设备远程实时监测系统的研究陈新宇1　周锋2　王丽华1　荀东升31.天津科技大学2.天津电气传动设计研究所3.天津普辰电子公司 摘要:论述了基于Internet的设备远程实时监测系统的实现方法,采用虚拟仪器技术,研究了以D ataSocket 和A ctiveX技术来实现远程设备运行状态参数的传输和显示,以德国进口的大型珩磨机为例,采用C lient2serv2 er(C S)模式,实现了设备的远程实时监测和简单的故障诊断。

关键词:远程监测　数据采集　C S模式Study on Rea l-ti m e M on itor i ng Syste m for Re m ote Equ ip m en tChen X inyu　Zhou Feng　W ang L ihua　Xun Dongsheng Abstract:T he m ethods of real ti m e monito ring fo r remo te equi pm ent are discussed based on virtual instru2 m ents(V I).A new m ethod of data trans m issi on and disp lay of running status of the equi pm ent is studied by D ataSocket and A ctiveX techno logy.T ake ger m an i m po rted grinding m ach ine fo r examp le,the real2ti m e moni2 to ring system fo r the remo te equi pm ent is realized in client2server(C S)mode.Keywords:remo te monito ring　data acquisiti on　client2server(C S)mode1　概述网络测控是融合通信网络技术、自动化测控技术、计算机技术的一门前沿应用学科。

实现测控技术网络化的实用意义至少有以下3点。

1)有利于降低测控系统的成本。

利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的检测设备联系在一起,使昂贵的硬件、软件在网络内得以共享,减少设备的重复投资。

2)有利于实现远距离测量和控制。

通过网络,一台计算机采集的数据可以立即传输到另一台计算机;操作人员也可以在另一台计算机控制这台计算机的采集及输出。

3)有利于实现设备的远距离诊断和维护。

特别是进出口设备,如果能实现基于In ternet跨国的远程监测和诊断,将大大降低维修费用。

因此,网络测控是当今测控技术发展的方向。

2　实现原理与构成2.1　实现原理设备远程监测的原理是:用户连接到网络上,通过远程访问的客户程序发送客户身份验证信息和与远程主机连接的要求,远程主机的服务器端程序验证客户身份,如果验证通过,就与客户建立连接,并向用户发送验证通过和已建立连接的信息。

这时,用户便可以通过客户端程序监控或向远程主机发送要执行的指令,而服务器端程序则执行这些指令,然后把执行的结果传递给客户端,并在客户端按一定规则显示出来。

远程控制软件一般为C S模式,即客户 服务器模式。

这种模式包含2个部分:一个客户端程序,一个服务器端程序。

使用前需要将客户端程序安装到主控端计算机上,将服务器程序安装到被控端计算机上。

2.2　系统的硬件构成设备远程监测系统根据被测设备的配制而异,通常系统组成如图1所示。

有些设备本身具有联网能力,可以直接接入网络;而大多数设备不具备这样的接口,因此,一般须通过传感系统将被测设备运行状态转换成电量,信号调理单元将转换的电信号进行适当的处理(诸如放大、调制、滤波等),直到便于计算机数据采集和处理,服务器通过In ternet将信息传输到网上,并传输到远程监84　电气传动　2005年　第35卷　第2期设备远程实时监测系统的研究　测端,监测端根据此信息可以对检测数据进行分析和监测,并判断和了解远程设备的工作状态。

图1　设备远程监测系统构成原理图2.3　系统的软件构成远程监测及控制系统的基础是数据传输,包括测量数据的传输及控制命令的传输。

因此,如何保证数据准确高效地传输是本系统实现的关键所在。

D ataSocket 是N I 公司提供的一项软件技术,它通过网络传送测试数据就如同向一个文件中写入信息一样方便。

可以使用D ataSocket 组建一个远端的测试节点,在该节点上运行应用程序完成数据采集、数据分析和控制等任务,并利用D ataSocket 提供的功能通过网络将测试数据发送回本地PC 节点。

借助它可以在不同的应用程序和数据源之间共存数据。

D ataSocket 还可以访问本地文件及H T T P 和FT P 服务器上的数据,D ataSocket 为底层通信协议提供了一致的A P I ,编程人员无需为不同的数据格式和通信协议编写具体的程序代码。

而且通常这些数据源分布在不同的计算机上。

D ataSocket 使用一种增强数据类型来交换仪器类型的数据,这种数据类型包括数据特性(如采样率、操作者姓名、时间及采样精度等)和实际测试数据。

可以看出,D ataSocket 是面向高层应用、非常适合测控领域使用的网络技术。

D ataSocket 控件包含以下3个工具。

1)D ataSocket A ctive Con tro l ——连接数据源和数据库,并使其共享数据的元件。

因为它是一种A ctive 控件,可以用它在VB 、V C ++、Bo r 2land 和D elp h i 的A ctiteX 环境中开发数据应用程序。

2)D ataSocket Server ——在2个应用程序间采用D ST P 协议进行数据通信和交换。

在服务器端运行了D ataSocket Server 后,当在客户端运行基于D ataSocket A P I 的应用程序时,就可以使诸如In ternet 这样的网络连接是可访问的。

