分布式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)綜述

1、分布式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)摘要 計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，為測(cè)試技術(shù)提供了新的技術(shù)方法，將測(cè)試技 術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合， 形成的分布式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)將徹底改變傳 統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)特別是復(fù)雜綜合測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 近年來，基于以太網(wǎng)的工業(yè)控制網(wǎng) 絡(luò)更使測(cè)控網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)融為一體，大大豐富了系統(tǒng)功能，提高了系統(tǒng)性能， 成為分布式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì)。 本文結(jié)合我們一些實(shí)際工作， 簡(jiǎn)要 介紹了分布式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)的發(fā)展過程、 體系結(jié)構(gòu)、 實(shí)現(xiàn)方法和廣泛的應(yīng)用領(lǐng) 域，對(duì)工程應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。測(cè)量（測(cè)試）是信息獲取的基本手段，是信息技術(shù)的源頭。隨著數(shù)字化技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，

2、 測(cè)量技術(shù)、儀器技術(shù)、 數(shù)據(jù)采集技術(shù)更多的利 用計(jì)算機(jī)平臺(tái)或嵌入式結(jié)構(gòu)，它們具有相通的共性技術(shù)，其中包括傳感器技術(shù)、 模擬信號(hào)處理技術(shù)、 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)及軟件技術(shù)等。 網(wǎng)絡(luò)化測(cè) 試技術(shù)則是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 通信技術(shù)高速發(fā)展， 以及對(duì)大容量分布式測(cè)量的 大量需求背景下， 由單機(jī)儀器、 局部的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)到全分布式的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系 統(tǒng)而逐步發(fā)展起來的。單機(jī)測(cè)量?jī)x器是一個(gè)自封閉系統(tǒng)，只能完成單一的測(cè)試功能，一般也提供 RS-232或GPIB接口，可以與本地計(jì)算機(jī)或其他儀器設(shè)備互連，組成自動(dòng)測(cè)試系 統(tǒng)，完成較為復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。 但是，這種局部的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)仍不能滿足分布 式遠(yuǎn)程測(cè)量要

3、求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 測(cè)試任務(wù)日趨復(fù)雜， 對(duì)測(cè)量的要求也越來越高， 如復(fù) 雜大型設(shè)備系統(tǒng)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)， 需要進(jìn)行大容量的多點(diǎn)綜合測(cè)量， 有時(shí)，在獲取測(cè) 量結(jié)果的基礎(chǔ)上，往往還需要進(jìn)行必要的控制，從而構(gòu)成閉環(huán)的綜合測(cè)控系統(tǒng)。 為滿足多點(diǎn)分散測(cè)量需要，早期面向工廠自動(dòng)化的測(cè)試系統(tǒng)多采用420mA模擬信號(hào)傳輸。隨著數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，則采用 RS-485總線連接各現(xiàn)場(chǎng)儀表，由于 其采用差分平衡傳輸， 具有較高的抗干擾特性， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 易于實(shí)現(xiàn)。 但由于其 主-從式結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸效率和可靠性低。而對(duì)于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，則較多的利用 已有的公用電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。 即使在今天， 在簡(jiǎn)單應(yīng)用情況下， 仍不失為一種

4、廉價(jià) 的實(shí)現(xiàn)方案，比如電力部門的部分遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。上述分布式的測(cè)試需求還可以舉出很多例子， 包括軍事和民用兩個(gè)方面， 如 軍事應(yīng)用中的武器試驗(yàn)、 武器裝備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、 數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)、 核爆炸試驗(yàn)、風(fēng) 洞試驗(yàn)、航空航天測(cè)試等；民用方面如鋼鐵、石油、化工等工廠自動(dòng)化，以及智 能建筑（樓宇自動(dòng)化） 、城市基礎(chǔ)設(shè)施（管道、橋梁、機(jī)場(chǎng)、高速公路等）監(jiān)測(cè)、 國(guó)家主要江河水文監(jiān)測(cè)、 氣象監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。 由于測(cè)量數(shù)據(jù)量巨大， 地域高 度分散，加之測(cè)試的實(shí)時(shí)性和可靠性要求以及遠(yuǎn)距離協(xié)同操作的要求， 需要進(jìn)行 大量分布式綜合測(cè)試和并行處理， 傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)已不能勝任， 因而需要對(duì)測(cè)試 系統(tǒng)從體系結(jié)構(gòu)、 數(shù)據(jù)傳

