操作命令則關閉工控機PC/104，若沒有停機操作則返回到主循環中，若通信錯誤標志為0，則繼續判 斷有無停機操作命令，沒有則返回到主循環中，有則關閉工控機 PC/104,若中斷標志不為0，則繼續判斷該中斷的中斷類型；其次，當中斷類型不是串口通信的中斷，則此中斷為數控系統自 身中斷，分析并響應該中斷的操作；最后，當RS-485串口中斷時，若為讀操作中斷，此時若有寫操 作則首先終止當前寫操作，然后接收遠程主控端(3)的控制指令幀，若沒有寫操作則直接接收遠程主控端(3)的控制指令幀；在接收到遠程主控端(3)控制指令幀后，接著對數據進行幀頭、幀尾，及數 據幀總字節分別校驗，校驗出現數據幀錯誤且數據中沒有十六進制幀 尾結束標志0XFF，則直接丟棄該數據幀，并清空寫操作緩沖區；若 校驗錯誤但是有數據中有0XFF標志，則將當前機器運行的狀態信息 發送給串口服務器;若校驗正確，則解析指令將幀中數據部分從ASCII 碼逆轉化為相應的數據類型、執行操作，操作完成后清空寫操作緩沖 區，并將執行的結果數據映射成ASCII碼后封裝成幀的格式發送，若為寫操作中斷，則利用寫中斷服務例程以每次一個字節形式發送，直 到一幀數據發送完畢；第二步，中轉站(2)的串口服務器實現遠程主控端(3)與被控 端(1)的通信，具體包括如下步驟首先，中轉站(2)與工控機PC/104串口通信時，由時鐘定時器 (4)來保證通信節拍的完整，通信由時鐘定時器(4)啟動，并且在 中轉站(2)與工控機PC/104串口通信中斷時主動向工控機PC/104發送控制指令來重新建立一個新的通信節拍，保證了串口通信的實時 性及完整性，這樣可以及時全面地將切紙機的運行狀態傳送給遠程主 控端(3)，達到有效地監控并為故障分析提供充足信息依據；其次，中轉站(2)有遠程指令隊列和本地指令隊列兩個指令隊 列，所有的指令都存儲在指令隊列中，中轉站(2)向工控機PC/104 發送控制指令時，先要判斷此時遠程指令隊列中是否有遠程主控端(3)的控制指令，若有，則向工控機PC/104發送遠程主控端(3) 的控制指令，發送完畢后從遠程指令隊列中清空遠程控制指令，同時 清空本地指令隊列中本地控制指令；若無，則發送本地控制指令，發 送完畢后從本地指令隊列中清空本地指令；再次，中轉站(2)與遠程監控與故障診斷中心服務器的主控端(3)通信時，中轉站(2)在本系統C/S架構中相對遠程主控端(3) 而言是客戶端，在通信開始時首先要向遠程主控端(3)發送TCP連 接請求，并等待遠程主控端(3)回復TCP連接請求應答信號，當中 轉站(2)接收到該應答信號后表明遠程主控端(3)和中轉站(2) 間的網絡通信鏈路建立，此時可以相互通信；當中轉站(2)與遠程 主控端(3)建立TCP連接后，啟動時鐘定時器(5)來定時監測TCP 連接狀態，當TCP鏈路因故障斷開或者因其它原因鏈路通信效率低于 正常時，主動拆除已有TCP鏈路并將這一拆除消息通知給遠程主控端(3)使其及時拆除老的TCP鏈路，然后中轉站(2)重新向遠程主控 端(3)發送新的TCP連接請求，當遠程主控端(3)接收并回復連接 請求后，新的TCP連接便建立了，通信在新的鏈路上傳輸，只要遠程主控端(3)處于聯機狀態，中轉站(2)就可以不間斷地與遠程主控 端(3)通信，以實現中轉站(2)永遠在線的功能；最后，中轉站(2)在接收到工控機PC/104的反饋信息數據幀后，先對數據幀進行校驗，若校驗正確，則以動畫或文本等形式在本地顯示，接著檢測中轉站(2)與遠程主控端(3)的TCP連接是否完好， 若完好，則將該數據幀二次封裝成TCP幀的格式發送給遠程主控端 (3)，若TCP鏈路斷開或者其他原因導致信道擁塞則不發送，最后將 此時指令隊列中的控制指令發送給工控機PC/104,若數據幀校驗錯 誤，此時如果檢測到數據中有數據幀尾的十六進制標志0XFF，也將 指令隊列中的控制指令發送給工控機PC/104;如果數據幀校驗錯誤 同時也沒有檢測到十六進制的數據幀尾標志0XFF，則接收完工控機 PC/104數據幀后不作處理；第三步，遠程主控端(3)對數控切紙機進行監控與故障診斷，其實現方法具體包括如下步驟首先，遠程主控端(3)在本系統C/S架構中相對于中轉站(2) 