基于以太网的涡流测试系统

　　近年来,网络化浪潮席卷全球。如何将包括涡流仪等测控仪器接入互联网,实现信息共享和远程控制成为人们关注的话题。传统的测控总线,如RS232和RS485等很好地解决了仪器的互联互通问题,并得到广泛应用。但该类总线是专门为工业目的设计的,无法很好地解决因特网的接入问题。TCP/IP(Transmission Control Protocol/InternetProtocol)是当今广泛使用的网络协议。随着互联网的发展,TCP/IP已成为计算机网络协议事实上的标准。下面介绍以TCP/IP协议的以太网(Eth2ernet)为基础的测控总线,解决涡流仪的互联和互联网的接入问题。

　　1　系统介绍

　　1.1　以太网的特点

　　以太网的特点是①网络节点数多,同一局域网内最多可容纳1 024个节点。②传输介质丰富,可采用同轴电缆和非屏蔽双绞线等。③抗干扰能力强。④传输距离远,根据传输介质不同,传输距离为几百米到几千米。⑤网络产品丰富,兼容性好,性价比高。这些特点使以太网运用于测控系统的优势越来越明显。

　　测试系统设计方案中每台涡流仪配有网络接口,可组成以太局域网,该网可通过交换机和路由器等直接接入因特网。网络结构如图1所示。

　　由图1可知,局域网既作为涡流仪器的测控总线,又是互联网的一个子网。由于涡流仪器直接接入互联网,因此,监控主机既可以是局域网内的一台机器,也可以是接入互联网的一台远程主机。

　　1.2　通信机制

　　涡流仪运行后进入监听状态,接到主机发来的命令后开始检测,并将测量数据打包发送到监控主机。两者之间的通讯可采用的协议有TCP和UDP(User Data Protocol)。TCP协议是基于连接的协议,在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接;UDP协议面向“非连接”,即在正式通信前不必与对方先建立连接,不管对方状态就直接发送,因而速度较快。

　　在测控系统中,涡流仪与监控主机的数据及时传输非常重要,为此系统选用UDP协议。涡流仪将采集的数据及相关参数按UDP协议打包后发送;监控主机从网络上接收到UDP包后,进行拆包,取出相关数据进行处理(如显示和存储等)。

　　涡流仪要完成的相关工作包括①初始化。根据接收到的数据采集参数(如采集频率、采集点数、通道数和增益等),初始化涡流仪。②数据采集。涡流仪连续采集来自探头的涡流数据。③编码。按预定的格式将采集的数据进行格式转换。④打包。格式转换后的数据按照UDP协议被打包(UDP协议缺省包大小为512byte,最大可达64 kbyte)。⑤传输。在建立一个UDP会话后,UDP包被发送到监控主机。

　　监控主机要完成的相关工作包括①发送指令。给涡流仪发送参数和指令。②接收。从网络上接收UDP协议包。③拆包。按照UDP协议还原传输数据。④解码。按预定的格式还原采集数据。⑤数据处理。将还原的涡流数据进行必要的处理(如滤波)和显示。