CN102467122A - 串行监控装置的主动式监控系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串行监控装置的主动式监控系统及其方法，通过触发端接收串行监控装置传送的串行式资料，并且解析串行式资料以产生装置标签，再将装置标签封装后通过网络主动传送至OPC服务器，以便OPC服务器自动产生符合工业通讯标准界面的标签进行监控处理，达到提高监控相容性及效率与频宽利用率的技术功效。

Description

串行监控装置的主动式监控系统及其方法

技术领域

本发明为有关于一种串行监控装置的主动式监控系统及其方法，特别是指一种监控与触发端连接的串行监控装置，并且使触发端能够主动传送装置标签的主动式监控系统及其方法。

背景技术

近年来，随着半导体相关产业及网络的蓬勃发展，使得监控系统趋于成熟且应用范围更为广泛，举例来说，作业人员可直接通过互联网络对远端的串行式设备(如：串行监控装置)进行监控，而不需亲自在串行式设备面前进行操作即可得到相同的结果，以此方式不但能够精简人力，更可有效降低成本。

然而，上述监控系统在需要增加监控的串行式设备时，由于增加的串行式设备可能来自不同的硬件厂商，且各个串行式设备均搭配有专属的监控软件以及使用不同的串行通讯协议，如：“Modbus RTU”、“Canbus”、“DeviceNet”、“Interbus”......等等。因此如何使这些设备的资料交换界面能够相容，便成为各家硬件厂商急欲解决的问题之一。

有鉴于此，各家硬件厂商与软件厂商便共同提出公开的工业通讯标准界面(即Object Linking and Embedding for Process Control，OPC)，用以使不同的监控软件能够与不同硬件厂商的设备进行连接及资料交换，不过，以此方式无法相容以往不具有OPC的串行监控装置，且由于OPC的侦测方式是使用轮询(Polling)，因此将无法有效进行即时监控，且亦会因轮询方式的先天限制而产生占用频宽的问题。

综上所述，可知现有技术中长期以来一直存在无法相容不具OPC的串行监控装置与有效进行即时监控及解决占用频宽的问题，因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。

发明内容

有鉴于现有技术存在的问题，本发明于是公开一种串行监控装置的主动式监控系统及其方法。

本发明所公开的串行监控装置的主动式监控系统，应用于连接具有串行监控装置的传输环境中，包含：OPC服务器及触发端，而且OPC服务器更包含：初始模块、信息处理模块及标签模块。其中，初始模块于初始时载入配置表，且根据配置表撷取并记录串行监控装置的状态；信息处理模块用以接收信息封包，并根据信息封包更新配置表；标签模块用以根据更新后的配置表产生并传送相应的OPC标签以进行监控处理。

而触发端用以通过串行端口与串行监控装置连接，其触发端包含：储存模块、解析模块、转换模块、监控模块及触发模块。其中，储存模块用以预先储存控制指令；解析模块用以解析自各串行端口所接收到的串行式资料以获得相应的原始资料；转换模块用以分别将各原始资料依照OPC标准产生相应的装置标签；监控模块用以持续读取装置标签以及执行控制指令，并且根据其控制指令的执行结果设定装置标签；及触发模块用以将设定后的装置标签封装成信息封包，并且将此信息封包主动传送至OPC服务器。

至于本发明的主动式监控方法，应用于连接具有OPC服务器、触发端及串行监控装置的传输环境中，其步骤包括：触发端预先储存控制指令，并且通过串行端口分别与各串行监控装置连接；OPC服务器于初始时载入配置表，且根据配置表撷取并记录串行监控装置的状态；触发端解析自各串行端口接收到的串行式资料以获得相应的原始资料；触发端分别将各原始资料依照OPC标准产生相应的装置标签；触发端持续读取装置标签以及执行控制指令，并且根据控制指令的执行结果设定装置标签；触发端将设定后的装置标签封装成信息封包，并且将此信息封包主动传送至OPC服务器；OPC服务器接收信息封包，并根据此信息封包更新配置表；OPC服务器根据更新后的配置表产生并传送相应的OPC标签以进行监控处理。