5、輸、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)接口到系統(tǒng)的綜合性能進(jìn)行重新設(shè) 計(jì)、評(píng)價(jià)和測(cè)試。近年來，國(guó)內(nèi)外充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的最新成果， 進(jìn)行分布式網(wǎng) 絡(luò)化測(cè)控技術(shù)的研究和應(yīng)用 5-69-14 ，已成為一大趨勢(shì)。我國(guó)從“九五”期間開始，國(guó)家自然科學(xué)基金委和 863計(jì)劃都支持有相關(guān)的研究課題，特別是 863 計(jì)劃的現(xiàn)代集成制造(CIMS, Contemporary Integrated Manufacturing )主題， 開展面向現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的分布式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)的研究，并取得了一些重要成果。1.分布式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)直接影響到系統(tǒng)的綜合性能。隨著In ternet的普及和應(yīng)用，各

6、企業(yè)都建立了自己的企業(yè)網(wǎng)(Intranet )，并接入到In ternet ，測(cè)試信 息則通過企業(yè)網(wǎng)與外部In ternet互連。因此，基于網(wǎng)絡(luò)化的分布式測(cè)試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)為圖1所示的多級(jí)分層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即由最底層的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、工廠級(jí)、企業(yè)級(jí)至最頂層的In ternet 級(jí)。而各級(jí)之間則參照ISO/OSI RM模型，按照協(xié)議分層的原則, 協(xié)議體系結(jié)構(gòu)。圖1網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)的分級(jí)層次化體系結(jié)構(gòu)在圖1中，各級(jí)功能簡(jiǎn)述如下：現(xiàn)場(chǎng)級(jí)總線用于連接現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和各種智 能儀表，工廠級(jí)用于過程監(jiān)控、任務(wù)調(diào)度和生產(chǎn)管理，企業(yè)級(jí)則將企業(yè)的辦公自 動(dòng)化系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)集成而融為一體，實(shí)現(xiàn)綜合管理。底層的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)入過程

7、 數(shù)據(jù)庫，供上層的過程監(jiān)控和生產(chǎn)調(diào)度使用， 以進(jìn)行優(yōu)化控制，數(shù)據(jù)處理后再提 供給企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫，以進(jìn)行決策管理。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)可以認(rèn)為由底層的現(xiàn)場(chǎng)單元和上層的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 現(xiàn)場(chǎng)單 元可以是多種多樣的，差別很大。如智能傳感器、執(zhí)行器、智能 I/O 模塊、智能 儀表、測(cè)試儀器甚至計(jì)算機(jī)等。 為了能接入現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)， 它們都需要有相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng) 網(wǎng)絡(luò)接口功能，一旦接入現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，它們即成為網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。企業(yè)級(jí)和工廠級(jí)網(wǎng)絡(luò)一般采用高速以太網(wǎng)( Fast Ethernet )，而現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò) 則有多種選擇方案，如傳統(tǒng)的 RS-485(簡(jiǎn)單測(cè)試任務(wù)情況下)、專用的現(xiàn)場(chǎng)總線 (Fieldbus )以及通用的以太網(wǎng)

8、(Ethernet )等， 因而也就有基于不同現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng) 絡(luò)的測(cè)試系統(tǒng)。 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)在很大程度上決定了整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的性能， 因此，應(yīng) 根據(jù)測(cè)試任務(wù)和要求、 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元類型、 性價(jià)比以及后續(xù)的技術(shù)支持和維護(hù)等 綜合考慮。上述網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)的分級(jí)層次化體系結(jié)構(gòu)是一種開放的全分布式結(jié)構(gòu)， 現(xiàn) 場(chǎng)單元具有自治功能， 可以直接相互通信， 使得測(cè)控功能分散化， 并縮短了信息 通路，從而提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能和可靠性。 各級(jí)之間也可運(yùn)行不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議， 通過Gateway (這里指通用的通信控制器)進(jìn)行路由選擇和協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)異構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)的可互操作性( Iinteroperability )、互連性( Inte

