基于tcp-ip的多數(shù)據(jù)流傳輸測控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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1、基于TCP/IP的多數(shù)據(jù)流傳輸測控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于TCP/IP的多數(shù)據(jù)流傳輸測控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)摘要：為保證子測控設(shè)備的獨(dú)立測量、狀態(tài)監(jiān)控和實時數(shù)據(jù)的同步傳輸，設(shè)計基于tcp/ip的多數(shù)據(jù)流傳輸測控系統(tǒng)，對需求參數(shù)進(jìn)行測量，采用基于多重事件的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)及基于隊列的多數(shù)據(jù)同步處理技術(shù)，利用現(xiàn)有的局域網(wǎng)資源，實現(xiàn)設(shè)備的控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時獲取、存儲，數(shù)據(jù)流整合，實現(xiàn)信息、資源及任務(wù)的綜合共享及管理。該系統(tǒng)經(jīng)長期運(yùn)行，穩(wěn)定可靠，達(dá)到了設(shè)計的要求。關(guān)鍵詞：測控系統(tǒng)；tcp/ip；多數(shù)據(jù)流；多重

2、事件；數(shù)據(jù)隊列引言隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)場的規(guī)模越來越大，幾臺甚至十幾臺計算機(jī)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(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、集成化、分布化、節(jié)點(diǎn)智能化發(fā)展的趨勢，伴隨而來的是數(shù)據(jù)源的增多和設(shè)備監(jiān)控復(fù)雜度的增加，為此設(shè)計一種多數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)傳輸測控系統(tǒng)。本系統(tǒng)以tcp/ip技術(shù)為基礎(chǔ)而搭建的網(wǎng)絡(luò)測控平臺，實現(xiàn)了分布式的多臺計算機(jī)的信息交互和設(shè)備控制，具有簡單、高效、實時性高等優(yōu)點(diǎn)。1系統(tǒng)原理與組成多數(shù)據(jù)流傳輸測控系統(tǒng)可以分為：數(shù)據(jù)源設(shè)備模塊、數(shù)傳與實時處理模塊、遠(yuǎn)程控制臺模塊、控制臺設(shè)備模塊、前端

3、單片機(jī)采集設(shè)備模塊五個部分。系統(tǒng)組成如圖1所示。在這個測控系統(tǒng)中各個測控部分相對獨(dú)立，可完成電壓、電流等多種參數(shù)的采集；結(jié)果以多個數(shù)據(jù)流方式發(fā)送到數(shù)據(jù)與實時處理設(shè)備或控制臺設(shè)備實時接收存儲和處理，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程控制臺監(jiān)控界面；遠(yuǎn)程控制臺監(jiān)控界面完成對前端數(shù)據(jù)的顯示與綜合，以便對前端設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析。圖1中，數(shù)據(jù)源設(shè)備和數(shù)傳與實時處理設(shè)備之間采用tcp協(xié)議，數(shù)據(jù)源設(shè)備為服務(wù)器端(server)，數(shù)傳與實時處理設(shè)備為客戶端(client)，客戶端向服務(wù)器請求數(shù)據(jù)成功后，將多個服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)流進(jìn)行

4、存儲、綜合和發(fā)送到遠(yuǎn)程控制臺。數(shù)傳與實時處理設(shè)備同遠(yuǎn)程控制臺之間采用udp協(xié)議通信。與此同時，用戶通過遠(yuǎn)程控制臺發(fā)送控制命令到控制臺設(shè)備，完成對控制臺設(shè)備遠(yuǎn)程命令控制，控制臺設(shè)備完成動作后將通過rs422串行通信接口將接收到的單片機(jī)測控模塊的采集信號轉(zhuǎn)用網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送回遠(yuǎn)程控制臺?？刂婆_設(shè)備和遠(yuǎn)程控制臺設(shè)備之間采用udp協(xié)議通信。下面分別介紹多數(shù)據(jù)流傳輸測控系統(tǒng)五個主要部分的基本組成及功能。1.1數(shù)據(jù)源設(shè)備模塊和單片機(jī)模塊數(shù)據(jù)源設(shè)備模塊和單片機(jī)采集模塊以兩個獨(dú)立模塊作為前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備。數(shù)據(jù)源設(shè)備為數(shù)傳與實

