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陳文欽、陳振臺、林建成：應用 SOAP Agents 開發跨平台遠端監控系統 277

應用 SOAP Agents 開發跨平台遠端監控系統

陳文欽陳振臺林建成

中華大學科技管理研究所

摘要

傳統分散式的監控系統架構下，各系統間溝通不易且軟體差異甚大，造成

系統維護與升級之困難。本研究應用 SOAP(simple object access protocol)技術

開發跨平台遠端監控系統，藉由 SOAP Agents 之 XML 標準化之物件格式及

HTTP 通訊協定作為系統間溝通之管道，有效地處理各異質系統間資料交換的

問題，並突破傳統分散式物件易受防火牆阻隔之限制。本研究以中華大學工管

系自動化實驗室內之模組化生產系統(modulus production system, MPS)，發展

其相關軟硬體介面。透過個人電腦進行整合控制，並以 MySQL 資料庫儲存所

收集到的生產與控制資料，並將其應用於規劃生產計劃、品質控制、產能控制

及專家系統等的分析依據。此外，客戶可經由 WWW 查詢目前生產線運作狀

況，或查詢資料庫內現階段的生產資料，視需要提出變更生產參數。並結合無

線攝影器材和無線網路 PDA 行動裝置，實際建構一個跨平台、跨語言且兼顧

系統安全之整合式遠端監控系統。

關鍵詞：SOAP agents、XML、跨平台、遠端監控系統。

EVELOPMENT OF CROSS-PLATFORM REMOTE MONITORING AND CONTROL SYSTEM USING SOAP AGENTS

Wen-Chin Chen Chen-Tai Chen Chien-Cheng Lin

Graduate Institute of Management of Technology Chung-Hua University

Hsinchu, Taiwan 300, R.O.C.

Keywords: soap agents, xml, cross-platform, remote monitoring and con-trol system.

ABSTRACT

In this research, we propose SOAP(Simple Object Access Protocol) agents to develop a cross-platform remote monitoring and control system. All independent and dispersal control systems in the plant, via XML stan-dard object format and HTTP communication protocol can gather supervi-sory management information. This system can improve the ease of use in system maintenance and upgrading, in-system communication and reduce the complications involved in developing a remote control system. The ob-jective of this study is to combine the Intranet, a personal computer and the Modular Production System(MPS)to develop architecture for a SOAP-

技術學刊第二十一卷第三期民國九十五年 277Journal of Technology, Vol. 21, No. 3, pp. 277-284 (2006)

278 技術學刊第二十一卷第三期民國九十五年

based remote supervisory control system, without the constraint of fire wall disturbance. In this study, we employ the MPS in the Automation Labora-tory of Chung-Hua University as a test platform to construct an Internet supervisory control system that includes communication, user interface, and MySQL database. The database collects the production control and process data to support the production planning, quality control, capacity planning, and shop floor monitoring. In addition, the client can request the current status of production line via WWW inquiry. These can allow equipment supplier/customer to perform supervision, analysis, study, and processing in real-time in order to decrease recovery time when the equip-ment is off-line. Thus the productivity and the effective use rate of equip-ment are increased.

