網(wǎng)絡化測控實現(xiàn)技術(shù)研究

　　摘　要：討論了網(wǎng)絡化測控實現(xiàn)技術(shù)：DataSocket，Remote Device Access，Symantec pcAny where，網(wǎng)絡化儀器和網(wǎng)絡化虛擬儀器技術(shù)，分析了基于這些實現(xiàn)技術(shù)的各自特點。提出了網(wǎng)絡化測控實現(xiàn)技術(shù)存在的問題和未來發(fā)展方向。

　　關鍵詞：網(wǎng)絡化；DataSocket；Remote Device Access；Symantec pcAnywhere；網(wǎng)絡化儀器；網(wǎng)絡化虛擬儀器


　　隨著分布式自動測控技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)的研究和應用也受到關注。網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)實現(xiàn)將計算機網(wǎng)絡通信技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)和自動測試技術(shù)融為一體，實現(xiàn)了網(wǎng)絡化測控。

1網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)的特點

　　網(wǎng)絡化測控的最大特點就是可以實現(xiàn)資源共享，使現(xiàn)有資源得到充分利用，從而實現(xiàn)多系統(tǒng)、多專家的協(xié)同測試與診斷。他解決了己有總線在儀器臺數(shù)上的限制，使一臺儀器為更多的用戶使用，實現(xiàn)測量信息的共享，實現(xiàn)整個測控過程的高度自動化、智能化，同時減少了硬件的設置，有效降低了測控系統(tǒng)的成本。另外，網(wǎng)絡可以不受地域限制，這就決定了網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠程測控，使測試人員不受時間和空間的限制，隨時隨地獲取所需的信息，同時網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)還可以實現(xiàn)被測控設備的遠距離測試與診斷，這樣可以提高測試效率，減少測試人員的工作量。正是由于網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)的這些優(yōu)點，使得網(wǎng)絡化測控實現(xiàn)技術(shù)倍受關注。

2網(wǎng)絡化測控實現(xiàn)技術(shù)

　　網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)的迫切需要，推動了網(wǎng)絡化測控實現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展。目前，網(wǎng)絡化測控實現(xiàn)技術(shù)有：DataSocket，Remote Device Access，Symantec pcAnywhere，網(wǎng)絡化儀器和網(wǎng)絡化虛擬儀器技術(shù)等。

2.1DataSocket技術(shù)

　　DataSocket技術(shù)是NI公司［1］提出的實時測試系統(tǒng)，得到的數(shù)據(jù)能在網(wǎng)上發(fā)布。這是一種基于COM技術(shù)對TCP/IP協(xié)議進行封裝，易于通信網(wǎng)絡進行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。DS技術(shù)對外提供DS Serve r和DS API。發(fā)布者通過DS API將測試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成可在網(wǎng)上傳輸?shù)淖止?jié)流發(fā)給Server，客戶方通過DS API從Server讀取數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成相應的原始數(shù)據(jù)，這一機制完全屏蔽了通信細節(jié)，介質(zhì)對客戶來說是透明的，編程人員也擺脫了應用TCP/IP協(xié)議必須編寫大量代碼的麻煩，簡化了系統(tǒng)實現(xiàn)。NI公司的LabWindows/CVI和LabVIEW均完全支持DataSocket技術(shù)。利用LabWindows/CVI和LabVIEW開發(fā)軟件對ActiveX的支持，通過DataSocket控件支持的DataSocke t傳輸協(xié)議與遠程用戶進行通信，就可以實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡化測控。DataSocket工作原理如圖1所示。



　　必須注意的是DataSocket技術(shù)相當于一種網(wǎng)絡接口，并不是直接面向硬件;他通過測控參數(shù)的傳送，實現(xiàn)遠程測控，但是收發(fā)雙方都必須擁有對應的應用程序。

2.2RDA（Remote Device Access）技術(shù)

　　RDA是一種遠程硬件共享驅(qū)動技術(shù)。采用客戶端、服務器模式，通過NI公司的NIDAQ對應的驅(qū)動程序進行工作。NIDAQ是NI公司為 其數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)通信硬件產(chǎn)品配備的軟件包。其中包括各種數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動程序和測試管理程序(Measurement & Automation Explorer)等軟件，這些驅(qū)動程序支持RDA。NI DAQ的遠程裝置訪問能力使用戶可以在本機上直接使用網(wǎng)絡上其他計算機上的NI數(shù)據(jù)采集卡。因此，只需有一臺計算機安裝了數(shù)據(jù)采集卡，網(wǎng)內(nèi)的其他計算機就可以利用這種方法進行遠程調(diào)用，大大節(jié)省了硬件資源。同時在軟件編程方面，RDA與使用本機數(shù)據(jù)采集卡完全一樣。