本发明所公开的系统与方法如上，与现有技术之间的差异在于本发明通过触发端接收串行监控装置传送的串行式资料，并且解析串行式资料以产生装置标签，再将装置标签封装后通过网络主动传送至OPC服务器，以便OPC服务器自动产生OPC标签进行监控处理。

通过上述的技术手段，本发明可以达到提高监控相容性及效率与频宽利用率的技术功效。

附图说明

图1为本发明串行监控装置的主动式监控系统的方块图。

图2为本发明主动式监控方法的流程图。

图3为应用本发明设定触发端的示意图。

图4为应用本发明进行图形化监控的示意图。

【主要元件符号说明】

100串行监控装置

110OPC服务器

111初始模块

112信息处理模块

113标签模块

120触发端

121储存模块

122解析模块

123转换模块

124监控模块

125触发模块

130网络

140整合服务器

150控制端

300设定视窗

301串行端口选择元件

302串行式资料浏览区块

303原始资料浏览区块

304控制指令设定区块

310重置元件

400图控视窗

401装置显示区块

410启动元件

411重开元件

412关闭元件

413切换元件

414报表元件

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

在说明本发明所公开的串行监控装置的主动式监控系统及其方法之前，先对本发明的架构及所自行定义的名词作如下解释，首先在架构的部分，本发明的系统包含OPC服务器及触发端，所述OPC服务器为符合工业通讯标准界面(Object Linking and Embedding for Process Control，OPC)的服务器(OPC Server)并通过网络与触发端相互连接，而且此OPC服务器能够接收由触发端主动传送的信息封包，以及产生符合OPC标准的OPC标签以进行资料交换的处理；所述触发端则通过串行端口(或称串行界面，如：“RS232”、“RS422”、“RS485”......等等)连接串行监控装置，并且接收串行监控装置以串行传输方式所传送的资料(通称为串行式资料)。串行监控装置，包括如：可编程逻辑控制器(PLC)、电动控制器、I/O设备、串行式感测仪器......等等已知的串行式资料收集设备，故在此不再多作赘述。另外，所述网络为有线或无线的互联网络或区域网络。

而在自行定义的名词中，本发明中所提到的控制指令可由IF、THEN及ELSE的格式所构成，并且预先储存于触发端中。以完整的控制指令为例，假设控制指令为“IF(DI-1 ON)THTN(Send Active Message)ELSE(SendE-mail)”，其代表当判断条件“(DI-1 ON)”成立时，执行指令“(Send ActiveMessage)”，反之则执行指令“(Send E-mail)”，其中，判断条件“(DI-1ON)”可根据装置标签中所记录的原始资料来判断，如：原始资料记录“0x01，0x01”代表输入端口(DI-1)为开启，故此判断条件成立；指令“(Send ActiveMessage)”代表传送信息；指令“(Send E-mail)”代表传送电子邮件，在此所述指令为电脑可执行指令。

以下配合图式对本发明串行监控装置的主动式监控系统及其方法作进一步的说明，请参阅图1，图1为本发明串行监控装置的主动式监控系统的方块图，包含：串行监控装置100、OPC服务器110及触发端120，其中串行监控装置100与触发端120通过串行端口(如：“RS232”)相互连接，OPC服务器110与触发端120通过网络130相互连接，而且此系统更可包含：整合服务器140及控制端150至少其中之一。特别要说明的是，所述串行监控装置100为串行式资料收集设备，用以收集由感应仪器、监控仪器或测量仪器所感应或输入的串行式资料(Serial Data)，不同的串行监控装置100可能各自使用一个专属或沿用IEEE标准设计的通讯协议，如“Modbus RTU”、“Canbus”、“DeviceNet”、“Interbus”......等等。举例来说，假设感应仪器(图中未示)使用通讯协议“Modbus RTU”，则与此感应仪器相连接的串行监控装置必须使用相同的通讯协议“Modbus RTU”以便收集感应仪器所产生的串行式资料。