5、時處理設(shè)備提供多路tcp數(shù)據(jù)流，單片機(jī)為控制臺設(shè)備提供串口數(shù)據(jù)幀。1.2教傳與實時處理模塊數(shù)傳與實時處理模塊作為客戶端，數(shù)據(jù)源設(shè)備計算機(jī)作為服務(wù)器端。二者通過交換機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)上，基于tcp協(xié)議與數(shù)據(jù)源設(shè)備模塊進(jìn)行多數(shù)據(jù)流通信，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制文件格式寫人到本地磁盤。接收完成一次完整數(shù)據(jù)(定長tcp流數(shù)據(jù))后將用戶感興趣的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行整合為一個數(shù)據(jù)幀，通過udp協(xié)議方式發(fā)送到遠(yuǎn)程控制臺的監(jiān)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?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行本地數(shù)據(jù)曲線圖形顯示或數(shù)據(jù)柱狀圖形顯示。1.3遠(yuǎn)程控制臺模塊遠(yuǎn)程

6、控制臺負(fù)責(zé)對數(shù)傳與實時處理模塊、控制臺模塊的網(wǎng)絡(luò)喚醒和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，以及完成對遠(yuǎn)程設(shè)備電源的相關(guān)操作。遠(yuǎn)程控制臺接收相鄰模塊的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀(包括數(shù)傳與實時處理模塊對多數(shù)據(jù)流進(jìn)行整合的數(shù)據(jù)幀和控制臺模塊轉(zhuǎn)發(fā)的單片機(jī)采集數(shù)據(jù)幀)，對控制臺發(fā)送網(wǎng)絡(luò)控制幀(完成參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)開啟關(guān)閉、板卡操作、串口操作等任務(wù))，采用udp協(xié)議進(jìn)行通信。1.4控制臺設(shè)備模塊控制臺設(shè)備模塊由cpci工控計算機(jī)和繼電器板卡組成。供電電源繼電器卡采用nipxi-256416路5aspst開關(guān)模塊，它是大功率繼電器卡，可進(jìn)行電源輸入和電源備份；

7、斷電及轉(zhuǎn)電控制信號繼電器卡采用adlinkpxi-790116路通用spdt開關(guān)模塊，可進(jìn)行電源的控制切換。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及外部接口關(guān)系如圖3所示。系統(tǒng)采用agilentn6700系列模塊電源供電，控制臺由rs422串行通信接口連接到單片機(jī)測控模塊、網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程控制臺。為通信的穩(wěn)定可靠，控制臺與遠(yuǎn)程控制臺間的千兆以太網(wǎng)通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為光纖連接?？刂婆_接受遠(yuǎn)程控制臺的控制，對來自單片機(jī)采集模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼及顯示并傳向遠(yuǎn)程控制臺，通信采用udp協(xié)議。2軟件設(shè)計與實現(xiàn)2.1多重事件方式實現(xiàn)網(wǎng)口及串口通信控制臺模

8、塊需要接收遠(yuǎn)程控制臺的遠(yuǎn)程控制命令幀和來自rs422串行通信接口(與單片機(jī)采集模塊相連)的串行數(shù)據(jù)，并把串行數(shù)據(jù)打包成既定格式udp數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)送到遠(yuǎn)程控制臺，為此控制臺軟件需建立后臺管理器(ctconmanager)來開啟網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控線程、串口監(jiān)控線程兩個獨(dú)立線程進(jìn)行監(jiān)控網(wǎng)口和串行口。二者流程圖如圖4所示。軟件需要把串口數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換為udp數(shù)據(jù)幀發(fā)送，所以網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控線程采用等待多重事件的方式來處理由wsacreateevent函