而言是服務器端，通信開始前先要偵聽中轉站(2)的TCP連接請求， 當偵聽到中轉站(2)的TCP連接請求后立即向中轉站(2)回復TCP 連接請求應答信號，此時表明中轉站(2)和遠程主控端(3)間的 TCP通信鏈路建立可以通信；遠程主控端(3)接收到工控機PC/104 的反饋信息后，對數據幀進行校驗、解析、處理，若校驗正確，則以 動畫或文本等形式在本地顯示，然后將控制指令數據映射成ASCII碼 并封裝成一個完整的數據幀格式形式，接著檢測與中轉站的TCP連接是否完好，若完好，則將該數據幀二次封裝成TCP幀的格式發送給中轉站，若TCP鏈路斷開或者其他原因導致信道擁塞則將該指令存儲在控制指令隊列中，等待TCP鏈路完好時，在下一個通信節拍再發送給中轉站，若數據幀校驗錯誤，此時如果檢測到數據中有數據幀尾的十六進制標志0XFF，當TCP鏈路完好時也將指令隊列中的控制指令發 送給中轉站，如果數據幀校驗錯誤同時也沒有檢測到十六進制的數據 幀尾標志0XFF，則不作處理；其次，在遠程主控端(3)控制中，遠程主控端(3)與中轉站(2) 的通信節拍由時鐘定時器(6)來保證，TCP鏈路建立初期，由時鐘 定時器(6)首次觸發發送模塊向中轉站(2)發送控制指令，并且每 觸發一次狀態計數器自動加1，狀態計數器在遠程主控端(3)每接 收到一次數據時便自動清空為0。當通信節拍正常時，時鐘定時器(6) 不起作用，當通信鏈路通信信道擁塞或者通信節拍錯誤時，該定時器 就自動觸發發送模塊，在遠程主控端(3)及被控端(1)之間調整并 建立新的通信節拍；最后，遠程主控端(3) TCP鏈路狀態由時鐘定時器(7)監測， 每隔3s檢測一次狀態計數器值是否超過預設值4，當超過時，則認 為TCP鏈路斷開或者通信鏈路擁塞，此時主動拆除現有的TCP連接并 將拆除鏈路的信息通知給中轉站(2)，同時清空狀態計時器，然后重 新偵聽中轉站(2)的TCP連接請求，偵聽到新的TCP連接請求后， 回復中轉站(2)的TCP連接請求允許信號建立新的鏈路。
6、根據權利要求5所述的方法，其特征在于，工控機PC/104和串口服務器之間的通信采取半雙工控制策略，即只有當PC/104接收到串口服務器的數據正確或者數據中有十六進制幀尾結束標志OXFF時，才向串口服務器發送反饋信息數據。
7、 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，串口服務器和工 控機PC/104之間的通信采取半雙工控制策略，即只有當串口服務器 接收到工控機PC/104的數據正確或者數據中有十六進制幀尾結束標 志0XFF時，才向工控機PC/104發送控制指令；串口服務器與遠程主 控端(3)的通信則是全雙工控制策略，即每當串口服務器接收到工 控機PC/104正確的數據時便立即發送給遠程主控端(3)。
8、 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，遠程主控端(3) 與串口服務器之間的通信采取半雙工控制策略，即只有當遠程主控端(3)接收到串口服務器的數據正確或者數據中有十六進制幀尾結束 標志OXFF時，才向串口服務器發送控制指令。
全文摘要
一種數控切紙機遠程監控與故障診斷系統及其實現方法，其系統包括切紙機數控系統的被控端1，串口服務器的中轉站2及遠程監控與故障診斷中心服務器的主控端3，被控端1由工控機PC/104控制，被控端1與中轉站2通過RS-485串口通信，中轉站2和遠程主控端3通過Internet網絡通信，其實現方法是通過制定遠程監控控制策略及通信協議，實現了對數控切紙機的遠程監控與故障診斷功能，具有降低機器維護維修成本、縮短停機時間，提高生產效率的特點。
文檔編號G05B19/048GK101576742SQ200910022998
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月19日 優先權日2009年6月19日
發明者姜歌東, 軍 楊, 梅雪松, 濤 陶 申請人:西安交通大學