基于客户／服务器模式的远程控制系统

第25卷 VO1．25 第5期 NO．5 计算机工程与 COMPUTER ENGINEERING AND DESIGN 2004年5月 May．2004 文章编号：1000．7024(2004)05．0796．04 中圈分类号：TP31 基于客户 艮务器模式的远程控制系统 朱晓蕾， 余达太， (北京科技大学， 副、昌国， 颜 静 北京 100083) 文献标识码：A 摘 要：随着计算机和远程通讯为代表的信息技术的飞速发展和广泛应用，使远程监控、远程教育、远程贸易 和服务成为可能。提出了一种基于客户／服务器模式的交流伺服控制器的远程监控系统，阐述了其体系结构及各 部分功能，并开发了基于TCP／IP协议的远程通信实用程序。 关键词：远程控制；TCP／IP；客户／服务器 Remote control system based on client／server and development of software ZHU Xiao-lei， YU Da—tai， SUN Chang-guo， YAN Jing (University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China) Abstract：With the quick development and extensive application ofmodern information techn ology ,remote monitoring and con- trol， remote education，remote trades and services become realizable． In order to meet the developments and requiremeDts， a remote monitoring and control system of alternating servo controller based on client／server architecture was confirmed and deve- loped，whose architecture and its functions were well clarified．Also，all application program was developed with the foundation ofTCP／IP protoco1． It is proved by experiments that this system can work real time on the remote monitoring and control over al- ternating servo controller reliably and accurately． Key words：remote control；TCP／IP protocol；client／server winsock 1 引 言 在互连网上，人们可以利用网络来交换邮件，讨论问 题，阅读，协作，甚至游戏。今天，人们也希望通过网络从 异地甚至遥远的地方来掌握家中工控产品的状态或对其 进行某种操作，即实现远程控制。因此，开发一套能够实 现在远端 PC机上对本地电机进行监视和控制的系统即 应用交流伺服控制器的远程控制系统无论是在经济上还 是在技术上，都有积极的现实意义。针对这一情况，本文 提出了一种如何建立交流伺服控制器的远程控制系统的 设想，即生产加工的操作者与被操作对象在物理上进行 分离，而在信息、逻辑上进行集成。这一技术的实现扩大 了操作者对操作对象的控制范围，提高了管理者对异地 电机运行情况掌控的程度，实现了远程的技术咨询和远 程设备的故障诊断。 2 交流伺服控iti0器的远程控制系统 交流伺服控制器的远程控制系统是通过网络技术实 现异地计算机监控本地电机的运行状态，并能及时地调 整电机的动作。它以常用的TCP／IP协议为网络基础，采 用Client／Server的工作模式。系统框图如图 l所示。 图 1 系统框 图 远端技术服务中心作为客户端，它主要是用于和监 控用户的交互，从网络中得到电机的状态信息并将其传 递给监控用户进行分析和处理，其分析结果、控制信息和 数据信息，通过网络传递到本地监控用户 (即服务器)进 行执行。 本地监控机作为服务器，一方面，它通过本身的串口 与交流伺服控制器进行通信，来获取电机的运行状态信 息和控制器的控制信息；另一方面，它能够通过网络传送 电机数据信息(如电机设置的参数)和控制信息(如控制 收稿日期：2003．01．10。 作者简介：朱晓蕾，女，硕士研究生，研究方向为交流伺服控制器的远程控制。 -— — 796-—— 维普资讯 http://www.cqvip.com 电机以何种方式运转)。当开启远程控制时，服务器能够 根据客户端的要求来采集 电机的状态信息并通过网络向 其发送。 在本系统中所使用交流伺服控制器，是一个可编程 控制器，它是由控制回路、电源部分和主回路部分等3部 分组成。在系统中，它一方面接受本地监控机发送的电 机控制信息，另一方面，它实时地反馈给本地监控机要读 取的控制信息和电机运转状态信息。 对于本文设计的远程监控系统来说，其传输信息有自 己独特的含义。在客户端和服务器间传递的信息，主要有 客户端的控制信息、数据信息和服务器端的状态信息。服 务器提供网络状态监控，并通过伺服控制器来提供电机运 行状况监控报告服务。其网络结构如图2所示。 远端 本地 控 ～ ， 息 ～ ＼ ／， 一、＼＼ 控制信息一 监控 技术 机 珊 胛 服 务 (服 中心 务器 ’＼＼、 (客户 端) 端)。 图 2 网络 结构 3 程序主要设计构想 远程控制系统程序设计从以下6方面着手： (1)程序主要采用面向服务器／客户的模式，以事件 驱动方式运行，该模式的流程图如图3所示。 服务器 罕 TCP，服务 器准备好 客户 端 + 建立流式Socket 接收数据，得到另 J 一 Sockets2 』．