安幼林，楊鎖昌 發表於 2021-01-06 09:43:46
隨著分布式自動測控技術的不斷發展，網絡化測控系統的研究和應用也受到關注。網絡化測控系統實現將計算機網絡通信技術、虛擬儀器技術和自動測試技術融為一體，實現了網絡化測控。
1網絡化測控系統的特點
網絡化測控的最大特點就是可以實現資源共享，使現有資源得到充分利用，從而實現多系統、多專家的協同測試與診斷。他解決了己有總線在儀器臺數上的限制，使一臺儀器為更多的用戶使用，實現測量信息的共享，實現整個測控過程的高度自動化、智能化，同時減少了硬體的設置，有效降低了測控系統的成本。另外，網絡可以不受地域限制，這就決定了網絡化測控系統可以實現遠程測控，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，同時網絡化測控系統還可以實現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。正是由於網絡化測控系統的這些優點，使得網絡化測控實現技術倍受關注。
2網絡化測控實現技術
網絡化測控系統的迫切需要，推動了網絡化測控實現技術的發展。目前，網絡化測控實現技術有：DataSocket，Remote Device Access，Symantec pcAnywhere，網絡化儀器和網絡化虛擬儀器技術等。
2.1DataSocket技術
DataSocket技術是NI公司提出的實時測試系統，得到的數據能在網上發布。這是一種基於COM技術對TCP/IP協議進行封裝，易於通信網絡進行高速傳輸的技術。DS技術對外提供DS Serve r和DS API。發布者通過DS API將測試數據轉化成可在網上傳輸的字節流發給Server，客戶方通過DS API從Server讀取數據，轉化成相應的原始數據，這一機制完全屏蔽了通信細節，介質對客戶來說是透明的，編程人員也擺脫了應用TCP/IP協議必須編寫大量代碼的麻煩，簡化了系統實現。NI公司的LabWindows/CVI和LabVIEW均完全支持DataSocket技術。利用LabWindows/CVI和LabVIEW開發軟體對ActiveX的支持，通過DataSocket控制項支持的DataSocke t傳輸協議與遠程用戶進行通信，就可以實現遠程網絡化測控。DataSocket工作原理如圖1所示。
必須注意的是DataSocket技術相當於一種網絡接口，並不是直接面向硬體;他通過測控參數的傳送，實現遠程測控，但是收發雙方都必須擁有對應的應用程式。
2.2RDA（Remote Device Access）技術
RDA是一種遠程硬體共享驅動技術。採用客戶端、伺服器模式，通過NI公司的NIDAQ對應的驅動程序進行工作。NIDAQ是NI公司為 其數據採集和數據通信硬體產品配備的軟體包。其中包括各種數據採集卡的驅動程序和測試管理程序（Measurement & Automation Explorer）等軟體，這些驅動程序支持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絡上其他計算機上的NI數據採集卡。因此，只需有一臺計算機安裝了數據採集卡，網內的其他計算機就可以利用這種方法進行遠程調用，大大節省了硬體資源。同時在軟體編程方面，RDA與使用本機數據採集卡完全一樣。
在RDA［2］工作方式下，計算機分RDA伺服器端和客戶端。任一個計算機可以既是RDA伺服器又是RDA客戶。RDA伺服器要安裝NIDAQ 6.0（或更高版本） 以及DAQ（D ata Acquisition）硬體。而RDA客戶端應安裝LabVIEW和NIDAQ 6.0（或更高版本） ，但並不 一定要安裝DAQ硬體。客戶和伺服器也可以使用於不同的平臺，例如Windows 98/2000平臺上。RDA伺服器可以使用本機上的數據採集卡，而RDA客戶也具有相同的權力去使用伺服器上的數據採集卡。值得注意的是，所連接的計算機必須使用相同版本的NIDAQ，否則採集卡無法連上。
RDA技術通過控制區域網或廣域網內的遠端的數據採集卡，是共享硬體的一種實現方式。RDA是硬體的一種驅動方式，可直接控制硬體。
2.3Symantec pcAnywhere
Symantec pcAnywhere［3］是Symantec公司開發的一種遠程控制軟體。利用遠程控制技術，可以遠程連接到被控端計算機，並可以像親身使用這臺計算機那樣進行工作。連接到網絡上的被控端計算機可以訪問被控端有權訪問的任何文件。遠程控制比其他遠程聯網方式更快捷有效，尤其當使用被控端計算機上的軟體時。在遠程控制會話期間運行 程序時，實際執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、滑鼠以及屏幕信息）。因為只需在兩臺計算機之間傳輸最少量的數據，所以遠程控制的性能較高，丟失數據的可能性最小。利用Symantec pcAnywher e可以使本地測控系統網絡化，實現遠程控制和網絡化測控，簡單、
可靠、易於操作，而且實時性較好。使用者只需在網絡中的所有計算機上裝上Symantec pcAnywhere，按要求設置必要的參數，就實現了網絡化測控的要求。
Symantec pcAnywhere實際通過獲得訪問權限，登陸被控端，操控被控端應用程式進行集中式的「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，受網絡狀況的影響較大。