9、rconnection )和互用 性。2 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的測(cè)試技術(shù)九十年 代以 后在北美和 歐洲興起 的面向工業(yè)測(cè)試 現(xiàn)場(chǎng) 的現(xiàn) 場(chǎng)總 線技術(shù) ( Fieldbus ) 1 在國(guó)外已得到很好的應(yīng)用，這主要因?yàn)槠浔旧砭褪欠?wù)于現(xiàn)場(chǎng) 的專用總線， 能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的特殊要求， 如總線供電、 本質(zhì)安全防爆等， 并 提供有專用的軟件開發(fā)工具。當(dāng)然，各種不同的現(xiàn)場(chǎng)總線在性能上有所不同，如CAN總線主要用于離散控 制系統(tǒng)，Profibus主要用于過程控制，HART用于一次儀表，而基金會(huì)總線 FF 和Lon Works則可適用于各種應(yīng)用對(duì)象。國(guó)外許多公司都推出了具有現(xiàn)場(chǎng)總線接 口的傳感器、 執(zhí)行器和各種智能儀

10、表， 更推動(dòng)了以太網(wǎng)控制系統(tǒng) (FCS， Fieldbus Control System )的應(yīng)用 23 。但是，底層的現(xiàn)場(chǎng)總線與上層的以太網(wǎng)互連時(shí)， 必須經(jīng)過專門的網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn) 行協(xié)議轉(zhuǎn)換， 一定程度上將影響網(wǎng)絡(luò)通信效率。 而且現(xiàn)場(chǎng)總線帶寬一般較低， 對(duì) 要求較高的實(shí)時(shí)性場(chǎng)合難以勝任。 此外， 由于多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)共存， 未能實(shí)現(xiàn) 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(以后也難以統(tǒng)一) ，加之技術(shù)的復(fù)雜性以及依賴進(jìn)口的價(jià)格因素，在 國(guó)內(nèi)的應(yīng)用并不多。3 基于工業(yè)以太網(wǎng)的測(cè)試技術(shù)九十年代中后期， 國(guó)內(nèi)外利用業(yè)已成熟的以太網(wǎng)技術(shù)， 對(duì)基于以太網(wǎng)的工業(yè) 測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究和實(shí)踐 5613 ，國(guó)外對(duì)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)高速以太網(wǎng)的研究則

11、大約始于 1997 年。盡管對(duì)以太網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)有不同的看法，但一般認(rèn)為應(yīng)是一種 較好的解決方案， 并具有很好的發(fā)展前景， 是未來現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展的方向。 原現(xiàn)場(chǎng) 總線廠家如 FF(Foundation Fieldbus) 、 Profibus 、 ControlNet 等都在組織研究 基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議， 其中，基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線 H2(Foundation Fieldbus H2) 標(biāo)準(zhǔn)引人注目。另外，1998年底成立的美國(guó)IAONA組織(Industrial Automation Open Networking Alliance )主要研究以太網(wǎng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。正如文獻(xiàn) 4 指出的，“

12、以太網(wǎng)無處不在” (Ethernet Everywhere) ，可以應(yīng) 用于企業(yè)的各級(jí)網(wǎng)絡(luò)。3 1 以太網(wǎng)測(cè)試技術(shù)的優(yōu)勢(shì)采用以太網(wǎng)作為工廠底層的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)， 具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 首先，由于 以太網(wǎng)技術(shù)成熟，實(shí)現(xiàn)起來比較容易，豐富的以太網(wǎng)產(chǎn)品如10M/100M集線器、交換機(jī)，接入設(shè)備的以太網(wǎng)卡，互連設(shè)備的網(wǎng)關(guān)、路由器、網(wǎng)橋、中繼器等可以 直接選用。 另外，以太網(wǎng)比現(xiàn)場(chǎng)總線具有更高的帶寬， 而且還可以較容易地升級(jí) 到100M甚至1000M高速以太網(wǎng)，其可靠性也較高，因而底層網(wǎng)絡(luò)可以采用不可 靠的UDP協(xié)議通信，進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)效率。將現(xiàn)場(chǎng)以太網(wǎng)、 企業(yè)內(nèi)部網(wǎng) Intranet 與 Interne