一、前言

在工業自動化的領域中，可程式化邏輯控制器(PLC)與工業電腦(IPC)廣泛的被應用在各類型生產製造自動化

設備上。在自動化設備的監控上，一般採用市場上現有之

人機介面(Human Machine Interface, HMI)方面，作為機台運

作之監控介面，導致功能擴充及系統整合的困難。在控制

方面，侷限在部分功能的控制，並無法對整體生產設備做

功能上的修正及系統軟體的修改。對於設備供應商與生產

者而言，建立整合性且具有遠端監控、維護能力的技術，

是提昇企業競爭力的目標。生產設備連線網路化可提升自

動化監控系統收集生產數據資料的能力，分析所收集的資

料變更製造流程進而提高產品品質。透過機台設備通訊網

路化，客戶可以透過網際網路查詢生產代工情形，設備供

應商也可經由網路檢測設備狀況，不僅能迅速的處理生產

機台的突發狀況且大幅降低維護成本。目前新型的控制系

統已內建網路模組或支援網路模組，由此可知，利用網路

之標準通訊協定進行遠端監控的方式也是控制領域的趨

勢，且未支援乙太網路模組(ethernet module)的控制系統也

因 TCP/IP 及串列通訊轉換器的發展而有了升級的空間

[1]，甚至可應用轉換模組來進行位址的設定[2]。自動化控

制系統可分為集中式與分散式控制系統架構，集中式控制

一般使用於中大型控制系統，分散式控制架構則大多應用

於小型控制系統上。將網路導入控制系統能夠提昇分散式

控制的優勢，更能降低建構成本同時簡化系統架構。隨著科技的進步和網際網路的普及，許多廠商紛紛投

入網路應用程式的開發，利用分散式程式架構以彈性、經

濟、與高效能的環境協助軟體的開發。監控系統也不例外，

不過目前各組織或公司在處理分散式系統程式架構時，皆

以自己獨特的技術或方法來開發，使得各系統間之整合與

維護工程相當的困難。如何整合各異質平台間的資訊，讓

應用程式間彼此可相互的分享與共用其所需資源，成為當

前一項不容忽視的議題。目前遠端監控系統大多架構在

Windows 平台下，並以 VB、VC 作為系統之開發環境，因

此系統必須於 Windows 平台下才能運作[3]，且利用網頁瀏

覽器進行遠端監控之前必須先下載監控人機介面所需的動

態連結元件(DLL)才能開啟遠端監控畫面[4]。近年來，PLC與 IPC 的應用層級愈來愈高，如人機介面及網路監控技術

等，業界所引進之圖型監控軟體大部份為軟體公司所開

發，如研華 Genie[5]等。在應用上 Tsai 等人[6]以一般的個

人電腦透過網際網路以及家庭自動化等技巧建構遠端資料

的存取機制。Chakrabari 等人，使用藍芽(Bluetooth)、802.11等無線網路(wireless networking)透過網際網路，建構辦工

或家庭環境之監控。Fujita 等人[8]利用網際網路透過類比/數位轉換介面 (Analog/Digital Converter, ADC)控制實驗

室。Gerold[9]; Luo and Chen[10]等學者均將其研究目標架

構在乙太網路介面上，採用 TCP/IP 通訊格式去達成自動化

生產系統之架構，或是採用檔案傳輸的方式達成。再者由

於在乙太網路上具有高速資料傳輸之特性，且其通訊格式

為目前網際網路以及乙太網路上所通用之格式。隨著網際網路的成熟，軟體應用程式也漸漸網路化，

因此若能以一般瀏覽器來做為遠端監控之操作畫面，不僅

有更好的人機介面，更藉其跨越作業系統平台的特性達到

使用者操作環境無障礙的目標。為了建立跨平台且跨語言

的監控系統架構，本研究採用 PHP 開發監控系統配合

MySQL 網路資料庫，並應用 SOAP 技術來開發網路控制程

式與遠端監控機制，本系統不僅可以避免一般監控系統架

構的限制，並能有效地整合各異質性系統，開發跨平台、

跨語言的整合式遠端監控系統環境，降低系統的複雜度進

而提升監控系統之效能。本研究並實際架構網站伺服器透

過區域網路，將所有收集到的產線資料儲存於網路資料庫

中，以收集到的數據資料來協助製程分析，不僅可隨時掌

握設備狀況亦可掌控生產情形，再透過伺服器的即時監控

特性，可在非預期的突發狀況發生前發出預警，用以控制


表一 PHP 與其它 CGI 的比較程式介面 PHP ASP CGI NSAPI ISAPI 作業系統均可 Win32 均可均可 Win32

Web 伺服器均可 IIS 均可 Netscape Server IIS 執行效率快快慢極快極快穩定性佳中等高差差

程式語言 PHP VB 不限 C/C++ C/Delphi 網頁結合佳佳差差差函式支援多少不定中等少系統安全佳極差最佳佳尚可

圖 1 描述式語言市佔率[12]

