數(shù)字化時(shí)代計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的應(yīng)用研究

【摘要】 為數(shù)字化時(shí)代計(jì)算機(jī)通信技術(shù)更加廣泛地運(yùn)用，本文以遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)應(yīng)用為例對(duì)計(jì)算機(jī)通信技術(shù)進(jìn)行研究，提出計(jì)算機(jī)通信技術(shù)硬件及軟件設(shè)計(jì)，以期為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞】 數(shù)字化時(shí)代 計(jì)算機(jī)通信 硬件 軟件設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)主要特征具有實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性與瞬變性等三大共同特點(diǎn)，隨著當(dāng)今各類寬帶網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用技術(shù)規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域的范圍不斷在擴(kuò)大.各類新型計(jì)算機(jī)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所必須需要所跨越到的寬帶網(wǎng)絡(luò)地域及其覆蓋地域范圍都越來越廣大，結(jié)構(gòu)上也都越來越豐富復(fù)雜，這一切就也必然地要求了我們應(yīng)不斷大膽的努力探索并發(fā)展適應(yīng)更多時(shí)代技術(shù)發(fā)展更新變化的新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，保證通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全可靠、高效、穩(wěn)定的正常運(yùn)行。

一、 相關(guān)概述

（一） 數(shù)字化概述

1999年，美國(guó)麻省理工學(xué)院在建立計(jì)算機(jī)通信技術(shù)中，首次在通信中提出無(wú)線電和數(shù)字化系統(tǒng)，然后在這一系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將各個(gè)物品通過一系列的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及終端進(jìn)行連接，所有物品在經(jīng)過計(jì)算機(jī)通信技術(shù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)后，使用者可以在計(jì)算機(jī)中對(duì)物品的使用信息進(jìn)行收集和修改，這可能是最初的移動(dòng)計(jì)算機(jī)通信技術(shù)概念的首次提出。

（二） 計(jì)算機(jī)通信技術(shù)與精度測(cè)量

計(jì)算機(jī)通信技術(shù)精度提高是實(shí)現(xiàn)工業(yè)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控的重要一個(gè)技術(shù)參數(shù)。現(xiàn)如今的高精度重復(fù)坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備主要都以采用高精度激光定位跟蹤儀進(jìn)行測(cè)量工作為主，激光定位跟蹤儀用于重復(fù)坐標(biāo)測(cè)量時(shí)定位測(cè)量精度一般較高，且激光重復(fù)坐標(biāo)測(cè)量時(shí)定位跟蹤功能選擇較多。為了得到最后的測(cè)量以及數(shù)據(jù)分析結(jié)果，還必須有專門的測(cè)試作業(yè)人員在測(cè)試工作完成的基礎(chǔ)之上及時(shí)做好對(duì)各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)的后期處理，以此保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可信服性，從現(xiàn)階段實(shí)際情況來看，僅可以對(duì)單一測(cè)量物品進(jìn)行測(cè)試。激光運(yùn)動(dòng)跟蹤儀由于設(shè)備制作成本相對(duì)較高，且往往不利于廣泛應(yīng)用于多通道工位測(cè)量物品的同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。

二、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)應(yīng)用

（一）系統(tǒng)架構(gòu)

工業(yè)應(yīng)用定位重復(fù)自動(dòng)定位精度系統(tǒng)測(cè)試控制系統(tǒng)有多個(gè)終端模塊構(gòu)成，其中重要模塊包括以下3種：自動(dòng)檢測(cè)控制模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理模塊。其中，檢測(cè)控制模塊主要在無(wú)線通信設(shè)備的運(yùn)行支持下向監(jiān)控終端發(fā)送需要測(cè)量的各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)，以此得到初步的數(shù)據(jù)報(bào)表，將基于所測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)精度曲線顯示出來，獲取初步測(cè)量數(shù)據(jù)值，在此基礎(chǔ)之上完成整個(gè)測(cè)量監(jiān)控工作任務(wù)。

（二）工作原理

如下如圖3所示的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試控制系統(tǒng)，其中1為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)控制裝置、2為現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)器、3為現(xiàn)場(chǎng)控制處理單元、4為小型自動(dòng)控制器、5為無(wú)線通信設(shè)備、6為現(xiàn)場(chǎng)圖像顯示裝置、7為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)終端。在對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之時(shí)，所用處理方式主要是基于傳統(tǒng)的自動(dòng)測(cè)量處理方式，可大致對(duì)其作如下概括：在具體的運(yùn)行空間命令下，示教器在指定位置對(duì)機(jī)器進(jìn)行連接，同時(shí)，示教機(jī)器對(duì)指定位置進(jìn)行反復(fù)多次操作，執(zhí)行對(duì)各次指定位置以及數(shù)值的測(cè)量任務(wù)，并將與位置相關(guān)的各項(xiàng)信息記錄下來，完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理。最后，在無(wú)線終端設(shè)備具有的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能的支持下，將事先采集好的各項(xiàng)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)向有線終端服務(wù)器傳輸，終端服務(wù)器與顯示器和屏幕建立連接，接收到的采集數(shù)據(jù)可以通過顯示器與屏幕顯示出來，由需要的人員對(duì)實(shí)時(shí)測(cè)量圖像進(jìn)行觀看，達(dá)到對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量過程的實(shí)時(shí)與高效監(jiān)控目的。

（三）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本款產(chǎn)品系統(tǒng)內(nèi)主要所采用到的控制器件均是采用基于B&R標(biāo)準(zhǔn)的X1X20系列的緊湊型小型化微控制器。本套視頻系統(tǒng)所需要的采集視頻數(shù)據(jù)時(shí)所能用到的總線通信總線接口方式即為S/RS232串行總線通信。RS232 通信其接口定義為圖4。