在OPC服务器110的部分，其OPC服务器110包含：初始模块111、信息处理模块112及标签模块113。其中，初始模块111于初始时载入配置表，且根据配置表撷取并记录串行监控装置100的状态，所述配置表可记录触发端120产生的装置标签，其装置标签所记录的元素至少包含串行触控装置需要交换的标签数量、识别码、标签存在时间、标签内容、标签传输品质、最新更新时间及每次资料交换发生错误时的错误码其中之一。

信息处理模块112用以接收由触发端120产生并主动通过网络传输协议(TCP/IP)所传送的信息封包，并且信息处理模块112亦根据所接收的信息封包更新配置表，其更新方式是根据信息封包内的装置标签所记录的元素来进行更新。特别要说明的是，在实际实施上，装置标签更可包含传输字串的结构，或是OPC服务器110预设有识别码与设备相关信息的对应关系，使得OPC服务器110能够根据装置标签包含的字串或比对识别码来得知串行式资料收集设备的相关信息，如：设备名称、类型、用途......等等。

标签模块113用以根据更新后的配置表产生并传送相应的OPC标签以进行监控处理，例如：传送至监控显示装置(图中未示)进行显示或传送至整合服务器140作进一步处理。其产生OPC标签必须符合公开的工业通讯标准(即OPC标准)，由于此工业通讯标准为已知技术，故在此不多作赘述，而所述整合服务器140及其所作的处理将在稍后进行说明。

另外，在触发端120的部分，其触发端120通过串行端口分别与各串行监控装置100相互连接，此触发端120包含：储存模块121、解析模块122、转换模块123、监控模块124及触发模块125，更可搭配计时器(Timer)用以计算时间。其中，储存模块121用以预先储存控制指令。在实际实施上，可通过位于网络130上的控制端150输入并传送此控制指令，并且将此控制指令储存至储存模块121，有关控制端150的部分将在稍后作详细说明。

解析模块122用以解析自各串行端口所接收到的串行式资料，以便获得相应的原始资料(Data Body)，所述原始资料一般是指感应到的模拟或数字数值。在实际实施上，此解析模块122内建各种不同串行传输协议标准，并且能够依这些标准来解析各种不同串行传输协议的封包(即串行式资料)，举例来说，假设串行监控装置100所使用的串行传输协议为“Modbus RTU”，解析模块122能够根据串行式资料的标头(Header)判断出其使用的串行传输协议为“Modbus RTU”，并且取出串行式资料内的原始资料。

转换模块123用以分别将各原始资料依照OPC标准产生相应的装置标签。在实际实施上，所述装置标签可包含串行监控装置100需交换的标签数量(例如：串行监控装置100为远端I/O时，即为I/O的通道数量)、识别码(辨识标签内容之用)、标签存在时间(辨识某一标签已多久未更新)、标签内容、标签传输品质(如：“GOOD”或“BAD”)、最新更新时间及每次资料交换发生错误时的错误码等元素。假设解析模块122取出的原始资料为“0x01”则转换模块123根据OPC标准产生的装置标签，其标签内容可记录为“0x01”，其余元素则可根据实际使用的串行通讯协议的交握(Handshaking)的参数或计算装置标签的存在时间来进行设定。

监控模块124用以持续读取装置标签及执行预先储存在储存模块121中的控制指令，并且根据其控制指令的执行结果设定装置标签，举例来说，假设在持续读取装置标签及执行控制指令的过程中，发现标签内容由“0x01”转变为“0x00”，则可判断为事件(event)发生，接着将根据控制指令的执行结果设定装置标签，例如：嵌入警告信息或通知信息于标签内容中。在实际实施上，亦可根据控制指令的执行结果产生触发信号以控制串行监控装置100，由于此方式为已知技术，故在此不再多作赘述。