生產品質提高產能。將生產線監控系統建構於網際網路，

工廠的生產資訊不再侷限於廠區內，管理者可在任何時

間、地點透過企業的內部網路及網際網路，連接廠區資訊

網監控生產設備，達成即時遠端監控與遠端修護的目的。

二、PHP 與 SOAP

本研究主要應用 PHP 撰寫網頁程式，並以 SOAP 技術

來開發網路控制程式與遠端監控機制，其介紹如下：

1. PHP

由於本研究將監控系統架構於 web base 上，系統之即

時性與穩定度大都取決於網路設備傳輸速率，和開發軟體

之執行效率，PHP 與其它 CGI 之比較如表一所示[11]。在穩定度上，由於 NSAPI 或 ISAPI 採動態連結方式，

因此若程式在執行時出現問題，將連帶使 Web 伺服器癱

瘓，影響整體網路運作環境。因此，本研究基於整體考量

（系統相容性、執行效率、穩定度與安全性）使用目前市

佔率最高之描述式語言 PHP 作為系統之開發軟體，如圖 1所示。因其優越的效能，全球第一大入口網站 Yahoo 也同

樣採用 PHP 作為網站開發之工具。再者，本研究所架構之

監控平台均以自由軟體作為系統之開發工具（Apache、

圖 2 SOAP 封包結構

PHP、MySQL），大幅減少系統開發所需之成本，提升企業

導入自動化監控系統之意願，一般製造工廠和自動化產業

均適用，確實為欲導入自動化監控系統之產業提供另一項

新的架構與思維。

2. SOAP

在現今網路科技發達的時代，應用程式利用網際網路

在遠端互動與執行已經變得越來越重要。且這些動作都需

由系統自動完成，不應有人工參與。然而目前的系統多以

各自所熟悉的技術所建構，系統間並沒有一套標準化的架

構。例如視窗作業系統所使用的是 DCOM；而 UNIX 系統

則利用 CORBA 提供服務。這些分散式物件通訊協定提供

遠端程式間的溝通，也就是讓使用者可以觸發 RPC(remote procedure call)至伺服端應用程式，並接收伺服器所回傳之

結果[13]。在企業內部網路(Intranet)，可以此分散式物件傳

輸協定作為系統間資料交換的方法，但在網際網路上使用

這類協定就會產生許多問題，任何使用者均可透過網際網

路存取伺服器內的資料。基於安全性的考量，幾乎所有公

司都在內部與外部網路之間加裝防火牆，以防止未經授權

之使用者任意存取公司內部之文件，同時降低電腦病毒的

威脅。雖然防火牆用以保障網際網路上之安全，但傳統分

散式物件通訊協定也同時受到防火牆之限制，無法通過導

致失去其原有之功能。為了解決這個問題，微軟公司提

ASP 22%

PHP 39%

JSP11%

CF 3%

CGI 25% Client-RPC Server-RPC

HTTP header HTTP header

Reqest

Response


圖 3 遠端監控系統架構圖出了實際可行的簡易物件存取協定 SOAP(simple object access protocol)，相較於一般傳統監控系統架構，多以 VB、VC 作為系統之開發工具，使用者需在 Client 端下載其相關

