2.5　网络化液压测试系统

2.5.1　概述

智能仪器、虚拟仪器等微机化仪器的应用使组件集中和分布式测试系统变得更加容易，但是集中式测试系统越来越满足不了复杂、分散地域和海量数据的测试任务的需求，组建分布式、网络化的测试系统显得非常必要。以Internet为代表的计算机网络正迅猛发展，随着网络信道容量的扩大，网络传输速度将不再成为网络应用的障碍。计算机技术、传感器技术、数据库技术、网络技术与测试技术的有机结合，使网络化、分布式测试系统的组建更为方便。

网络化仪器是一种基于计算机的自动化测试仪器，它是将计算机、外设和通信线路等硬件资源以及大型数据库、程序、数据、文件等软件资源纳入网络，以实现资源的共享。它在任何地点、任意时间都能够获取测试信息。因此，网络化仪器已远远超出了传统独立仪器的范畴，也不是传统独立仪器的简单组合，而是融入了全新现代测量技术——网络化测量技术。网络化仪器的概念是对传统测量仪器概念的突破，是虚拟仪器与网络技术相结合的产物。与其他行业一样，测试技术也必将在网络时代发生革命性变化。测试系统网络化是把测试系统与计算机网络相结合，构成信息采集、传输、处理和应用的综合网络。

随着计算机技术、网络通信技术的不断拓展，21世纪的仪器概念将是一个开放的系统概念。以PC机和工作站为基础，通过组建网络构成实用的测试系统，提高测试效率、共享信息资源，已成为现代测试仪器发展的方向。从某种意义上说，计算机网络也就是通用的仪器网络。如果在液压测试系统中有更多不同类型的智能设备也像计算机和工作站一样成为网络的节点联入网络，比如，各种智能仪器、虚拟仪器等，它们充分利用目前已比较成熟的Internet功能，并拓宽其应用的范围。继“计算机就是仪器”“软件就是仪器”概念后，“网络就是仪器”的概念确切地概括了仪器的网络化发展趋势。

在网络化液压测试系统的环境条件下，测试人员可通过液压测试现场的普通仪器设备，将测得的被测对象数据通过网络传输给异地的精密测量设备或高档次的微机化仪器去分析、处理，实现测量信息的共享，并可掌握网络节点处信息的实时变化趋势；此外，也可通过具有网络传输功能的仪器将数据传至现场。采用网络化的液压测量技术、使用网络化仪器，可显著提高液压测量功效，有效降低监测、测试工作的人力和财力投入，缩短液压测试工作的周期。

2.5.2　基于现场总线技术的网络化液压测试系统

（1）结构

随着工业生产的发展，需要的测试点和测试参数越来越多，使得液压测试系统变得庞大而复杂，传统的分散型测试仪器已不能适应需要。现场总线是用于过程自动化和制造自动化的现场设备或仪表互连的现场数字通信网络，它嵌入在测试系统的各种传感器、仪表和设备中。基于现场总线技术的网络化液压测试系统的构成如图2-24所示。现场总线面向工业生产现场，主要用于实现生产/过程领域的基本测控设备（现场级设备）之间以及与更高层次测试设备（车间级设备）之间的互联。现场级设备指的是最低层次的控制、监测、执行和计算设备，包括传感器、控制器、智能阀门、微处理器和存储器等各种类型的工业仪表产品等。

（2）特点

与传统测控仪表相比，现场总线网络技术具有如下特点：

①开放式互联网络　现场总线为开放式互联网络，它不仅可与同层网络相连，使从最底层的传感器和执行器以及上层的监控/管理系统均通过现场总线网络实现互联，同时还可进一步通过上层监控/管理系统连接到企业内部网。挂接在现场总线上的传感器以及其他设备都有标准数字化总线接口，遵守统一的通信协议。因此，不同厂家的产品具有互操作性，实现“即插即用”，不必在硬件和软件上作任何修改就可构成所需的控制回路，形成开放式控制系统。

②并行连接结构　采用并行连接方式，一对传输线一般可连接20台设备，双向传输多个信号，接线简单，工程周期短，安装费用低，维护容易，彻底弥补了传统仪表单元一台仪器、一对传输线只能单向传输一个信号的缺陷。

③全数字化通信　由于传统仪表采用模拟信号传输，因此往往需要提供辅助的抗干扰和提高精度的措施，而现场总线采用数字信号实现数据的测控，抗干扰能力强，精度高。

④操作性好　操作员在控制室即可了解各测试单元的运行情况，且可以实现对各测试单元的远程参数调整、故障诊断和控制过程监控。

⑤综合功能强　现场总线测试单元是以微处理器为核心构成的智能测试单元，可同时提供检测、变换和补偿功能，实现一机多用。

⑥组态灵活　由于现场总线为开放型，因而用户组态十分简便。不同厂商的设备既可互联也可互换，现场测试设备间可实现互操作。通过进行结构重组，还可实现系统任务的灵活调整。

2.5.3　面向Internet的网络化液压测试系统

（1）结构

以Internet为代表的计算机网络的快速发展和相关技术的日益完善，突破了传统液压测试技术的时空限制和地域限制，Internet拥有的硬件资源和软件资源正越来越广泛地应用于现代液压测试技术中。基于Internet的液压测试系统利用嵌入式系统作为现场平台，实现对需测数据的采集、传输和控制，并以Internet作为数据信息的传输载体，且可在远端PC机上观测、分析和存储测试数据与信息。典型的基于Internet的液压测试系统结构如图2-25所示。

图中现场智能仪表单元通过现场级测试网络与企业内部网Intranet互联，而具有Internet接口的网络化测试仪器通过嵌入于其内部的TCP/IP协议直接与企业内部网相连接，使得测试系统在数据采集、信息发布、系统集成等方面都以企业内部网络为依托。将测试网和企业内部网及Internet互联，便于实现测试网和信息网的统一。在这种测试网络中，网络化仪器设备充当着网络中独立节点的角色，信息可通过网络传输至所及的任何领域，使实时、动态（包括远程）的在线测试成为现实。

（2）特点

高性能、高可靠性、低成本的网关、路由器、中继器及网络接口芯片等网络互联设备的不断进步，促进了Internet、不同类型测试网络及企业网络间的互联。利用现有Internet资源而不需要建立专门的拓扑网络，使组建液压测试网络、企业内部网络以及它们与Internet的互联都十分方便。

应用Internet的具有开放性的互联通信标准，使Internet成为基于TCP/IP协议的开放系统，从而能方便地与外界连接，尤其是与Internet连接。Internet已开始对传统的液压测试技术产生越来越大的影响，基于网络化、模块化、开放性等原则，液压测试网络由传统的集中模式转变为分布模式，成为具有开放性、可互操作性、分散性、网络化、智能化的现代液压测试系统。网络的节点上不仅有计算机、工作站，还有智能测试仪器仪表，测试网络有与信息网络相似的体系结构和通信模型。比如目前测试系统中迅速发展的现场总线，它的通信模型和OSI模型对应，将现场的智能仪表和装置作为节点，通过网络将节点连同控制室内的仪器仪表和控制装置联成有机的液压测试系统，使液压测试网络的功能远大于系统中各独立个体功能的总和。