3)D ataSocket Server M anager ——用以对D ataSocket Server 进行配置。

通过配置,可以进行对用户的读、写等权限的授予和取消,并且可以选择是否支持多用户。

基于In ternet 的信息传递可以遵循TCP 和UD P 两种数据传输协议进行,其中TCP 是面向联接的,可以保证数据传输的完整性和正确性。

设备的远程监测需要得到完整准确的测量数据,因此适于采用TCP 协议进行数据的传输。

美国N I 公司的D ataSocket 技术实现了基于In ternet 的网络测控功能。

D ataSocket 遵循TCP IP 协议,并对底层进行了高度封装,只需要U RL和所需传输的数据,即可通过因特网进行实时的数据传输。

3　基于D ataSocket 技术的远程监测控制系统的实现 基于D ataSocket 的远程监测控制系统模型如图2所示。

图2　基于D ataSocket 远程监测及控制模型 安装有PC I 8333多功能数据输入输出卡的计算机上运行D ataSocket 服务器,可放在工作环境较恶劣、不适合工作人员现场操作的地方。

作为远程监测控制的C lien t 端则完全取得对现场计算机的控制权。

C lien t 端向ServerSocket 发送采集指令,并将采集参数传递给Server ,Server 接到采集命令后,根据接收到的参数信息进行采集。

采集完毕将采集数据写入D ataSocket 服务器。

C lien t 端自动从D ataSocket 服务器获得数据。

Server 只传递原始数据,对数据处理全部在C lien t 端进行。

当需要输出时,C lien t 端可向Server 发送输出指令,并设置输出的电压值。

以德国进口的大型珩磨机为例,实现了设备的远程监测,德国进口的大型珩磨机本身具有并行的输出接口,可以通过数据采集卡与计算机通信,PC I 8333多功能数据卡实现对珩磨机的数据采集。

采集程序用L abw indow s CV I 开发,用户端用V isual C ++和Com ponen ts 2.0开发,异地2台计算机分别运行服务器程序和客户程序,图3和图4分别为服务器端和客户端运行时的界面。

94　设备远程实时监测系统的研究电气传动　2005年　第35卷　第2期　图3　服务器端的数据采集图4　客户端的数据显示4　结论远程监测及控制系统有着很好的发展前景。

从试验结果来看,本系统在局域网中能够达到很好的效果,而在In ternet 上的实现效果则取决于网络带宽。

随着光纤宽带的发展,远程监测及控制系统将得到广泛的应用。

参考文献1　张毅刚,乔立岩编著.虚拟仪器软件开发环境L ab W indow s CV I 6.0.北京:机械工业出版社,20022　李建文,朱名铨.监测设备网上实时监测研究.航空精密制造技术,2003,1(39):36～39收稿日期:2004201215修改稿日期:2004212211(上接第30页)∃e (K )=e (k )-e (k -1)(3)K m =0,当e (k )>K k F s 时1,当e (k )<K k T s 时式中:K p 为比例系数;T 为采样周期;T i 为积分时间常数;T d 为微分时间常数;F s 为张力设定值;F p (k )为第k 次张力采样值;K k 为控制系数(由调试时确定);K m 为积分作用系数;u (k )为控制器输出信号;e (k )为偏差信号;∃e (k )为偏差信号增量。

采用该算法,既保证了积分的作用,又减少了超调量,使控制性能有较大的改善。

保证在整个生产过程中,张力F 变化始终控制在允许范围内。

张力检测分析图如图8所示。

图8　张力检测分析图 信号采集及处理模块。

完成张力信号的数据采集、数字滤波及数值运算,为控制处理模块实时提供数据。

张力信号计算算法如下:G =F 1co s Η1+F 2co s Η2+W当F 1=F 2=F ,Η1=Η2=Η时G =2F co s Η+W 式中:W 为受力轮自重。

键盘程序模块。

完成键盘扫描,接收键入的各种键信号后送相关程序处理,键盘由数字键、功能键组成。

显示模块。

根据主程序的协调与控制,完成设定值的显示,张力值的动态实时显示。

5　结束语琴弦张力控制系统的研制成功和使用,使原来的机械式琴弦生产设备在整体结构变化不大的情况下,增加较少的投资即可增强设备的自动化水平,使操作更方便,产品一致性也更好,最终使产品的合格率明显提高。

参考文献1　鲍小南.单片机基础.杭州:浙江大学出版社,20022　刘国荣.计算机控制技术与应用.北京:机械工业出版社,19983　余人杰.计算机控制技术.西安:西安交通大学出版社,1989收稿日期:2003208227修改稿日期:20042102155　电气传动　2005年　第35卷　第2期设备远程实时监测系统的研究　。