触发模块125用以将设定后的装置标签进行封装以产生信息封包，并且于信息封包产生后，主动传送信息封包至OPC服务器110，网络封包的封装方式为已知技术，故在此不再多作赘述。

除此之外，本发明的系统更可包含整合服务器140，用以接收OPC服务器110所传送的OPC标签以进行资料交换处理及图形化控制处理或两者任一，举例来说，使用者可通过图形化界面控制远端的设备。另外，本发明的系统更可包含控制端150用以输入控制指令后，传送至触发端120，并且将控制指令储存在储存模块121中，而在进行传送之前，其控制端150更可将控制指令编译成位元组码后再进行传送。在实际实施上，整合服务器140及控制端150可为具有网络130连线功能的个人电脑、个人数字助理......等计算机装置。

如图2所示，图2为本发明串行监控装置的主动式监控方法的流程图，应用于连接具有OPC服务器110、触发端120及串行监控装置100的传输环境中，包含下列步骤：触发端120预先储存控制指令，并且通过串行端口分别与各串行监控装置100连接(步骤210)；OPC服务器110于初始时载入配置表，且根据配置表撷取并记录串行监控装置100的状态(步骤220)；触发端120解析自各串行端口接收到的串行式资料以获得相应的原始资料(步骤230)；触发端120分别将各原始资料依照OPC标准产生相应的装置标签(步骤240)；触发端120持续读取装置标签以及执行控制指令，并且根据控制指令的执行结果设定装置标签(步骤250)；触发端将设定后的装置标签封装成信息封包，并且将此信息封包主动传送至OPC服务器110(步骤260)；OPC服务器110接收信息封包，并根据此信息封包更新配置表(步骤270)；OPC服务器110根据更新后的配置表产生并传送相应的OPC标签以进行监控处理(步骤280)。通过上述各步骤，即可通过触发端120接收串行监控装置100传送的串行式资料，并且解析串行式资料以产生装置标签，再将装置标签封装后通过网络主动传送至OPC服务器110，以便OPC服务器110自动产生OPC标签进行监控处理，用以提高监控相容性及效率与频宽利用率。另外，在实际实施上，使用者亦可在步骤210之前，通过控制端150输入并传送控制指令后，将控制指令储存于触发端120(步骤200)。

以下配合图3及图4以实施例的方式进行如下说明，请先参阅图3，图3为应用本发明设定触发端的示意图，包含：设定视窗300、串行端口选择元件301、串行式资料浏览区块302、原始资料浏览区块303、控制指令设定区块304及重置元件310。特别要说明的是，本发明并未以此限定设定视窗300所包含的元件类型及数量。

首先，当使用者欲使用本发明的串行监控装置的主动式监控系统时，除了需开启OPC服务器110及触发端120之外，其串行监控装置100及网络130亦必须维持正常的运作状态，而且触发端120中必须预先储存有控制指令，以及触发端120与串行监控装置100需通过串行端口相互连接。

当OPC服务器110启动时，其OPC服务器110的初始模块111将载入配置表，其配置表记录有触发端120的相关资讯(即装置标签的信息)，因此，OPC服务器110根据配置表轮询(Polling)触发端120来撷取并记录所有串行监控装置100的状态，且信息处理模块112将等待接收由触发端120产生并主动通过网络传输协议(TCP/IP)所传送的信息封包，在实际实施上，OPC服务器110可打开监听端口(Listen port)等待接收触发端120所传送的信息封包。特别要说明的是，当配置表中查无触发端120的相关资讯时，可直接打开监听端口等待接收触发端120所传送的信息封包。在实际实施上，其配置表可以档案的方式存在，例如：配置表的档案为“OPC.mdb”。