13、t 集成，非常方便測(cè)試系統(tǒng) 的維護(hù)，因?yàn)檫B接在底層以太網(wǎng)的智能儀表等具有即插即用( PnP功能，而且 用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)直接操作它，從而通過FTP、SMTP HTTP等真正 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)置、遠(yuǎn)程測(cè)量、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程校準(zhǔn)、遠(yuǎn)程故障診斷和遠(yuǎn)程報(bào)警等， 真正實(shí)現(xiàn)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)的無縫接口以及測(cè)試系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作。另外，以太網(wǎng)測(cè)試技術(shù)可以及時(shí)吸取以太網(wǎng)技術(shù)的最新成果， 從而促進(jìn)其發(fā) 展。3 2 以太網(wǎng)測(cè)試技術(shù)的實(shí)時(shí)性盡管以太網(wǎng)的突出優(yōu)勢(shì)， 還是有人提出以太網(wǎng)不適合于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的反對(duì)意 見，這主要是針對(duì)以太網(wǎng)在工業(yè)控制中的實(shí)時(shí)性和可靠性。 關(guān)于以太網(wǎng)測(cè)試技術(shù) 的實(shí)時(shí)性研究，可以見諸國(guó)內(nèi)外的大量報(bào)

14、道 712 。確實(shí)，由于以太網(wǎng)采用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 CSMA/C的非確定性，不能滿足響 應(yīng)時(shí)間的嚴(yán)格實(shí)時(shí)性要求， 但采用交換式以太網(wǎng)和相應(yīng)的改進(jìn)措施， 可以滿足絕 大多數(shù)應(yīng)用要求。 實(shí)際上，實(shí)時(shí)性只是一個(gè)相對(duì)概念， 應(yīng)根據(jù)具體對(duì)象加以分析， 確定真正所需要的采 樣時(shí)間， 以兼 顧網(wǎng)絡(luò)性能 (QoS,network Quality of Service )和控制性能( QoP, control Quality of Performance)9 ， 比如，若采樣時(shí)間較快， 可以提高控制性能， 但是由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量則很大， 加大了網(wǎng) 絡(luò)通信負(fù)荷， 降低了網(wǎng)絡(luò)性能， 而網(wǎng)絡(luò)性能的下降最終又影響控制性能

15、， 甚至使 整個(gè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)癱瘓。因此，根據(jù)需要，選擇合適的采樣時(shí)間非常重要。實(shí)際上， 對(duì)于一些高速測(cè)量場(chǎng)合， 由于試驗(yàn)過程非常短暫， 一般由測(cè)量(數(shù) 據(jù)采集)系統(tǒng)的硬件將試驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來后，再通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。比如， 一個(gè)50MHz采樣的高速測(cè)量系統(tǒng)，若分辨率為 8bit，如果要實(shí)時(shí)傳輸，則將產(chǎn) 生400Mbps的數(shù)據(jù)流，即使是一對(duì)一的網(wǎng)絡(luò)傳輸，其要求的網(wǎng)絡(luò)帶寬也要高于 400M這是難以實(shí)現(xiàn)的，因此也不存在絕對(duì)的實(shí)時(shí)測(cè)量。而對(duì)于工廠自動(dòng)化，一般為較低速的閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)，以太網(wǎng)是完全可以滿足要求的。3 3 以太網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)的安全性以太網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)開放性也帶來了安全性問題，由于通過 Internet

