专利名称：工业监控器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于工业现场的监控设备，尤其涉及一种可在远程监控现场情况
的工业监控器。
背景技术：
现在是工业现代化高速发展的时期，工业控制设备种类繁多，功能复杂。在工业现 场各种不同的设备相互配合协调工作，从而使整条生产线有条不紊地进行生产。但是一旦 某个设备发生故障，将对整个生产线造成严重的影响，所以工作人员需要经常去现场视察， 以便即时发现并排除故障，可现场情况复杂，面对众多的设备，工作人员根本无法及时获得 设备的工作状态，也不可能根据实际情况及时调整一些重要设备的状态以达到优化或保护 生产线的目的。这种人工现场视察的工作方式工作量大且效率低，不能满足工业现代化高 速发展的需求。 目前解决上述问题的方法有a、人工去现场视察、控制各设备；b、通过监视设备 来了解各设备工作状态。a方法操作人员人工视察工作量大，效率低，且人的能力、经验有 限，不能做到面面倶到。手动控制设备时对操作人员的技术水平要求较高，且危险性较高， 一方面容易出现误操作，另一方面容易出现生产事故，可操作性、安全性都比较差。b方法 是通过放置在现场的一些监视设备来视察各设备的运行状态，监视设备运行相关的应用软 件，通过与现场一些控制设备的连接、通讯获取现场数据并提供给用户查看，也可以通过无 线网络、CDMA等方式进行远程地监视。此方法可以在现场或远程查看现场状况，但无法直接 控制现场设备，且组网方式不够灵活，当网络出现故障或重负载情况下，很容易漏失信息， 通讯的可靠性不是很高，更不能对设备运行情况进行自动记录与回放，功能比较单一，通讯 可靠性不是很高。
发明内容
本发明的目的是提供一种工业监控器，其可以直接控制现场设备的运行状态，提 高了设备操作的简便性和灵活性。 为解决上述技术问题，本发明包括液晶显示器，液晶显示器前设置触摸屏，液晶 显示器和触摸屏连接CPU， CPU连接内存储器、程序存储器，外设接口通过外设控制模块连 接CPU，网络通讯接口通过网络模块连接CPU，所述的程序存储器中固化如下步骤的组态处 理软件 (l)CPU每隔90-100ms通过外设控制模块，请求将外设的设备控制信息传回内存 储器； (2)判断是否是本地工业监控器如果是本地工业监控器，则在CPU的控制下将设 备控制信息，显示在液晶显示器的组态处理软件界面中； (3)如果(2)的判断结果不是本地工业监控器，则通过网络通讯接口与本地工业 监控器通讯，将本地工业监控器内存储器中的设备控制信息传给远程工业监控器，远程工业监控器的液晶显示器将控制信息显示在组态处理软件界面中；
和 (a)通过触摸屏修改液晶显示器上显示组态处理软件界面中的设备控制信息后， 判断是否是本地工业监控器，如果是本地工业监控器，则根据本地数据库的"连接设备"项， 将当前设备控制信息通过通讯接口传给外设； (b)如果不是远程工业监控器，根据远程数据库里的"连接设备"项，查找本地工业 监控器，如果查找到本地工业监控器，则将当前控制信息通过网络通讯接口传送给本地工 业监控器，如果控制信息收发正常，则比较同时进入本地工业监控器的设备控制信息的优 先级，将优先级最高的控制信息通过通讯接口传给外设，其他设备控制信息丢弃。
所述的程序存储器中还固化有如下步骤的回放软件 ( I )在内存储器中建立1个堆栈，堆栈的高度为2，堆栈的数据类型字符文件； ( II )每隔4-5分钟将当前内存储器中的数据链表压入堆栈； (III)当用户通过组态软件界面调用回放图标时，将堆栈栈顶的数据链表传入内
存储器中的数据计算区。 所述的程序存储器中固化的网络通讯程序控制信息的收发包括如下步骤 (1)在远程和本地工业监控器间建立一条数据链路A，通过数据链路A进行数据的
收发； (2)在远程和本地工业监控器间建立另一条数据链路B，通过链路B进行数据的收发；