2.4網絡化儀器技術
網絡化儀器就是把傳統測試儀器的測試功能擴展到網絡上;網絡化儀器是計算機技術、網絡通信技術與儀表技術相結合產生的一種新型儀器。主要通過網絡化轉換器或本身帶有嵌入TCP/IP協議的網絡接口實現網絡化測試。常用的網絡轉換器有GPID一ENET轉換器、RS232/ RS485TCP/IP轉換器等，網絡化轉換器把儀器採集到的數據轉換成遵從TCP/IP協議的數據，然後再通過網絡傳輸。有些儀器本身帶有乙太網口，而且內部嵌入TCP/IP協議，儀器採集到的數據可以直接傳送到網絡上。圖2所示為網絡化儀器的一般組成結構示意圖。目前正在使用的主要有總線網絡轉換器、網絡化傳感器、網絡化示波器。例如波士電子公司的ETHXXX系列轉換器，無需修改系統己有的軟體，只需加上轉換器即可把總線儀器接入網絡；網絡化傳感器是在智能傳感器基礎上，把TCP/IP協議嵌入現場智能傳感器的ROM中［4］。利用區域網或廣域網，處在測控點的網絡傳感器將測控參數信息加以必要的處理後傳輸到網絡上；網絡化示波器如泰克公司的TDS3000B系列示波器，採用內置乙太網埠和e*Scope基於Web的儀器控制，集成式乙太網埠及擴展數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。所以網絡化儀器實際包括2部分：儀器部分和網絡接口。
2.5 網絡化虛擬儀器技術
虛擬儀器的概念是NI公司最早提出的、基於可編程儀器的一種綜合的測試技術。他是通用計算機上添加幾種帶共性的基本儀器硬體模塊，通過軟體來組合成各種功能的儀器或系統的儀器設計思想。他將計算機技術和測控技術完美結合，充分利用計算機技術，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、儀器硬體模塊和軟體3部分組成。儀器模塊的功能主要靠軟體實現，儀器的軟面板通過顯示器顯示，如同常規儀器一樣使用，不過，虛擬儀器是基於計算機軟體系統的，所以他比傳統儀器具有更強的數據分析和處理能力。從某種意義上說，計算機和軟體就是儀器。網絡通信技術和計算機技術的發展促進了虛擬儀器向網絡化發展，因為虛擬儀器是基於計算機的，所以可以通過計算機的網卡把計算機連接到網絡上，這樣再通過適當的網絡測控軟體，就可以實現虛擬儀器的 網絡化。網絡技術應用到虛擬儀器領域是虛擬儀器發展的必然趨勢。網絡化虛擬儀器的一般特徵是將虛擬儀器、外部設備、被測試點以及資料庫等資源納入網絡，實現資源共享、遠程測控，共同完成測試任務。使用網絡化虛擬儀器，就可以在任何地點、任意時刻取得測試數據信息，而且還可用於遠程控制、遠程數據採集、遠程故障檢測、報警等。可以預見「網絡即儀器」將成為全新的概念，網絡化虛擬儀器將促進儀器界又一次新的革命。而且隨著網絡化虛擬儀器進一步融入計算機系統，儀器將不再是一個獨立的主體，而是信息系統的本體。
3 存在的問題和未來發展方向
3.1 存在的問題
實時性網絡化測控系統必須使測量和控制在限定範圍的延時和可靠傳輸，否則可能造成系統不穩 定甚至造成事故。網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，成為廣大工控生產廠商和用戶接收的應用層、用戶層協議，進而形成開放的標準。
操控平臺無關性
網絡化測控系統的網絡化測控特性決定了測控系統體系結構，軟硬體必須網際網路協議化，兼容性強。達到系統的設計和不依賴特定供應商的設備、計算機硬體和軟體技術。使用具有透明性的開發平臺、作業系統和程式語言。
安全性
由於網絡化測控系統的測試數據，控制指令
通過網絡TCP/IP協議傳輸，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、軟硬體進行安全性設計。
3.2 未來發展方向
網絡化測控系統的快速發展必然導致網絡化測控實現技術的不斷發展。各項新技術在網絡化測控領域的應用大大促進了網絡化測控的進程，方便了系統集成，未來的網絡化測控實現技術將遵循以下幾個方向的發展：
測控儀器網絡化網絡化測控必將促使測控儀器網絡化，具備網絡測控功能，實時傳輸測量數據。
網絡化虛擬儀器快速發展網絡技術應用到虛擬儀器領域是虛擬儀器發展的大趨勢，網絡化虛擬儀器充分利用了虛擬儀器的優點，同時實現了網絡化測控。其最終發展將實現「網絡即儀器」。
儀器信息化隨著網絡化虛擬儀器的發展，網絡化虛擬儀器將逐步取代硬體儀器，最終將傳統儀器的功能融入計算機系統，實現儀器成為信息系統的一部分，最終實現儀器信息化。
測控軟體更好的支持網絡化測控基於COM和CORBA及網絡資料庫技術的應用將把B/S和C/S模型推廣到測控領域，使網絡測試節點成為服務的本體，可以響應不同客戶的測控需求。
4 結語
網絡化測控系統利用計算機技術、網絡通信技術、儀表技術、虛擬儀器技術和自動測試技術，實現遠程網絡化測控。本文對網絡化測控系統實現技術進行探討，分析了目前網絡化測控採用的實現技術的各自特點，並對其存在的問題和未來的發展進行了總結。對未來網絡化測控實現技術的發展具有指導意義。
責任編輯：gt
打開APP閱讀更多精彩內容聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