元件並進行安裝，始可啟動該軟件進行監控的動作。且該

系統僅適用於單一作業平台，並不適用於目前企業內部多

系統平台之作業環境。本研究以 PHP script Language 作為

系統開發之程式語言，將程式碼嵌入網頁內提高系統執行

效能，不需額外編譯產生執行檔來執行程式，免除軟件安

裝與啟動的步驟。以 XML 作為資料傳輸之標準格式，有

效處理各異質系統間資料交換的問題，並突破傳統分散式

物件易受防火牆阻隔之限制，其資料封包結構如圖 2 所

示。此結構並已獲得多數廠商表態支持。相信未來也將成

為網際網路上提供電子服務與資料交換的標準協定。簡易

物件存取協定 SOAP，簡而言之就是利用現存的網際網路

架構，讓應用程式間可以自由地彼此溝通，且不被防火牆

所阻礙。於分散式的系統架構下，提供電腦系統之間交換

的架構與資料型別[14]。SOAP 是一個類似 DCOM 或其他

分散式物件通訊協定的協定，讓客戶端與伺服端的 RPCs可以相互溝通。且支援防火牆的使用，解決了傳統分散式

物件易受限於防火牆的問題[15]。再者 SOAP 並不是針對

某種物件技術的協定所設計，不像時下的分散式物件通訊

協定會被綁死在某種特定的物件規格上。SOAP 可被任何

的物件使用，因此它擔任了 DCOM 和 CORBA 兩大物件陣

營最好的溝通橋樑，使彼此的物件程式可以跨平台透過網

際網路呼叫。SOAP 讓使用者可透過網際網路提出需求並

接收遠端所回傳之結果，以 XML 標準化之物件格式透過

HTTP 通訊協定來進行雙向的溝通，並藉由物件初始化和

物件參照之功能建立可延伸的傳遞物件呼叫格式，免除傳

統分散式物件通訊協定繁雜的設定。

三、系統架構

本研究應用 SOAP 技術開發跨平台遠端監控系統，將

系統架構在 HTTP 通訊標準之上，使監控系統可自行產生

SOAP 資訊封包透過 HTTP 通訊管道與客戶端作溝通，也

可同時與其它系統相互交換資訊，生產機台上之控制器則

以 Socket 封包型式與監控系統相互連繫，在此監控系統架

構下各廠區之監控伺服器也可透過 Internet 或 Intranet 以相

同 SOAP 封包的型式相互交換資訊，且不受各系統伺服器

種類的不同和公司內部防火牆阻礙其資訊的交流，進而達

成一個完整的全廠自動化監控資訊系統如圖 3 所示。基於以上需求，本研究以中華大學自動化實驗室之模

組化生產系統(Modulus Production System, MPS)實際模擬

工廠生產線之運作情形，機台上之控制器與監控伺服器透

過乙太網路相互連結，並於適當距離架設網際網路攝影機

作為即時影像監控之影像傳輸設備，遠端使用者可經由

Internet 觀看現場機台運作即時影像。再者於實驗室內部架

設一台無線基地台，使用者可使用具有無線上網功能之

PDA 或其他行動裝置進行機台監控的動作，建構一個在無

線網路環境下之行動監控系統如圖 4 所示。程式撰寫部份

均以模組化的物件來架構此監控系統，於使用者瀏覽前先

判斷該瀏覽設備之瀏覽器為何，以適當之解析度播放監控

畫面。礙於行動裝置可視螢幕大過小的關係，即時影像監

控部份僅針對個人電腦或手提電腦等，擁有較大螢幕畫面

之客戶端設備做開發，不將影像輸出至攜帶型行動裝置，

其監控畫面僅以文字與訊號模擬方式呈獻。


圖 4 遠端監控系統架構圖

圖 5 訊息資料交換機制

四、SOAP Agents 訊息資料交換機制

一般而言，監控系統所收集之資料僅能在該封閉式系

統架構下被讀取。為使監控系統收集之即時生產資訊能被

其它相關資訊系統存取與應用，因此本研究並將 SOAP 技

術配合資訊代理人機制，使生產過程中之即時生產資訊能

夠立即透過資訊代理人轉換為 XML 之資料格式，應用

SOAP 技術透網路傳遞資料，達到跨平台，跨語言的目的。

根據前一節所提監控系統網路架構，如圖 5 監控系統與控

制器之間乃以 TCP/IP 通訊協定作為為資訊傳遞之管道。因

此，監控系統本身必須含有將此 TCP/IP 訊息封包轉換為

XML 資料格式之能力，意即監控伺服器同時也扮演著資訊

代理人的角色將所有來自控制器之資料數據能夠立即轉換

為 XML 資料格式，並透過 HTTP 通訊協定供遠端使用者

存取及應用。

圖 6 監控系統之登入首頁

五、研究結果

全球資訊網廣泛的使用，帶起了網路使用的熱潮，於

Web 上的應用軟體也因此產生，這些應用軟體包括娛樂性

及各種型態的商用軟體。本研究以 PHP 開發監控系統配合

MySQL 網路資料庫，SOAP 技術來開發網路控制程式與遠

端監控機制，透過 Web 平台整合具有網路連線、影像和生

產數據監控、跨平台、系統擴充及 PDA 行動式人機介面等

功能開發自動化設備之整合式遠端監控系統。其研究成果

如下：

1. 遠端監控網站

在監控網站中，由於資料庫以動態資料庫(DDB)型式

建立，使用者可以隨時掌握目前生產系統之運作狀態。在

Username

Password

小型可程式化邏輯控制器





網路攝影機

WEB 伺服器

廠內工作站

無線通訊無線 PDA

網路資料庫

XML

HTTP:80外部網路

(Internet)

XML

XML

XML

設備供應商

客戶

生產代工

內部網路

(Int

erne

t)

監控伺服器 (SOAP Agents)