(3)如果数据链路A接收数据成功，数据链路B接收数据成功，且各自接收到的控 制信息经诸位比较后如果一致，则将接收的数据转入本地，如果不一致，则请求远程工业监 控器重新发送控制信息； (4)如果数据链路A或数据链路B中有一路接收数据不成功，则向远程工业监控
器，发送提示信息，中断控制信息发送； 所述的数据链路的建立包括如下步骤 (1)从监控器向主监控器发送请求帧； (2)如果从监控器在8-10ms内接收到主监控器的应答帧，则通讯握手成功，本地
工业监控器向远程工业监控器发送数据信息。否则，对失败次数进行累加，如果累计值小于
等于5次，则重新回到(1)执行，如果大于5次，则收发失败，提示用户检查线路。 本发明通过采用网络模块，使用户能够实现多台监控器的自由组网，使操作人员
可在监控室内远程控制本地监控器连接的外设状态，提高了设备操作的简便性和灵活性。
本发明以形象的图形界面显示设备的运行状态，直观性、互动性强，当需要操作控制现场设
备时，通过触摸屏进行简单的参数设置即可实现复杂的现场控制，可操作性强。同时在监控
器间通讯时，采用多条通信链路的双发机制和通讯握手、重发机制提高了网络通讯的可靠
性，保证数据可靠接收。设备通讯模块直接对硬件的内部寄存器进行数据的读取，不用由外
部通讯接口通过通讯协议获取数据，可靠性高；还具有数据的自动记录、回放功能，使用户
可以随时回放先前的数据。
图1为本发明第一种实施方式的硬件结构图。
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图2为本发明第一种实施方式的程序流程图。 图3为本发明第一种实施方式的外设控制原理图。 图4为本发明第一种实施方式的网络信息收发处理流程图, 图5为本发明第一种实施方式的网络通讯处理流程图。 图6为本发明第一种实施方式的远程监控设备连接图。
具体实施例方式
本发明的第一种实施方式如图1所示本发明采用液晶显示器，液晶显示器前设 置触摸屏，液晶显示器和触摸屏连接CPU, CPU连接SDRAM内存储器、FLASHROM程序存储器 和输出通讯接口 ， CPU采用ARM9系列核心模块，液晶显示屏采用彩色高分辨率TFT，触摸屏 配备4线电阻式触摸屏，外设接口采用接线柱，通过外设接口可直接连接外设。网络通讯接 口采用RJ-45接口 ，网络模块采用现有技术中三星的解决方案。ARM9CPU连接SDRAM内存储 器和FLASHROM程序存储器，以及外设接口电路，外设控制模块的电路为现有技术。液晶显 示器通过显示接口连接显卡模块电路，触摸屏通过输入接口连接触摸屏输入模块电路。显 卡模块电路和触摸屏输入模块电路，以及显示接口和输入接口电路均为现有技术。
如图2程序存储器中固化了如下步骤的组态处理软件 (1) CPU每隔90ms通过外设控制模块，请求将外设的设备控制信息传回内存储器；
(2)判断是否是本地工业监控器如果是本地工业监控器，则在CPU的控制下将设 备控制信息，显示在液晶显示器的组态处理软件界面中； (3)如果(2)的判断结果不是本地工业监控器，则通过网络通讯接口与本地工业 监控器通讯，将本地工业监控器内存储器中的设备控制信息传给远程工业监控器，远程工 业监控器的液晶显示器将控制信息显示在组态处理软件界面中；
禾口 (a)通过触摸屏修改液晶显示器上显示组态处理软件界面中的设备控制信息后， 判断是否是本地工业监控器，如果是本地工业监控器，则根据本地数据库的"连接设备"项， 将当前设备控制信息通过外设控制模块由外设接口传给外设； (b)如果不是本地工业监控器，根据远程数据库里的"连接设备"项，查找本地工业 监控器，如果查找到本地工业监控器，则将当前控制信息通过网络通讯接口传送给本地工 业监控器，如果有多个远程工业监控器的设备控制信息同时进入本地工业监控器，则比较 同时进入本地工业监控器的设备控制信息的优先级，将优先级最高的控制信息通过外设控 制模块由外设接口传给外设，其他设备控制信息丢弃。 如图4所示程序存储器中固化的网络通讯程序控制信息的收发包括如下步骤