　　在RDA［2］工作方式下，計算機分RDA服務器端和客戶端。任一個計算機可以既是RDA服務器又是RDA客戶。RDA服務器要安裝NIDAQ 6.0(或更高版本) 以及DAQ(D ata Acquisition)硬件。而RDA客戶端應安裝LabVIEW和NIDAQ 6.0(或更高版本) ，但并不 一定要安裝DAQ硬件�？蛻艉头�務器也可以使用于不同的平臺，例如Windows 98/2000平臺上。RDA服務器可以使用本機上的數(shù)據(jù)采集卡，而RDA客戶也具有相同的權(quán)力去使用服務器上的數(shù)據(jù)采集卡。值得注意的是，所連接的計算機必須使用相同版本的NIDAQ，否則采集卡無法連上。

　　RDA技術(shù)通過控制局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)內(nèi)的遠端的數(shù)據(jù)采集卡，是共享硬件的一種實現(xiàn)方式。R DA是硬件的一種驅(qū)動方式，可直接控制硬件。

2.3Symantec pcAnywhere

　　Symantec pcAnywhere［3］是Symantec公司開發(fā)的一種遠程控制軟件。利用遠程控制技術(shù)，可以遠程連接到被控端計算機，并可以像親身使用這臺計算機那樣進行工作。連接到網(wǎng)絡上的被控端計算機可以訪問被控端有權(quán)訪問的任何文件。遠程控制比其他遠程聯(lián)網(wǎng)方式更快捷有效，尤其當使用被控端計算機上的軟件時。在遠程控制會話期間運行 程序時，實際執(zhí)行過程是在被控端計算機上完成的。主控端計算機和被控端計算機之間只交換輸入和輸出信息（如：鍵盤、鼠標以及屏幕信息）。因為只需在兩臺計算機之間傳輸最少量的數(shù)據(jù)，所以遠程控制的性能較高，丟失數(shù)據(jù)的可能性最小。利用Symantec pcAnywher e可以使本地測控系統(tǒng)網(wǎng)絡化，實現(xiàn)遠程控制和網(wǎng)絡化測控，簡單、可靠、易于操作，而且實時性較好。使用者只需在網(wǎng)絡中的所有計算機上裝上Symantec pcAnywhere，按要求設置必要的參數(shù)，就實現(xiàn)了網(wǎng)絡化測控的要求。

　　Symantec pcAnywhere實際通過獲得訪問權(quán)限，登陸被控端，操控被控端應用程序進行集中式的“點對點”測控。實際使用中存在的問題是窗口刷新速度過慢，有明顯延遲，受網(wǎng)絡狀況的影響較大。

2.4網(wǎng)絡化儀器技術(shù)

　　網(wǎng)絡化儀器就是把傳統(tǒng)測試儀器的測試功能擴展到網(wǎng)絡上;網(wǎng)絡化儀器是計算機技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)與儀表技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的一種新型儀器。主要通過網(wǎng)絡化轉(zhuǎn)換器或本身帶有嵌入TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡接口實現(xiàn)網(wǎng)絡化測試。常用的網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換器有GPID一ENET轉(zhuǎn)換器、RS232/ RS485TCP/IP轉(zhuǎn)換器等，網(wǎng)絡化轉(zhuǎn)換器把儀器采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成遵從TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)，然后再通過網(wǎng)絡傳輸。有些儀器本身帶有以太網(wǎng)口，而且內(nèi)部嵌入TCP/IP協(xié)議，儀器采集到的數(shù)據(jù)可以直接傳送到網(wǎng)絡上。圖2所示為網(wǎng)絡化儀器的一般組成結(jié)構(gòu)示意圖。目前正在使用的主要有總線網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡化傳感器、網(wǎng)絡化示波器。例如波士電子公司的ETHXXX系列轉(zhuǎn)換器，無需修改系統(tǒng)己有的軟件，只需加上轉(zhuǎn)換器即可把總線儀器接入網(wǎng)絡；網(wǎng)絡化傳感器是在智能傳感器基礎上，把TCP/IP協(xié)議嵌入現(xiàn)場智能傳感器的ROM中［4］。利用局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，處在測控點的網(wǎng)絡傳感器將測控參數(shù)信息加以必要的處理后傳輸?shù)骄W(wǎng)絡上；網(wǎng)絡化示波器如泰克公司的TDS3000B系列示波器，采用內(nèi)置以太網(wǎng)端口和e*Scope基于Web的儀器控制，集成式以太網(wǎng)端口及擴展數(shù)學運算和測量功能的新型高級分析模塊，遠程操作簡便，功能更加強大。所以網(wǎng)絡化儀器實際包括2部分：儀器部分和網(wǎng)絡接口。



2.5網(wǎng)絡化虛擬儀器技術(shù)

