應用平臺由API構成。該層除含有離散點I/O設備API、采集設備API、位置控制API、總線接口API等接口外，還包含用戶根據系統軟件平臺提供的API自定義功能組件以及總線協議轉換API。

　　應用程序由若干依據數控系統功能劃分出的軟件模塊構成。軟件模塊的開發采用組件技術。每個組件可單獨開發，單獨編譯，甚至單獨調試和測試。當所有組件開發完畢后，用戶可以在開發環境下把組件無縫集成形成數控系統。當用戶需求發生變化或系統的軟硬件環境改變時，只需對受影響的組件進行修改、重組就能得到新的數控系統。

　　圖4為應用程序層中運動控制單元配置過程。

3 基于設備故障診斷網的上層網絡

　　3.1 上層網絡的結構設計

　　如圖5所示，系統采用分層結構，即現場監控層(Infranet)、局域網監控診斷層( Intranet)和遠程監控診斷(Internet)的3級C/S結構。

　　各層具體分工為:

　　(1)現場監控層:了解和掌握機床的運行狀態，按照用戶設定的監控策略有選擇地對機床的主軸驅動功率、扭矩、電壓、電流和主要工作部位的動態信號進行多參數在線監測和分析。結合歷史數據對設備運行狀態進行評估，并進行顯示和記錄。當機床有輕微異常時發出報警提示，以便運行人員及時進行處理;當處于嚴重異常狀態或異常狀態達到一定時間而操作人員仍然未加以處理時，自動實行保護措施。對于復雜的以及需要作進一步處理的監測狀況，則把信息和數據傳送給上層網絡，由上層功能強大的計算機進行處理。安裝在本地控制器上的監控工作站實現現場監控層和上層網絡的連接。監控工作站實際上是一套安裝在本地數控系統上的客戶端數據傳輸軟件。該軟件可按照用戶要求采集機床指定位置上的傳感器信號，按照設定好的閡值參數，將待診斷數據和其之前、之后的2N個數據送入上層的監控診斷網和遠程監控網。

　　(2)監控診斷管理層:負責整個系統的監控和管理。層中的每一個節點即為在線監測與故障診斷網絡系統的一個客戶。這些客戶單元直接被廠長、總工程師等人員以及總調度室等部門使用。監控管理層可以與數據庫、現場監控層進行雙向聯系。可根據客戶需求進行相應組態設置。數據庫服務器設在本層，它的任務是根據具體情況建立實時數據庫，分配存儲空間，保存采集到的數據。根據用戶的設置，有選擇地把實時數據庫中的數據存入歷史數據庫中，以供進一步的分析與診斷。數據庫層還可對數據庫進行定期處理與維護，如刪除無用信息，定期備份等。還可生成時報、班報、日報、周報、月報、年報等運行報表。

　　(3)遠程診斷層:通過Internet與監控診斷層連接。遠程專家通過輸入賬號與密碼登錄數據庫服務器，讀取各種數據，運行客戶端診斷軟件進行故障的分析與診斷。最后將診斷結果返回客戶端。

3.2 軟件實現

　　3.2.1 服務器端軟件實現

　　數據庫服務器運行的控制軟件是上層網的控制中心，它提供監測、管理在線用戶的功能。軟件采用Socket技術，偵聽各個客戶端的連接消息，向通過身份驗證的客戶發送驗證消息使其連上服務器，運行相應的客戶端軟件。需要特別指出的是，如果服務器控制軟件沒有運行，分布在客戶端的診斷軟件將不能運行。

　　3.2.2 客戶端軟件實現

　　分布在監控診斷管理層中的各級節點單元以及遠程的專家利用客戶端服務軟件，通過輸入相應權限的用戶名和密碼登錄系統后，即可連上位于監控診斷層的數據庫服務器獲得相應的數據文件，運行信號分析診斷軟件進行分析。數據庫服務器提供:時域(自相關、互相關等)、幅值域(參數計算、直方圖等)、頻域(相干、包絡譜、細化譜、傳函等)、時頻分析(STFT、小波分析、小波包分析等)、聲學分析、模態分析、線性回歸預測、BP神經網絡預測、灰色預測等在線分析與故障診斷方法。

　　3.2.3 服務器數據庫實現

　　服務器數據庫包含監測數據庫、原始數據庫、報表庫、故障庫等，其中監測數據庫中包括廠級數據庫、車間級數據庫、設備級數據庫、零件數據庫，這些數據庫包含了監測設備所有的信息，為監測層中不同級別的客戶提供數據支持。

　　如圖6所示，數據庫采用SQL2000，應用程序用VC+十編寫，直接調用ODBC API函數，實現對數據庫的訪問。同時采用了安全性高、交互性強的3層CJS結構的數據管理模式。系統不僅增加了防火墻，還對數據庫進行了加密設置，外部程序訪問數據庫時需先通過密碼校驗。此外系統還增加了專門的管理機構，負責制定、審查、確定安全措施，設置用戶級別，設置用戶密碼保存密鑰、審閱審計記錄等。

4 結束語

　　本文監控數據系統，基于PC的控制器，既充分地利用了微軟操作系統的強大功能又通過引入RTX系統改善了桌面操作系統實時性不強的不足。組件技術的應用，使各種開發工具開發的組件和應用程序以及組件與組件之間可以進行互操作，能方便地建立可伸縮的應用系統。現場總線的應用實現了數控系統底層單元的靈活配置。另外，本文將故障監測和診斷技術與數控相結合，構建了層次化的可監控體系，開發了原型機，在數控系統網絡化研究方面進行了一定的探索。