而在触发端120的部分，当触发端120启动或重新启动时，触发端120将通过串行端口持续自串行监控装置100接收串行式资料，并且由解析模块122进行解析以获得相应的原始资料，此解析模块122可辨识各种串行通讯协议，如：“Modbus RTU”、“Canbus”、“DeviceNet”、“Interbus”、“Profibus”、“Modbus”、“Hart”、“As-界面”、“CAN”、“Foundation Fieldbus”、“LonWorks”......等等。由于辨识各种串行通讯协议为已知技术，故在此不多作赘述。接着，在辨识出串行式资料所使用的串行通讯协议后，解析模块122即可撷取其通讯协议的标头(Header)以外的资料作为原始资料(DataBody)。在实际实施上，若要浏览触发端120接收到的串行式资料及解析出的原始资料，使用者可直接通过串行端口或是通过位于网络130的控制端150连线至对触发端120，并在完成连线后通过如图3所示意的设定视窗300来达成，使用者在使用串行端口选择元件301选择欲浏览串行端口后，串行式资料浏览区块302会显示所选择的串行端口所接收到的所有串行式资料，并且在原始资料浏览区块303中显示相应的原始资料。特别要说明的是，本发明并未以此限定串行式资料以及原始资料的显示方式。

另外，使用者亦可在控制指令设定区块304编辑控制指令并且将编辑完成的控制指令储存至触发端120的储存模块121，由于此控制指令已于前述作说明，故在此不再多作赘述。除此之外，使用者亦可通过点选重置元件310对触发端120进行重置(即重新启动)。特别要说明的是，触发端120亦可持续执行控制指令以于固定的时间间隔持续产生装置标签，其时间间隔可通过在控制指令设定区块304中编辑控制指令时进行设定，举例来说，编辑控制指令为“IF(timeout 1000)THTN(Send device tags)ELSE(null)”可代表为每隔“1000”毫秒(即一秒)传送装置标签，之后，触发端120在持续执行此控制指令后，即可于固定的时间间隔(例如：一秒)，持续根据原始资料产生符合OPC标准的装置标签，而此装置标签其后的处理过程皆与先前描述的情况相同，故在此将不再多作赘述。

如图4所示，图4为应用本发明进行图形化监控的示意图。前面提到，本发明所公开的串行监控装置的主动式监控系统更可包含整合服务器140，当OPC服务器110产生符合公开的工业通讯标准的OPC标签后，整合服务器140即可根据此OPC标签进行相应的资料交换处理，例如：图形化监控，在实际实施上，整合服务器140为运行具有系统监控和资料撷取功能的软件(Supervisor Control And Data Acquisition，SCADA)，可通过图控视窗400进行图形化监控，举例来说，可根据OPC标签的信息经过分析处理后，将分析处理结果显示于装置显示区块401，甚至可通过切换元件413切换选择串行监控装置100，以及分别通过启动元件410、重开元件411或关闭元件412对所选择的串行监控装置100进行启动、重新启动或关闭的远端监控。另外，亦可通过点选报表元件414根据OPC标签产生具有文字、图像及表格至少其中之一的报表。

综上所述，可知本发明与现有技术之间的差异在于通过触发端120接收串行监控装置100传送的串行式资料，并且解析串行式资料以产生装置标签，再将装置标签封装后通过网络130主动传送至OPC服务器110，以便OPC服务器110自动产生OPC标签进行监控处理，借由此一技术手段可以主动将串行监控装置100的状态传送至OPC服务器110，来解决现有技术所存在的问题，进而达成提高监控相容性及效率与频宽利用率的技术功效。

虽然本发明以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1.一种串行监控装置的主动式监控系统，应用于连接具有至少一串行监控装置的传输环境中，其特征在于，该系统包含：

