基于TCP／IP的多數據流傳輸測控系統的設計與實(shí)現

摘要：為保證子測控設備的獨立測量、狀態(tài)監控和實(shí)時(shí)數據的同步傳輸，設計基于TCP／IP的多數據流傳輸測控系統，對需求參數進(jìn)行測量，采用基于多重事件的網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、數據采集技術(shù)及基于隊列的多數據同步處理技術(shù)，利用現有的局域網(wǎng)資源，實(shí)現設備的控制，實(shí)現數據的實(shí)時(shí)獲取、存儲，數據流整合，實(shí)現信息、資源及任務(wù)的綜合共享及管理。該系統經(jīng)長(cháng)期運行，穩定可靠，達到了設計的要求。
關(guān)鍵詞：測控系統；TCP／IP；多數據流；多重事件；數據隊列

0 引言
隨著(zhù)工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)現場(chǎng)的規模越來(lái)越大，幾臺甚至十幾臺計算機在不同的地理位置完成不同的工業(yè)測量或控制任務(wù)，體現出網(wǎng)絡(luò )化、集成化、分布化、節點(diǎn)智能化發(fā)展的趨勢，伴隨而來(lái)的是數據源的增多和設備監控復雜度的增加，為此設計一種多數據流網(wǎng)絡(luò )傳輸測控系統。本系統以TCP／IP技術(shù)為基礎而搭建的網(wǎng)絡(luò )測控平臺，實(shí)現了分布式的多臺計算機的信息交互和設備控制，具有簡(jiǎn)單、高效、實(shí)時(shí)性高等優(yōu)點(diǎn)。

1 系統原理與組成
多數據流傳輸測控系統可以分為：數據源設備模塊、數傳與實(shí)時(shí)處理模塊、遠程控制臺模塊、控制臺設備模塊、前端單片機采集設備模塊五個(gè)部分。系統組成如圖1所示。在這個(gè)測控系統中各個(gè)測控部分相對獨立，可完成電壓、電流等多種參數的采集；結果以多個(gè)數據流方式發(fā)送到數據與實(shí)時(shí)處理設備或控制臺設備實(shí)時(shí)接收存儲和處理，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把數據傳送到遠程控制臺監控界面；遠程控制臺監控界面完成對前端數據的顯示與綜合，以便對前端設備狀態(tài)進(jìn)行分析。圖1中，數據源設備和數傳與實(shí)時(shí)處理設備之間采用TCP協(xié)議，數據源設備為服務(wù)器端(Server)，數傳與實(shí)時(shí)處理設備為客戶(hù)端(Client)，客戶(hù)端向服務(wù)器請求數據成功后，將多個(gè)服務(wù)器提供的數據流進(jìn)行存儲、綜合和發(fā)送到遠程控制臺。數傳與實(shí)時(shí)處理設備同遠程控制臺之間采用UDP協(xié)議通信。與此同時(shí)，用戶(hù)通過(guò)遠程控制臺發(fā)送控制命令到控制臺設備，完成對控制臺設備遠程命令控制，控制臺設備完成動(dòng)作后將通過(guò)RS 422串行通信接口將接收到的單片機測控模塊的采集信號轉用網(wǎng)絡(luò )接口發(fā)送回遠程控制臺?？刂婆_設備和遠程控制臺設備之間采用UDP協(xié)議通信。

下面分別介紹多數據流傳輸測控系統五個(gè)主要部分的基本組成及功能。
1．1 數據源設備模塊和單片機模塊
數據源設備模塊和單片機采集模塊以?xún)蓚€(gè)獨立模塊作為前端數據采集設備。數據源設備為數傳與實(shí)時(shí)處理設備提供多路TCP數據流，單片機為控制臺設備提供串口數據幀。
1．2 數傳與實(shí)時(shí)處理模塊
數傳與實(shí)時(shí)處理模塊的系統框圖如圖2所示。

數傳與實(shí)時(shí)處理模塊作為客戶(hù)端，數據源設備計算機作為服務(wù)器端。二者通過(guò)交換機連接到網(wǎng)絡(luò )上，基于TCP協(xié)議與數據源設備模塊進(jìn)行多數據流通信，數據以二進(jìn)制文件格式寫(xiě)入到本地磁盤(pán)。接收完成一次完整數據(定長(cháng)TCP流數據)后將用戶(hù)感興趣的部分數據進(jìn)行整合為一個(gè)數據幀，通過(guò)UDP協(xié)議方式發(fā)送到遠程控制臺的監控界面。同時(shí)用戶(hù)也可通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)選擇多條碼流的部分數據進(jìn)行本地數據曲線(xiàn)圖形顯示或數據柱狀圖形顯示。