虛擬儀器環(huán)境下PXI總線遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)研究

DataSocket由兩個主要部分組成，即DataSocket API和DataSocket Sever。DataSocket API提供獨(dú)立的接口，用于不同語言平臺內(nèi)部多種數(shù)據(jù)類型通讀;DataSocketSever通過自己內(nèi)部對TCP/IP的優(yōu)化和管理簡化了Internet通訊方式。

DataSocket封裝了網(wǎng)絡(luò)底層通信協(xié)議，對外提供資源定位接口和功能調(diào)用接口，通過資源定位符(URL)對數(shù)據(jù)的傳輸目的地進(jìn)行定位，讀數(shù)據(jù)時為源地址，寫數(shù)據(jù)時為目的地址。在資源定位符中標(biāo)明了數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)標(biāo)識和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)變量。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 DataSocket資源定位符的結(jié)構(gòu)示意圖

DataSocket在讀數(shù)據(jù)文件時支持Text、txt、wave和dsd格式;在寫數(shù)據(jù)文件時僅支持Text和dsd格式，它支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有字符型、整型、布爾型及數(shù)組型等。

DataSocket支持的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議包括:DSTP(DataSocketTransportProtocol)傳送方式，HTTP傳送方式，F(xiàn)TP傳送方式，OPC(Windows OLE for Pr ocess Control)傳送方式，Windows logos 傳送方式以及Local file傳送方式。本系統(tǒng)采用DSTP協(xié)議方式，這是DataSocket技術(shù)專門支持的通信協(xié)議，可以傳輸各種類型的數(shù)據(jù)，同時滿足了實(shí)時性和安全性的指標(biāo)要求。具體實(shí)驗(yàn)過程中，系統(tǒng)以多功能轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺為監(jiān)測對象，信號由傳感器經(jīng)信號經(jīng)調(diào)理電路調(diào)理，利用NI公司的PXI-6040E數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，進(jìn)入由PXI-8176控制器構(gòu)成的服務(wù)器里，存儲原始數(shù)據(jù)。將編寫的網(wǎng)絡(luò)通信程序(DataSocketWrite、DataSocketRead)分別裝入現(xiàn)場計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，通過校園局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

2.2 基于G Web Sever的遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)

G Web Sever可以將LabVIEW環(huán)境下設(shè)計(jì)的虛擬儀器前面板發(fā)布到Intranet或Internet上，結(jié)合LabVIEW提供的CGIVis和CGIAnimations編程工具，可以在瀏覽器中實(shí)現(xiàn)啟動、停止、參數(shù)傳遞、密碼保護(hù)等用戶交互功能，以靜態(tài)圖像(snap)和動態(tài)圖像(monitor)顯示所發(fā)布的VI，對試驗(yàn)對象進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。在將程序發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上之前可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的權(quán)限設(shè)置以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性。系統(tǒng)工作于遠(yuǎn)程監(jiān)控狀態(tài)時的界面如圖4所示。

圖4 使用瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控

3 系統(tǒng)的特點(diǎn)

3.1系統(tǒng)特點(diǎn)

系統(tǒng)通過PXI測試平臺和LabVIEW的編程環(huán)境來實(shí)現(xiàn)。PXI無論從機(jī)械性能、電氣特性還是軟件及價(jià)格方面都有其獨(dú)特的優(yōu)勢;LabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境功能強(qiáng)大，界面友好，操作簡單直觀。因此，本系統(tǒng)充分利用二者的優(yōu)勢，具備了以下應(yīng)用特點(diǎn):

(1)實(shí)現(xiàn)采樣通道的同步和系統(tǒng)實(shí)時性。目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)雖然已經(jīng)非常成熟，但是互聯(lián)網(wǎng)所采用的技術(shù)基本上都是異步的，而對于實(shí)時性要求較高的測控系統(tǒng)，傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)已經(jīng)不能夠滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效性和可靠性傳輸。利用PXI的觸發(fā)總線則可以實(shí)現(xiàn)多通道的同時采集，并且保持很高的采樣速率;可以實(shí)現(xiàn)同步幾個不同PXI模塊上的同一操作，或者通過一個PXI模塊可以控制統(tǒng)一系統(tǒng)中其他模塊上一系列操作的時間順序。為了準(zhǔn)確地響應(yīng)正在被監(jiān)控的外部異步事件，可以將觸發(fā)從一個模塊傳給另一個模塊。

(2)傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)需要相關(guān)人員自己制作外圍的信號調(diào)理電路板和控制電路板，該系統(tǒng)提供了SCXI信號調(diào)理模塊，不但可以用于信號調(diào)理，還可以利用其I/O口來實(shí)現(xiàn)控制，這樣就省去了大量的工作，并且結(jié)構(gòu)簡單，兼容性強(qiáng)，可靠性好。

(3)由嵌入式的控制器組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一方面是管理系統(tǒng)的客戶機(jī)，又是現(xiàn)場測試設(shè)備的主控機(jī)。測試系統(tǒng)嵌入Internet技術(shù)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程測量、調(diào)控和數(shù)據(jù)共享。

(4)系統(tǒng)模塊采用統(tǒng)一總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，易于擴(kuò)展，兼容性好;設(shè)備維護(hù)簡單，開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低;技術(shù)更新速度快。

(5)系統(tǒng)軟件界面直觀，利于分析、診斷和報(bào)警;開放性、可移植性好。

3.2有待解決的問題

(1)遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷通過網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，對大量的實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)必須進(jìn)行處理和取舍。如何保證傳輸必要和充分的振動、溫度等信息是一個核心技術(shù)問題。

(2)系統(tǒng)現(xiàn)有的診斷機(jī)制只能對一些常見故障做出分析，如何完善該機(jī)制使之成為開放式診斷專家系統(tǒng)也是有待解決的問題。

4 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)化的測控系統(tǒng)是未來測控技術(shù)的必然發(fā)展方向，它的靈活性、實(shí)時性和開放性對測控技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生極大的推動作用。本文利用LabVIEW開發(fā)的基于PXI總線的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)的深入，基于虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測量網(wǎng)絡(luò)會發(fā)揮越來越廣泛的作用。