(1)在远程和本地工业监控器间建立一条数据链路A，通过数据链路A进行数据的 收发； (2)在远程和本地工业监控器间建立另一条数据链路B，通过链路B进行数据的收 发； (3)如果数据链路A接收数据成功，数据链路B接收数据成功，且各自接收到的控 制信息经诸位比较后如果一致，则将接收的数据转入本地，如果不一致，则提示通讯不太可 靠，请检查链路；
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(4)如果数据链路A或数据链路B中有一路接收数据不成功，则向远程工业监控 器，发送提示信息检查相应的不通的链路，中断控制信息发送。
如图5所示的数据链路的建立包括如下步骤
(1)从监控器向主监控器发送请求帧； (2)如果从监控器在8ms内接收到主监控器的应答帧，则通讯握手成功，本地工业
监控器向远程工业监控器发送数据信息。否则，对失败次数进行累加，如果累计值小于等于
5次，则重新回到(1)执行，如果大于5次，则收发失败，提示用户检查线路。 本发明中的设备控制信息包括设备名和操作指令。 本地数据库的数据结构如下
变量名
变量类型
连接设备
数据值
本地数据库其"连接设备"项为监控器连接的外部设备的地址' 远程数据库的数据结构如下
变量名
变量类型
连接设备
远程变j
数据值
:"项与本 远程数据库其"连接设备"项为网络中的主监控器的IP地址，"远程变〗
地数据库中的"变量名"一致。 本发明的第二种实施方式本发明的第二种实施方式的硬件结构与第一种实施方 式相同。其程序存储器中固化了如下步骤的组态处理软件 (l)CPU每隔100ms通过外设控制模块，请求将外设的设备控制信息传回内存储 器； (2)判断是否是本地工业监控器如果是本地工业监控器，则在CPU的控制下将设 备控制信息，显示在液晶显示器的组态处理软件界面中； (3)如果(2)的判断结果不是本地工业监控器，则通过网络通讯接口与本地工业 监控器通讯，将本地工业监控器内存储器中的设备控制信息传给远程工业监控器，远程工 业监控器的液晶显示器将控制信息显示在组态处理软件界面中；
禾口 (a)通过触摸屏修改液晶显示器上显示组态处理软件界面中的设备控制信息后， 判断是否是本地工业监控器，如果是本地工业监控器，则根据本地数据库的"连接设备"项， 将当前设备控制信息通过外设控制模块由外设接口传给外设； (b)如果不是本地工业监控器，根据远程数据库里的"连接设备"项，查找本地工业
监控器，如果查找到本地工业监控器，则将当前控制信息通过网络通讯接口传送给本地工
业监控器，如果有多个远程工业监控器的设备控制信息同时进入本地工业监控器，则比较
同时进入本地工业监控器的设备控制信息的优先级，将优先级最高的控制信息通过外设控
制模块由外设接口传给外设，其他设备控制信息丢弃。 禾口 如下步骤的回放软件 (1)在内存储器中建立1个堆栈，堆栈的高度为2，堆栈的数据类型字符文件；
(2)每隔4分钟将当前内存储器中的数据链表压入堆栈； (3)当用户通过组态软件界面调用回放图标时，将堆栈栈顶的数据链表传入内存 储器中的数据计算区。 所述的程序存储器中固化的网络通讯程序控制信息的收发包括如下步骤 (1)在远程和本地工业监控器间建立一条数据链路A，通过数据链路A进行数据的
收发； (2)在远程和本地工业监控器间建立另一条数据链路B，通过链路B进行数据的收 发； (3)如果数据链路A接收数据成功，数据链路B接收数据成功，且各自接收到的控 制信息经诸位比较后如果一致，则将接收的数据转入本地，如果不一致，则提示通讯不太可 靠，请检查链路； (4)如果数据链路A或数据链路B中有一路接收数据不成功，则向远程工业监控 器，发送提示信息检查相应的不通的链路，中断控制信息发送。