—一 Sockets与远端 I 连接主机 在 Sockets2读写 在 Sockets写／读 数 据到传 送完 H●—- 数据到完 t l l 关闭Sockets2 T 关闭 Sockets 关闭最初的 结束TCP Sockets 图3 服务器／客户模式流程图 (2)服务器和客户端的连接基于TCP佃 协议。 (3)服务器端程序响应客户端的连接请求并打开与交 伺服控制器通信的端口。 (4)在服务器上设置定时器定时读取交流伺服控制器 的电机的状态信息，当接收到客户端的请求，按客户的要 求发送，并在客户端的终端上显示。 (5)数据传递采用文件传送方式进行，基于数据格式 为文本文件类型，当一个文件进行传送时，一次传送一个 包，发送计算机在串行链路上将数据报文打包，接收时系 统 自动解包并将其写入文件中。在协议传送期间，涉及 到的计算机系统要交换有关传送操作的信息，由双方认 可的控制信号来完成，控制信号由设备和通信控制字符 组成，并且这些控制字符来源于美国国家协会(AN— SII)的ASCII字符集。借助于这些控制信号，就可以表示 出接收到数据或数据有错或传送已结束。 (6)包含普通终端的常用功能 (如输入指令缓存区、 历史记录的存档、日志等)。 4 系统程序具体实现 编写TCP／IP通讯程序需要采用Winsock编程，在Win． dows95／98，WindowsNT进行Winsock开发使用的编程语言 有很多，如vC++、JAVA、DELPHI、VB等。其中vC++使用 最为普遍 ，和Winsock结合最为紧密。并且 VC++对原来 的WindowsSockets库进行了一系列封装，继而产生了 CAsynSocket、CSocket、CSocketFile等类 ，它们封装着有关 Socket的各种功能，使编程变得更加简单。之所以选择 TCP是因为它是一种基于连接的协议，在文件传输时会 先行建立连接，通过连接可确保文件传输的正确性：UDP 则是一种无连接的协议，它在传输文件时不会确保传输 端的文件能够正确无误地传送到接收端，所以我们没有 采用UDP协议。 本文设计的远程控制系统程序利用vC++6．0作为开 发平台，使用MFC应用程序中的单文档模板作为整个系 统程序的框架。它主要由3部分成组成：客户端程序 、服 务器端程序和服务器与伺服控制器通信程序。以下分别 列出在各部分程序中重要类和结构的定义。 4．1 服务器端程序设计 (1)CServerView不仅显示发送信息和接收到的信息． 而且设制定时器查询伺服控制器的状态： class CServerView：public CeditView { public： ＼＼显示接受信息 void Message(LPCTSTR lpszMessage')； void OnTimer(UINT nlDEvent)；＼＼设制定时器 } (2)CListenSocket这个类代表 了监听 Socket： class CListenSocket：public CSocket { public： ·— — 797·—— 维普资讯 http://www.cqvip.com CServerDoc m _ pDoc＼＼建立一个文档类指针变量 public： ＼＼处理客户的请求 virtual void OnAccept(int nErrorCode) } (3)CClientSocket管理网络通信： class CClientSocket：public CSocket { public： CSocketFile m pFile；＼＼以下4个变量为实现 CArchive m pArchieveln；＼＼信息的序列化而设 CArchive m pArchieveln； CServerDoc m pDoc； public： void Init0； void Abort()； void SendMsg(CMsg pMsg)；~发送信息 void ReceiveMsg(CMsg pMsg)；~接受信息 } (4)CMsg用于封装发送和接受的信息，以便于程序 更好地处理信息在网络中交互。 class CMsg：public：Cobject { public： CString m _ strText；~发送的字符信息 BOOL m _ bClose；~是否关闭了客户端程序 CStringList m _ sgList；＼＼表示信息列表 public： void Init0； ＼＼串行化存储 virtual void Serialize(CArchive&ar1 } (5)CserverDoc这个类在服务器端程序中是最复杂的， 它负责管理一个监听的Socket和一个客户Socket的列表； 另外，它还负责管理一个接受信息的列表。 class CServerDoc：public CDocument { public： CListenSocket m pSocket； CStringList m _ msgList； CPtrList m _ connection．List； public： void UpdateClient0； ＼＼收集信息 CMsg AssembleMsg(CclientSocket pSocket)； CMsg ReadMsg(CclientSocket pSocket)；＼＼读信息 ＼＼发送信息 ·— — 798·—— void SendMsg(CclientSocket pSocket．CMsg pMsg)； ＼＼关闭Socket void CloseSocket(CclientSocket pSocket)； virtual void Serialize(CArchive& ： } 4．2 客户端程序设计 (1)CClientView(1)显示发送信息和接收到的信息： class CClientView：public CeditView { public： ＼＼显示接受信息 void Message(LPCTSTR lpszMessage)； } (2)CClientSocket管理网络通信： class CClientSocket：public CSocket { public： CClientDoc m pDoc； public： ＼＼接受信息 virtual void OnReceive(int nErrorCode)； } (3)CMsg也是用于封装发送和接受的信息，与服务器 端结构相同不再重复。 (4)CserverDoc这个类在服务器端程序中是最复杂的， 它负责管理一个监听的Socket和一个客户Socket的列表； 另外，它还负责管理一个接受信息的列表。 class CClientDoc：public CDocument { public： CSocketFile m pFile,＼＼以下4个变量为实现 CArchive m pArchieveln；＼＼信息的序列化而设 CArchive m pArchieveln； CClientSocket m pSocket； public： BOOL ConnectSocket(LPCTSTR lpszHandle，LPCTSTR＼ lpszAddress，UINT nPort)；＼＼连接服务器 void ReceiveMsg0；＼＼接受信息 void SendMsg(CString&strText)；＼＼发送信息 ＼＼串行化存储 virtual void Serialize(CArchive&ar)： } 4．3 服务器与伺服控制器的通讯程序的设计 (1)PCOMM表示在Windows通信中，串口的所有属 性。 typedef struct tagCOMM f 维普资讯 http://www.cqvip.com HWND hWnd；／／窗 口句柄 HANDLE idCommDev；／／串口句柄 HANDLE idCommDevPrev；／／初始串口句柄 INT port；／／串口号 CHAR PortName[10]；／／串口名 BOOL fConnected；／／串口是否连接 HANDLE hPostEvent；／／主事件句柄 ／／用户针对窗口自定义事件句柄 HW ND hPostToW nd； OVERLAPPED os；／／I／O重叠 COMMCONFIG cc；／／串口初始设置 COMMTIMEOUTS timeouts；／／I／O重叠延 时 INT mode；／／通信方式 }PCOMM, (2)cEvwincoI砌 实现服务器与伺服控制器之间的 通信： class CEVW inCOIIlII1 { public： PCOMM COMM ； CW inThread pWatchThread； CEVWinComm0； -43EVWinComm()； BOOL OpenComm0；＼＼打开串口 void CloseComm0；＼＼关闭串口 void OnSend0；＼＼发送信息 void OnRecv0；＼＼接受信息 BOOL SetupCommResO；＼＼初始化串口设置 void SaveToFile(const char fname，＼ ＼＼以文件形式存储 const char data，int nCount)； ＼＼获得串口 void GetPort(int port，char strPort)； ＼＼将十六进制转化为十进制 long HexCharToNum(const char str)； ＼＼设置缓冲区大小 char SendBytes[256]，RecvBytes[4096]； }； 4．4 程序的具体实现注意的问题 (1)服务器端和客户端应用程序都要进行初始化处 理，如port(端 口)缺省值的设定等。由于“交流伺服控制 器的远程控制系统”是服务器和客户的综合体，因此初始 化处理更加重要。 (2)应独立编写通讯模块 ，把网络通信作为应用程序 中的一个模块，有利于移植到其它应用程序。 (3)尽量避免通讯双方 同时发送数据，这样可能造成 数据的暂时阻塞。在服务器端，如果是无人职守的机房， 要考虑程序的关闭保护 ，确保程序始终处于正常的侦听 状态。 (4)编写终端程序时，要考虑终端窗口所能显示文本 内容的最长限度，避免出现不必要的程序运行错误。 5 结 论 本文将客户／服务器模式应用在伺服控制器 的远程 监控系统中，在实际开发中表明，该系统可以实时、快捷、 可靠地对交流伺服控制器进行远程监控。 参 考 文 献： [1】 王征．数控DrlI．远程监控系统网络结构的研究[J】．计算机 工程，1998。(9)． [2】 黄长青．基于TCP／IP协议的交换机远程控制的软件实现 和应用[J]．湖北邮电技术，2001，(1)． [3】 顾洪军．控制系统的网络化发展 [J】_工业仪表与自动化装 置，2000，(1)． (上接第749页) 况下建立起 3个LDP会话 S1、S2、S3。拔除链路 L3，则S1 关闭，此时LDP会话重建功能生效，最终在LSR1与LSR2 间重新建立起新的LDP会话 S1’。 本与文献 [5】所含机制的区别在于，本方案对 LDP会话提供了链路层的保护，而文献[5】中的FTLDP会 话机制提供的是会话层的保护。 5 结 论 本文从MPLS网络的结构出发，研究了MPLS光网络 与非光网络的故障管理，并且设计与实现了一个MPLS非 光网络的LDP会话重建方案。 参 考 文 献： [1】 RFC3031．Multiprotocolq label switching architecture[S】． [2】 Guangzhi Li，Yates，J Dongmei Wang，et a1．Control plane design for reliable optical networks [J】_Communications Magazine，IF_,EE，2002，40(2)：90—96． [3】 Old E，Matsuura N，Shiomoto K，et a1．A disjoint path selec— tion scheme with shared risk link oups in GMPLS net- works[J]．Comm unications Letters，IEEE，2002，6(9)：406—408． [4】 RFC3036．LDP specification[S】． [5】 RFC3479．Fault tolerance for the label distribution protocol (LDP)[S】． · — — 799·—— 维普资讯 http://www.cqvip.com