16、可以直接 操作底層以太測(cè)控網(wǎng)，應(yīng)避免其從 Internet 上的有意或無意的攻擊和破環(huán)。考 慮到以太網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)的分級(jí)結(jié)構(gòu)， 其安全性設(shè)計(jì)也應(yīng)是分級(jí)進(jìn)行的。 首先，測(cè)試 網(wǎng)是企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的子網(wǎng)， 受企業(yè)網(wǎng)保護(hù)， 企業(yè)網(wǎng)則通過防火墻與 Internet 隔離， 其次，在工廠級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)也有相應(yīng)的保護(hù)措施。這些措施包括：用戶身份驗(yàn)證、 密碼、過濾技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控等。另外，對(duì)于遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸，一般則需要經(jīng)過數(shù)據(jù)加密處理 。3 4 嵌入式 TCP/IP 應(yīng)用基于以太網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用關(guān)鍵是， 首先要設(shè)計(jì)具有以太網(wǎng)接口的現(xiàn) 場(chǎng)智能儀表， 國(guó)外這類產(chǎn)品已較多， 而且針對(duì)分布式測(cè)控系統(tǒng)中的智能儀表、 智 能變送

17、器也有專門的接口標(biāo)準(zhǔn)，即 IEEE145112 。將集成了以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層 的網(wǎng)絡(luò)接口芯片與智能儀表的 CPU接 口，即可賦予智能儀表的以太網(wǎng)接口功能。 而國(guó)外一些大的公司則往往將 CPU與網(wǎng)絡(luò)接口芯片及大容量存儲(chǔ)器集成為專用 器件(ASIC)，并封裝TCP/IP等協(xié)議和小型嵌入式操作系統(tǒng)，如日本計(jì)算機(jī)工業(yè) 株式會(huì)社(JCI)采用了其自行開發(fā)的32位RISC ASIC芯片F(xiàn)alcon，設(shè)計(jì)出小巧、 高速(10/100BASE)、高性能的打印服務(wù)器17，該芯片的設(shè)計(jì)技術(shù)也可應(yīng)用于工 業(yè)智能儀表。而 Iotech 公司則開發(fā)有帶以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)記錄儀 18 。嵌入式應(yīng)用的另一關(guān)鍵問題是， 對(duì) TCP/

18、IP 協(xié)議的適當(dāng)裁剪， 由于 TCP/IP 協(xié) 議族非常龐雜，因此只能有選擇性的裁剪。另外，對(duì)TCP和UDP的選擇，通過實(shí) 驗(yàn)測(cè)試，我們認(rèn)為，在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)以太網(wǎng)中，特別是實(shí)時(shí)性要求較高的情況下采用 UDP更 好。3 5 現(xiàn)有儀器的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)對(duì)于大量的現(xiàn)有智能儀表(不具備以太網(wǎng)接口) ，雖然不能直接應(yīng)用于以太 網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)，但是，它們一般都具備RS-232/422/485或420mA標(biāo)準(zhǔn)接口，因此， 只要設(shè)計(jì)一塊協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊， 將這些原來的標(biāo)準(zhǔn)接口轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)接口即可。 比 如，我們采用386DXCPU和RTL8019開發(fā)的RS-232與以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換接口模塊8， 已成功實(shí)現(xiàn)了與HP34420A數(shù)字多用

19、表的連接。因此，這種轉(zhuǎn)換模塊不僅可以擴(kuò) 展工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)儀表的以太網(wǎng)絡(luò)接口， 也可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室， 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有儀器的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng) 用。4 分布式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)的軟件開發(fā)當(dāng)然離不開網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境， 網(wǎng)絡(luò)操作 系統(tǒng)主要有： Windows NT UNIX LINUX NetWare MacOS等，對(duì)于開發(fā)環(huán)境， 現(xiàn)成的組態(tài)軟件是一種方便的選擇， 可以很好的工作于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控環(huán)境， 但一般與 外部連接的功能較差。 對(duì)于自行開發(fā)， 如現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)則需要采用其專用的開發(fā) 工具。而NI公司的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái) LabWindows/CVI和LabVIEW也是一種較好 的選擇，它們都具有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)