所述的数据链路的建立包括如下步骤
(1)从监控器向主监控器发送请求帧； (2)如果从监控器在10ms内接收到主监控器的应答帧，则通讯握手成功，本地工 业监控器向远程工业监控器发送数据信息。否则，对失败次数进行累加，如果累计值小于等 于5次，则重新回到(1)执行，如果大于5次，则收发失败，提示用户检查线路。
本发明的第三种实施方式本发明的第三种实施方式的硬件结构与第一种实施方 式相同。其程序存储器中固化了如下步骤的组态处理软件 (l)CPU每隔100ms通过外设控制模块，请求将外设的设备控制信息传回内存储 器； (2)判断是否是本地工业监控器如果是本地工业监控器，则在CPU的控制下将设 备控制信息，显示在液晶显示器的组态处理软件界面中； (3)如果(2)的判断结果不是本地工业监控器，则通过网络通讯接口与本地工业 监控器通讯，将本地工业监控器内存储器中的设备控制信息传给远程工业监控器，远程工 业监控器的液晶显示器将控制信息显示在组态处理软件界面中；
和 (a)通过触摸屏修改液晶显示器上显示组态处理软件界面中的设备控制信息后， 判断是否是本地工业监控器，如果是本地工业监控器，则根据本地数据库的"连接设备"项， 将当前设备控制信息通过外设控制模块由外设接口传给外设； (b)如果不是本地工业监控器，根据远程数据库里的"连接设备"项，查找本地工业
监控器，如果查找到本地工业监控器，则将当前控制信息通过网络通讯接口传送给本地工
业监控器，如果有多个远程工业监控器的设备控制信息同时进入本地工业监控器，则比较
同时进入本地工业监控器的设备控制信息的优先级，将优先级最高的控制信息通过外设控
制模块由外设接口传给外设，其他设备控制信息丢弃。 禾口 如下步骤的回放软件 (1)在内存储器中建立1个堆栈，堆栈的高度为2，堆栈的数据类型字符文件；
(2)每隔5分钟将当前内存储器中的数据链表压入堆栈； (3)当用户通过组态软件界面调用回放图标时，将堆栈栈顶的数据链表传入内存 储器中的数据计算区。 所述的程序存储器中固化的网络通讯程序控制信息的收发包括如下步骤 (1)在远程和本地工业监控器间建立一条数据链路A，通过数据链路A进行数据的
收发； (2)在远程和本地工业监控器间建立另一条数据链路B，通过链路B进行数据的收 发； (3)如果数据链路A接收数据成功，数据链路B接收数据成功，且各自接收到的控 制信息经诸位比较后如果一致，则将接收的数据转入本地，如果不一致，则提示通讯不太可 靠，请检查链路； (4)如果数据链路A或数据链路B中有一路接收数据不成功，则向远程工业监控 器，发送提示信息检查相应的不通的链路，中断控制信息发送。
所述的数据链路的建立包括如下步骤
(1)从监控器向主监控器发送请求帧； (2)如果从监控器在10ms内接收到主监控器的应答帧，则通讯握手成功，本地工 业监控器向远程工业监控器发送数据信息。否则，对失败次数进行累加，如果累计值小于等 于5次，则重新回到(1)执行，如果大于5次，则收发失败，提示用户检查线路。
本发明在安装时，如图6所示主远程监控器的线缆连接外设，主远程监控器的 RJ-45接口通过网线连接集线器等现有技术的网路设备，从远程监控器的RJ-45接口也通 过网线连接集线器。在本发明使用前，设置主、从远程监控器的网络配置，保证具有有效网 段的IP地址即可，并根据实际需要设置数据字典中所需的变量定义，数据字典为用户设置 需要获取哪些设备的信息，在进行显示界面的编辑时用相应的变量名与界面关联起来。可 以是设备信息的直接显示，也可以是多个设备信息的运算后的结果显示。当系统运行时，系 统将根据这些信息更新相应的数据。如图3所示外设通过通讯接口传来的设备控制信息， 传送入外设的锁存器中，如果所控制的是模拟量外设备，将锁存器中的设备控制信息进行 D/A转换，再进行模拟光耦的耦合处理后传送给现场所控制的设备，从而改变设备的运行参 数，如果所控制的是开关量设备，则经过数字光耦的耦合处理后传送给现场所控制的设备， 从而改变设备的开关状态。