相較于傳統(tǒng)感應(yīng)器通過對(duì)數(shù)據(jù)的探測(cè)完成對(duì)它們的傳輸任務(wù)這一通信方式而言，RS232口串行總線通信方式存在著一定的不同。實(shí)際上，傳統(tǒng)傳感器系統(tǒng)所具備的對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采集的能力大多也是基于0V或小于40 V信號(hào)電平的模擬電路輸出，在傳感器對(duì)電信號(hào)模擬或信號(hào)輸入處理的過程中，存在計(jì)算錯(cuò)誤和采集效率等問題，數(shù)據(jù)精度較低。該通信系統(tǒng)傳感器接線圖如圖5所示。

傳輸過程中的通信數(shù)據(jù)有其固定的參數(shù)：速度為115200BIT/S，最大傳輸通道的長(zhǎng)度不會(huì)超過8BIT，沒有奇偶度校準(zhǔn)試驗(yàn)位存在，停止數(shù)據(jù)有固定的長(zhǎng)度，為1BIT。在任何一個(gè)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序中，均為其進(jìn)行一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送指令的添加，通過對(duì)某一對(duì)應(yīng)字符串的讀取，完成對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送，并通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換處理用最終的發(fā)送數(shù)據(jù)將其表示出來。

（四）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.數(shù)據(jù)采集

控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)采集處理程序在一般情況下都會(huì)以狀態(tài)機(jī)的形式而出現(xiàn)，圖6所示為數(shù)據(jù)采集通信過程示意圖。根據(jù)該圖，控制器會(huì)在最初將串口通信指令下達(dá)給傳感器或者是相關(guān)控制部件，接收讀到串口的數(shù)據(jù)處理過程與數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸過程相似。

在控制器與數(shù)據(jù)處理終端之間，所有數(shù)據(jù)的傳輸采用的都是無(wú)線通信方式，提高了其數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，?jiǎn)化了布線方式所要帶來的布線復(fù)雜度，增強(qiáng)了系統(tǒng)操作的便捷度。

2. 界面設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)終端，針對(duì)某一具體機(jī)型，執(zhí)行測(cè)量任務(wù)，測(cè)量次數(shù)一共為30次，得到如表1所示計(jì)算結(jié)果。

進(jìn)一步圍繞此系統(tǒng)所測(cè)數(shù)據(jù)以及基于激光跟蹤儀的數(shù)據(jù)，對(duì)它們的具體測(cè)試結(jié)果作相應(yīng)比較，得到如表2所示比較分析結(jié)果。

對(duì)比結(jié)果顯示，兩者平均測(cè)量值為 14UM 。由于激光跟蹤器的精確度可達(dá)0. 1UM ，證明測(cè)量結(jié)果有著較高的準(zhǔn)確性，對(duì)應(yīng)的，本系統(tǒng)能夠進(jìn)行2UM的測(cè)量。由于需要對(duì)實(shí)際機(jī)器重復(fù)精度進(jìn)行控制，大約在101mm的水平，這又進(jìn)一步意味著此系統(tǒng)能夠符合大多數(shù)機(jī)器的測(cè)試需要。

三、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

（一）SCADA運(yùn)用

SCADA 是一種結(jié)構(gòu)在 PC 之上的自動(dòng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)。有一點(diǎn)需要承認(rèn)，即應(yīng)用領(lǐng)域不同，需要的功能同樣會(huì)有差異表現(xiàn)出來，不過可對(duì)其基本特征作如下概括：具有圖形界面;可以對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬;能夠?qū)?shí)時(shí)與歷史趨勢(shì)線顯示出來;警報(bào)系統(tǒng);數(shù)據(jù)獲取和記錄;報(bào)表的輸出等。

（二）OPC標(biāo)準(zhǔn)

OPC簡(jiǎn)化了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)，對(duì)于不同的總線系統(tǒng)而言，相互之間可能存在不兼容的問題，這會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的交換形成制約，作為一種通用的標(biāo)準(zhǔn)接口，OPC能夠很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)此類問題的解決，為數(shù)據(jù)的多樣性提供很好的保證，在管理模式的切換上，基于OPC標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)靈活性更高。

（三）軟件配置

最初，需要執(zhí)行對(duì)OPC服務(wù)器端的信息配置任務(wù)：

[ConfigigPath]

Path=

[ConfigFiles]

Files=1

CFgFile0=KingView.OPC.Server_Monitor.opcs

[Logging]

LogFile=KingView.OPC.Server.log

LogMode=Mains

MaxFileSize=100

TimeStamp=Time+Date

LineLength=512

其次，我們應(yīng)對(duì)所監(jiān)控的設(shè)備做變量映射，其代碼文本如下所示：

<OpcIterns>

<Group Name=“OPC”>

<OPC Name=“OPC.lamp” Type=“UI1” Is Vector=“False” ElementCount=“1” ElementAddress=“false” AccessRights=“read/write” WriteResponse=“false”IsManual=“false”ManualValue=“”IsProtected=“false”/>

四、結(jié)束語(yǔ)

在數(shù)字化時(shí)代的影響下，傳統(tǒng)制造業(yè)模式已經(jīng)愈發(fā)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展要求的滿足，在此背景下，工程測(cè)量機(jī)器得以產(chǎn)生并得到了廣泛的應(yīng)用，其在機(jī)器監(jiān)控以及數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域發(fā)揮著不容忽視的重要作用。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外通信技術(shù)以及無(wú)線監(jiān)控技術(shù)等的發(fā)展實(shí)際情況，同時(shí)，把握現(xiàn)代化工業(yè)機(jī)器的發(fā)展走向，對(duì)計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究，為計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的應(yīng)用提供了參考。

作者單位：陸沁昆? ? 中國(guó)民用航空西北地區(qū)空中交通管理局甘肅分局

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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