一工业通讯标准界面OPC服务器，该OPC服务器包含：

一初始模块，于初始时载入一配置表，且根据该配置表撷取并记录每一串行监控装置的状态；

一信息处理模块，用以接收一信息封包，并根据该信息封包更新该配置表；及

一标签模块，用以根据更新后的该配置表产生并传送相应的一OPC标签以进行监控处理；及

一触发端，用以通过至少一串行端口分别与各串行监控装置连接，该触发端包含：

一储存模块，用以预先储存一控制指令；

一解析模块，用以解析自各串行端口接收到的至少一串行式资料以获得相应的至少一原始资料；

一转换模块，用以分别将各原始资料依照OPC标准产生相应的至少一装置标签；

一监控模块，用以持续读取该至少一装置标签以及执行该控制指令，并且根据该控制指令的执行结果设定该至少一装置标签；及

一触发模块，用以将设定后的该至少一装置标签封装成该信息封包，并且将该信息封包主动传送至该OPC服务器。

2.如权利要求1所述的串行监控装置的主动式监控系统，其特征在于，该系统更包含一控制端，用以输入并传送该控制指令，并且将该控制指令储存至该储存模块。

3.如权利要求2所述的串行监控装置的主动式监控系统，其特征在于，该控制端更包含将该控制指令编译成位元组码。

4.如权利要求1所述的串行监控装置的主动式监控系统，其特征在于，该系统更包含一整合服务器，用以接收该OPC服务器所传送的该OPC标签以进行资料交换处理及图形化控制处理或两者任一。

5.如权利要求1所述的串行监控装置的主动式监控系统，其特征在于，该配置表记录该触发端产生的至少一装置标签。

6.如权利要求5所述的串行监控装置的主动式监控系统，其特征在于，该装置标签包含记录该至少一串行触控装置需要交换的标签数量、识别码、标签存在时间、标签内容、标签传输品质、最新更新时间及每次资料交换发生错误时的错误码至少其中之一。

7.一种串行监控装置的主动式监控方法，应用于连接具有一OPC服务器、一触发端及至少一串行监控装置的传输环境中，其特征在于，其步骤包括：

该触发端预先储存一控制指令，并且通过至少一串行端口分别与各串行监控装置连接；

该OPC服务器于初始时载入一配置表，且根据该配置表撷取并记录每一串行监控装置的状态；

该触发端解析自各串行端口接收到的至少一串行式资料以获得相应的至少一原始资料；

该触发端分别将各原始资料依照OPC标准产生相应的至少一装置标签；

该触发端持续读取该至少一装置标签以及执行该控制指令，并且根据该控制指令的执行结果设定该至少一装置标签；

该触发端将设定后的该至少一装置标签封装成一信息封包，并且将该信息封包主动传送至该OPC服务器；

该OPC服务器接收该信息封包，并根据该信息封包更新该配置表；及

该OPC服务器根据更新后的该配置表产生并传送相应的一OPC标签以进行监控处理。

8.如权利要求7所述的串行监控装置的主动式监控方法，其特征在于，该方法更包含通过一控制端输入并传送该控制指令后，将该控制指令储存于该触发端的步骤。

9.如权利要求8所述的串行监控装置的主动式监控方法，其特征在于，该控制指令通过该控制端编译成位元组码。

10.如权利要求7所述的串行监控装置的主动式监控方法，其特征在于，产生并传送相应的该OPC标签以进行监控处理的步骤包含通过一整合服务器接收该OPC服务器所传送的该OPC标签以进行资料交换处理及图形化控制处理或两者任一的步骤。

11.如权利要求7所述的串行监控装置的主动式监控方法，其特征在于，该配置表记录该触发端产生的至少一装置标签。

12.如权利要求11所述的串行监控装置的主动式监控方法，其特征在于，该装置标签包含记录该至少一串行触控装置需要交换的标签数量、识别码、标签存在时间、标签内容、标签传输品质、最新更新时间及每次资料交换发生错误时的错误码至少其中之一。

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