权利要求
一种工业监控器，包括液晶显示器，液晶显示器前设置触摸屏，液晶显示器和触摸屏连接CPU，CPU连接内存储器、程序存储器，外设接口通过外设控制模块连接CPU，网络通讯接口通过网络模块连接CPU，其特征在于所述的程序存储器中固化如下步骤的组态处理软件(1)CPU每隔90-100ms通过外设控制模块，请求将外设的设备控制信息传回内存储器(2)判断是否是本地工业监控器如果是本地工业监控器，则在CPU的控制下将设备控制信息，显示在液晶显示器的组态处理软件界面中；(3)如果(2)的判断结果不是本地工业监控器，则通过网络通讯接口与本地工业监控器通讯，将本地工业监控器内存储器中的设备控制信息传给远程工业监控器，远程工业监控器的液晶显示器将控制信息显示在组态处理软件界面中；和(a)通过触摸屏修改液晶显示器上显示组态处理软件界面中的设备控制信息后，判断是否是本地工业监控器，如果是本地工业监控器，则根据本地数据库的“连接设备”项，将当前设备控制信息通过外设控制模块由外设接口传给外设；(b)如果不是本地工业监控器，根据远程数据库里的“连接设备”项，查找本地工业监控器，如果查找到本地工业监控器，则将当前控制信息通过网络通讯接口传送给本地工业监控器，如果有多个远程工业监控器的设备控制信息同时进入本地工业监控器，则比较同时进入本地工业监控器的设备控制信息的优先级，将优先级最高的控制信息通过外设控制模块由外设接口传给外设，其他设备控制信息丢弃。
2. 根据权利要求1所述的远程工业监控器，其特征在于所述的程序存储器中还固化 有如下步骤的回放软件(I) 在内存储器中建立1个堆栈，堆栈的高度为2，堆栈的数据类型字符文件；(II) 每隔4-5分钟将当前内存储器中的数据链表压入堆栈；(III) 当用户通过组态软件界面调用回放图标时，将堆栈栈顶的数据链表传入内存储 器中的数据计算区。
3. 根据权利要求1或2所述的工业监控器，其特征在于所述的程序存储器中固化的 网络通讯程序控制信息的收发包括如下步骤(1) 在远程和本地工业监控器间建立一条数据链路A，通过数据链路A进行数据的收发；(2) 在远程和本地工业监控器间建立另一条数据链路B，通过链路B进行数据的收发；(3) 如果数据链路A接收数据成功，数据链路B接收数据成功，且各自接收到的控制信 息经诸位比较后如果一致，则将接收的数据转入本地，如果不一致，则提示通讯不太可靠， 请检查链路；(4) 如果数据链路A或数据链路B中有一路接收数据不成功，则向远程工业监控器，发 送提示信息检查相应的不通的链路，中断控制信息发送。
4. 根据权利要求3所述的工业监控器，其特征在于所述的数据链路的建立包括如下 步骤(1) 从监控器向主监控器发送请求帧；(2) 如果从监控器在8-10ms内接收到主监控器的应答帧，则通讯握手成功，本地工业监控器向远程工业监控器发送数据信息。否则，对失败次数进行累加，如果累计值小于等于 5次，则重新回到(1)执行，如果大于5次，则收发失败，提示用户检查线路。
全文摘要
本发明涉及一种用于工业现场的监控设备，尤其涉及一种可在远程监控现场情况的工业监控器。它包括液晶显示器，液晶显示器前设置触摸屏，液晶显示器和触摸屏连接CPU，CPU连接内存储器、程序存储器，外设接口通过外设控制模块连接CPU，网络通讯接口通过网络模块连接CPU，程序存储器中固化组态处理软件。其可以直接控制现场设备的运行状态，提高了设备操作的简便性和灵活性。
文档编号G05B19/418GK101788800SQ20091006416
公开日2010年7月28日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者刘文敬, 吴晓北 申请人:郑州紫辰科技开发有限公司