遠端使用者

Controllcr

SOAP

Sock

et


圖 7 監控畫面

圖 8 機台選擇區塊

圖 9 即時影像監控區塊

監控畫面上，以影像方式顯示目前之生產系統運作狀態，

使用者不必閱讀枯躁乏味之數據，而只要在狀況產生時，

再進行資料回溯及追蹤即可。圖 6 所示為監控系統之登入

首頁。在登入時，使用者於 Username、Password 對話方塊中

輸入正確之使用者名稱及密碼後按下登入(sign in)，經資料

庫比對無誤後，方可進入系統。監控畫面整合了機台選擇、

即時影像監控、機台設備 I/O 狀態監控、設備說明、控制

指令與檔案上傳、機台動作控制等功能，如圖 7 所示。茲將監控畫面分為五個區塊做各別說明：

(一) 機台選擇(圖 8)：本區塊共分為 10 站，分別為分配站、

圖 10 機台設備 I/O 狀態

圖 11 設備說明區塊

圖 12 控制指令與檔案上傳區塊

分配站加工站搬運站暫存站機器手臂測試站組裝站功能測試站暫存站沖床站


圖 13 機台動作控制區塊

測試站、加工站、搬運站、暫存站、機器手臂、組裝

站、功能測試站、暫存站、沖床站。使用者可於此區

塊做機台選擇之動作。 (二) 即時影像監控(圖 9)：使用者可於此區塊監控生產設備

之運作狀態，上方影像為機台運作之即時影像，下方

另設有一 I/O 狀態鈕。點選此鈕使用者可藉由此模擬

機台PLC燈號之視窗(如圖 10所示)中得知目前機台之

運作情形。 (三) 設備說明(圖 11 所示)：此區塊主要說明該機台於 MPS

模組中所負責之功能並以文字詳細說明該架構之實際

運作情形，讓使用者可在短時間內了解該機台之功能

與其運作方式為何。 (四) 控制指令與檔案上傳(圖 12)：針對熟悉控制器指令之

使用者可於此對機台下指令，同時也可於此區塊中得

知該控制器所回覆之訊息。欲對機台運作模式做修正

之管理者，可利用檔案上傳功能，將已修正之控制器

程式上傳，並重設更改機台之運作模式。 (五) 機台動作控制(圖 13)：對於不熟悉控制指令之使用者

或是遭遇程式無法執行之狀況，本區塊以 PHP 撰寫透

過 socket 通道將機台主要可執行之動作以文字按鈕呈

現，使用者可直接點選此區塊中之按鈕及時對出錯之

機台做修正。

2. 行動裝置監控系統

本研究藉由 PDA 之體積小、攜帶便利且具有小型電腦

功能之特性，導入監控之領域。實際驗證 PDA 可以成為監

控系統之行動式人機介面。一方面可以監控製程，一方面

也能獲得即時的產品資訊，建構 e 化工廠的雛型，因此在

許多工作領域已經導入 PDA 設備達成行動資訊的目地 [16]。本研究導入 PDA 硬體設備並且結合無線網路之便利

性遠端監控生產設備，可降低操作監控系統的環境限制。

圖 13 為行動裝置 PDA 之監控畫面。使用者可在畫面上方

選擇欲監控之機台設備，並藉由模擬 PLC 之 I/O 狀態得知

目前機台設備之運作情形，以精簡的畫面提供使用者即時

的生產資訊。同時可對該機台進行遠端控制的功能，不需

手動操作硬體控制面板，大大提升了遠端監控之效率，使

監控系統更趨完善。

圖 14 PDA 監控畫面

六、結論

本研究建構一個符合業界現況且不受距離限制的跨平

台遠端監控系統，其內容包含應用 SOAP Agents、監控網

站設置及資料蒐集等，皆於實用性的考量下建置，對於欲

進入生產自動化或投入電子商務領域的中小型企業將有所

助益。並以 MPS 進行實際驗證此架構，採用 SOAP 技術結

合PHP互動式網頁程式語言使得透過網路來建構具有網頁

多媒體功能的人機介面，提高介面修改之彈性與親和力，

縮短操作者熟悉設備狀況的時間，並以網頁瀏覽器來監控

設備控制系統的即時狀態，使監控距離不受區域之限制。

此外並導入無線網路 PDA 進行遠端監控，其畫面如圖 14所示。應用 PDA 攜帶便利的特性，可在廠區內遠端監控生

產設備，提高監控之便捷。本系統所收集到的生產線資料，

可供規劃生產計劃、品質控制、產能控制及專家系統等的

分析依據。

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2005 年 10 月 12 日收稿 2005 年 10 月 24 日初審 2006 年 03 月 20 日接受

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