2 係統的硬件結構設計與(yu) 實現

    本係統的硬件結構如圖2所示。
 

圖2 係統硬件結構圖

在此係統中，主要部件功能如下：

1)車間級監控主機是本係統的前端工控機，通過RTL8139網卡與(yu) 後端核心控製模塊相連，向控製模塊發送對機床的控製命令或程序代碼，以及通過控製模塊接收來自機床的狀態信息，監控主機將接收到的狀態信息實時寫(xie) 入數據庫，並且可以將必要的狀態信息打包，通過互聯網發送到遠程，進行遠程故障診斷。

2)該係統中最核心的部分是基於(yu) S3C2410X的嵌入式控製模塊，該模塊擴展集成了AX88796A網絡芯片，通過該芯片與(yu) 監控主機通信。此外，控製模塊內(nei) 部集成了UART控製器，利用該控製器與(yu) 機床相連，接收和發送機床狀態信息和控製命令。3)機床部分，則由PLC的I／O口接收和發送機床狀態信息及控製命令；另外，機床的刀具部分，由外部傳(chuan) 感器獲得刀具狀態，然後將信號發送到嵌入式處理器，再通過ADC將模擬信號轉換成數字信號。

3係統軟件設計與(yu) 實現

    該係統采用了裁剪和優(you) 化後的嵌入式Linux操作係統，使用嵌入式數據庫SQLite來存儲(chu) 機床的狀態信息，係統具有自動報警等智能功能，能根據特定的報警信號發送控製命令，以保證係統安全運行。係統主要包括收發信號處理、智能控製、串口通信、網口通信等模塊，其中信號處理模塊、智能控製模塊功能如下：

1)收發信號處理模塊完成係統主要的功能，包括從(cong) 前端工控機接收控製命令和程序代碼，經過處理後直接發向機床，接收來自機床PLC的狀態信息和經機床外置傳(chuan) 感器傳(chuan) 來的信息，經過處理發送給前端工控機，同時將狀態信息實時寫(xie) 入嵌入式數據庫SQLite；

2)智能控製模塊主要對接受的機床狀態信息進行處理，判斷是普通狀態信息還是報警信息，如果是報警信息則根據不同的報警狀態自動發送控製命令到機床，以達到保護機床的目的，此外由於(yu) 模塊內(nei) 存儲(chu) 器容量有限，使得嵌入式數據庫的數據量也有限，本模塊還負責對數據庫內(nei) 的數據進行定期清理，刪除已經在前端監控主機備份的數據：本模塊主要代碼如下：
 

圖3 主程序流程示意圖

4結論

    監控係統開發完成後，與(yu) 經裁剪的嵌入式Linux操作係統一塊燒寫(xie) 到S3C2410開發板中，配置好軟硬件環境進行實驗，經測試，本係統能完成所設計的各項功能，包括接收機床的狀態信息；接收監控主機發送的控製命令並發向機床：實時備份和清理嵌入式數據庫；模擬機床報警狀態智能發送控製命令到機床等。

    本係統是基於(yu) 嵌入式的數控機床遠程監控係統，相比傳(chuan) 統工控機有很多優(you) 點：

1)在監控範圍和兼容性方麵，由於(yu) 本係統采用模塊化設計，將核心模塊與(yu) 機床相互獨立，即插即用，擴展性強，適合大範圍的監控需求：而傳(chuan) 統工控機控製模塊與(yu) 機床緊密相關(guan) ，兼容性不強，擴充不易，係統適用範圍較小。

2)在監控和維護方麵，本係統可進行遠離現場環境的遠程監控，甚至能利用前端工控機將機床狀態信息發送到互聯網，實現網絡監控和維護；而傳(chuan) 統工控機一般不可能遠程維護，甚至大部分都是現場監控和維護，車間環境對工作人員健康影響較大且維護費用較高。

3)在係統成本上，本係統使用的是普通PC機作為(wei) 前端監控機，價(jia) 格低，整體(ti) 係統方案簡單，方便審查，建設成本，維護成本和擴展成本低：傳(chuan) 統工控機使用的是專(zhuan) 門的工作站，建設成本，維護成本和擴展成本很高。另一方麵相比傳(chuan) 統工控機來說，本係統的硬件升級簡單，軟件更新方便，界麵友好。