基于TCP/IP的多數據流傳輸測控系統的設計與實現
摘要:為保證子測控設備的獨立測量、狀態監控和實時數據的同步傳輸,設計基于TCP/IP的多數據流傳輸測控系統,對需求參數進行測量,采用基于多重事件的網絡通信技術、數據采集技術及基于隊列的多數據同步處理技術,利用現有的局域網資源,實現設備的控制,實現數據的實時獲取、存儲,數據流整合,實現信息、資源及任務的綜合共享及管理。該系統經長期運行,穩定可靠,達到了設計的要求。
關鍵詞:測控系統;TCP/IP;多數據流;多重事件;數據隊列
0 引言
隨著工業的發展,工業現場的規模越來越大,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測量或控制任務,體現出網絡化、集成化、分布化、節點智能化發展的趨勢,伴隨而來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絡傳輸測控系統。本系統以TCP/IP技術為基礎而搭建的網絡測控平臺,實現了分布式的多臺計算機的信息交互和設備控制,具有簡單、高效、實時性高等優點。
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、數傳與實時處理模塊、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部分。系統組成如圖1所示。在這個測控系統中各個測控部分相對獨立,可完成電壓、電流等多種參數的采集;結果以多個數據流方式發送到數據與實時處理設備或控制臺設備實時接收存儲和處理,并通過網絡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進行分析。圖1中,數據源設備和數傳與實時處理設備之間采用TCP協議,數據源設備為服務器端(Server),數傳與實時處理設備為客戶端(Client),客戶端向服務器請求數據成功后,將多個服務器提供的數據流進行存儲、綜合和發送到遠程控制臺。數傳與實時處理設備同遠程控制臺之間采用UDP協議通信。與此同時,用戶通過遠程控制臺發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,控制臺設備完成動作后將通過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絡接口發送回遠程控制臺。控制臺設備和遠程控制臺設備之間采用UDP協議通信。
下面分別介紹多數據流傳輸測控系統五個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兩個獨立模塊作為前端數據采集設備。數據源設備為數傳與實時處理設備提供多路TCP數據流,單片機為控制臺設備提供串口數據幀。
1.2 數傳與實時處理模塊
數傳與實時處理模塊的系統框圖如圖2所示。
數傳與實時處理模塊作為客戶端,數據源設備計算機作為服務器端。二者通過交換機連接到網絡上,基于TCP協議與數據源設備模塊進行多數據流通信,數據以二進制文件格式寫入到本地磁盤。接收完成一次完整數據(定長TCP流數據)后將用戶感興趣的部分數據進行整合為一個數據幀,通過UDP協議方式發送到遠程控制臺的監控界面。同時用戶也可通過手動或自動選擇多條碼流的部分數據進行本地數據曲線圖形顯示或數據柱狀圖形顯示。
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