20、通信功能。在分布式異構(gòu)環(huán)境下的測(cè)試系統(tǒng)， 特別是集成制造系統(tǒng)中， 通常采用分布式 軟件組件方式， 實(shí)現(xiàn)各集成平臺(tái)上對(duì)數(shù)據(jù)的透明訪問 (不依賴于操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù) 格式)，目前，較流行的分布式軟件組件對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)有：CORBA(Common ObjectRequest Border Architecture) DCOM(Distributed ComponentObject Model) RMI(Remote Method Invocation)，其中，CORBAT用最多。采用 CORBA技術(shù)將 已有的測(cè)試系統(tǒng)按功能劃分并進(jìn)行封裝， 封裝后的測(cè)試系統(tǒng)即成為一組可供調(diào)用 的CORB服務(wù)對(duì)象。在CORBAJ

21、象上，則通過具有CORBA接 口的智能代理Age nt 構(gòu)建分布式測(cè)試系統(tǒng)，各CORB與 Age nt之間通過ORB(Object Request Broker， 對(duì)象請(qǐng)求中介 )編程接口。這種以軟件組件代替硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)分布式異構(gòu)環(huán)境 下的測(cè)試系統(tǒng)的可重用 可移植 可互操作性和即插即用， 已成為一個(gè)重要的研 究和應(yīng)用方向。5 結(jié)束語在廣泛的測(cè)試領(lǐng)域， 分布式網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)必將得到更廣泛深入的應(yīng)用。 我國(guó)經(jīng)過多年 的實(shí)踐證明， 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的底層網(wǎng)絡(luò)舍棄專用的現(xiàn)場(chǎng)總線， 而更多的采用以太網(wǎng)技術(shù)， 發(fā)展工業(yè) 以太網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)更符合我國(guó)國(guó)情。通過 Internet 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，并實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)、企業(yè)辦

22、公自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的集 成，從而全面提高企業(yè)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的效率。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線數(shù)據(jù)通信也逐漸得到廣泛應(yīng)用，它可以不受 Internet 接 入條件的限制。 比如法國(guó) Wavecom 公司開發(fā)的無線通信模塊 19可通過 RS-232 與各種數(shù)據(jù) 終端 DTE (計(jì)算機(jī)或智能儀表)連接，通過GSM900M/1800M 網(wǎng)絡(luò)以短信 (Short Message)的方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使用非常方便。該公司還提供有 GPRS 通信模塊。為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用的需要，國(guó)外許多大學(xué)都開始在本科高年級(jí)和 研究生中開設(shè)相應(yīng)的新的課程 15 ，我們認(rèn)為這是十分必要的。分布式

23、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用面非常廣的綜合技術(shù)， 涉及信息收集、 信息處理、 信 息傳輸?shù)确矫妫缇W(wǎng)絡(luò)化測(cè)量、網(wǎng)絡(luò)化儀器、網(wǎng)絡(luò)化控制、網(wǎng)絡(luò)化制造、遙測(cè)、遙控、遙信 以及大學(xué)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教育 16 等，此外，網(wǎng)絡(luò)化家電產(chǎn)品也必將走向千家萬戶，新一代 IPv6 協(xié)議將得到廣泛應(yīng)用，因此，該技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)：No.5,pp.9-13,1999自動(dòng)化與儀表，Engineering, vol.46,1沈?qū)W東，王蔚然，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)綜述，東北電力技術(shù)，2劉 曙 光 ， 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 技 術(shù) 的 進(jìn) 展 與 展 望 ， Vol.15,No.3,pp.1-6,20003Harrold, D., “ Ethernet Everywhere”, ControlNo.6 p.46-8, 50, 52, Jun.19994徐 皚 冬 等 ， 基 于 以 太 網(wǎng) 的 工 業(yè) 控 制 網(wǎng) 絡(luò) ， 信 息 與 控 制 ， Vol.29,No2,pp.182-186,2000.45趙偉等，網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量技術(shù)與儀器發(fā)展的新趨勢(shì)，電測(cè)與儀表，Vol.37,No415,pp.5-9,2000.76杜 承 烈 等 ， 分 布 式 測(cè) 試 環(huán) 境 下 的 實(shí) 時(shí) 通 信 研