　　虛擬儀器的概念是NI公司最早提出的、基于可編程儀器的一種綜合的測試技術(shù)。他是通用計算機上添加幾種帶共性的基本儀器硬件模塊，通過軟件來組合成各種功能的儀器或系統(tǒng)的儀器設計思想。他將計算機技術(shù)和測控技術(shù)完美結(jié)合，充分利用計算機技術(shù)，通過用戶自己設計、自己定義，滿足不同測試需要。他通常由計算機、儀器硬件模塊和軟件3部分組成。儀器模塊的功能主要靠軟件實現(xiàn)，儀器的軟面板通過顯示器顯示，如同常規(guī)儀器一樣使用，不過，虛擬儀器是基于計算機軟件系統(tǒng)的，所以他比傳統(tǒng)儀器具有更強的數(shù)據(jù)分析和處理能力。從某種意義上說，計算機和軟件就是儀器。網(wǎng)絡通信技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展促進了虛擬儀器向網(wǎng)絡化發(fā)展，因為虛擬儀器是基于計算機的，所以可以通過計算機的網(wǎng)卡把計算機連接到網(wǎng)絡上，這樣再通過適當?shù)木W(wǎng)絡測控軟件，就可以實現(xiàn)虛擬儀器的 網(wǎng)絡化。網(wǎng)絡技術(shù)應用到虛擬儀器領域是虛擬儀器發(fā)展的必然趨勢。網(wǎng)絡化虛擬儀器的一般特征是將虛擬儀器、外部設備、被測試點以及數(shù)據(jù)庫等資源納入網(wǎng)絡，實現(xiàn)資源共享、遠程測控，共同完成測試任務。使用網(wǎng)絡化虛擬儀器，就可以在任何地點、任意時刻取得測試數(shù)據(jù)信息，而且還可用于遠程控制、遠程數(shù)據(jù)采集、遠程故障檢測、報警等�？梢灶A見“網(wǎng)絡即儀器”將成為全新的概念，網(wǎng)絡化虛擬儀器將促進儀器界又一次新的革命。而且隨著網(wǎng)絡化虛擬儀器進一步融入計算機系統(tǒng)，儀器將不再是一個獨立的主體，而是信息系統(tǒng)的本體。

3存在的問題和未來發(fā)展方向

3.1存在的問題

　　實時性網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)必須使測量和控制在限定范圍的延時和可靠傳輸，否則可能造成系統(tǒng)不穩(wěn) 定甚至造成事故。網(wǎng)絡測控的實時性要求建立完整有效的通信服務模型，制定有效的實時通信服務機制，成為廣大工控生產(chǎn)廠商和用戶接收的應用層、用戶層協(xié)議，進而形成開放的標準。

　　操控平臺無關性　網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化測控特性決定了測控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，軟硬件必須互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議化，兼容性強。達到系統(tǒng)的設計和不依賴特定供應商的設備、計算機硬件和軟件技術(shù)。使用具有透明性的開發(fā)平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。

　　安全性 由于網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)，控制指令通過網(wǎng)絡TCP/IP協(xié)議傳輸，因此可能受到病毒、黑客的非法入侵與非法操作等威脅，需對系統(tǒng)、軟硬件進行安全性設計。
3.2未來發(fā)展方向

　　網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)的快速發(fā)展必然導致網(wǎng)絡化測控實現(xiàn)技術(shù)的不斷發(fā)展。各項新技術(shù)在網(wǎng)絡化測控領域的應用大大促進了網(wǎng)絡化測控的進程，方便了系統(tǒng)集成，未來的網(wǎng)絡化測控實現(xiàn)技術(shù)將遵循以下幾個方向的發(fā)展：

　　測控儀器網(wǎng)絡化網(wǎng)絡化測控必將促使測控儀器網(wǎng)絡化，具備網(wǎng)絡測控功能，實時傳輸測量數(shù)據(jù)。

　　網(wǎng)絡化虛擬儀器快速發(fā)展網(wǎng)絡技術(shù)應用到虛擬儀器領域是虛擬儀器發(fā)展的大趨勢，網(wǎng)絡化虛擬儀器充分利用了虛擬儀器的優(yōu)點，同時實現(xiàn)了網(wǎng)絡化測控。其最終發(fā)展將實現(xiàn)“網(wǎng)絡即儀器”。

　　儀器信息化隨著網(wǎng)絡化虛擬儀器的發(fā)展，網(wǎng)絡化虛擬儀器將逐步取代硬件儀器，最終將傳統(tǒng)儀器的功能融入計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)儀器成為信息系統(tǒng)的一部分，最終實現(xiàn)儀器信息化。

　　測控軟件更好的支持網(wǎng)絡化測控基于COM和CORBA及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應用將把B/S和C/S模型推廣到測控領域，使網(wǎng)絡測試節(jié)點成為服務的本體，可以響應不同客戶的測控需求。

4結(jié)語

　　網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)、儀表技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)和自動測試技術(shù)，實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡化測控。本文對網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)進行探討，分析了目前網(wǎng)絡化測控采用的實現(xiàn)技術(shù)的各自特點，并對其存在的問題和未來的發(fā)展進行了總結(jié)。對未來網(wǎng)絡化測控實現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展具有指導意義。

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