成都理工大学 应用核技术与自动化工程学院 四川 成都 610059
覃章健
四川拓普数字设备有限公司 四川 成都 610031
杨珣 文彬 杨旻
摘要： 本文介绍了一种基于COM＋技术的大型分布式网络测控系统的设计方案。阐述了用COM＋技术实现分布式网络测控系统的适用性，阐明了系统设计思想和工作原理，并对系统的安全性机制和软件设计作了具体论述。
关键词： COM＋ 测控系统 网络测控系统
中图分类号： TP393
文献标识码： B
Abstract： It gives you a design project of system for large-scale distributed network measurement and control based on COM+. Applicability of using COM+ in design the system is told, thought about the design and the working principle are clarified, and both the security mechanism about the system and the software design are discussed.
Key words： COM＋ measurement and control system network measurement and control system
一.引言
随着计算机技术的发展，基于PC的测控系统越来越广泛地应用在军事、航空航天和工业自动化的各个领域。并且，随着网络技术的迅猛发展，为了满足测控系统互连、测试数据共享和提高测控系统工作的可靠性等方面的需要，网络技术也逐渐地被应用到了测控领域，从而为数据采集、数据分析和数据表达带来了一些新的方法和途径。应运而生，采用什么核心技术，运用哪些软硬件设计思想，实现最优的网络测控系统成了测控技术中值得关注的问题。这里，我们基于COM＋技术，充分利用COM＋的实现分布式应用的功能，提出了一种大型分布式网络测控系统的设计方案。
二.COM＋特点及其对开发分布式网络测控系统的适用性
过去，网络测控系统多使用GPIB总线台式仪器，采用单台仪器设备与计算机连接，在局域网上组建测控网络（其拓扑结构如下图0）。其规模小，总线、设备单一，设计和实现都容易。现在，多总线多种仪器在大至Internet的大型网络上组建成远程网络测控系统成为主要发展趋势。面对如此庞大的系统，必须采用大型分布式网络技术来实现。因此，我们选择了COM＋技术，利用其分布式应用功能，实现我们的大型分布式网络测控系统。
COM＋是COM的新发展，是COM更高层次上的应用。它不再局限于COM的组件技术，而是更注重于分布式网络应用的设计和实现，甚至是Microsoft系统平台策略和软件发展策略的一部分。COM＋技术最鲜明的特点是它可以轻松方便地实现组件对象跨进程、跨计算机、跨网络甚至跨操作系统平台地运行，并且实现这种分布式结构全依靠系统服务本身，开发人员不必考虑系统的基础结构，只需把精力集中在业务逻辑的解决上，就能开发出规模可变、可靠性高的分布式应用程序。这正是选择COM＋技术来设计和开发我们的大型分布式网络测控系统的原因。
大型的网络测控系统一般都是多总线多种仪器连在以太网上的远程测控网络。比如：采用PXI总线仪器、VXI总线模块仪器、GPIB总线台式仪器、SCXI总线调理模块、PC机板卡仪器等多种总线仪器混合互连，构成示波器、信号源、计数器、多用表、数据采集及图象采集等多种仪器的连接，组成集测量、控制和现场监视于一体的Internet远程虚拟仪器网络测控系统平台。面对诸多的测控仪器设备，实现计算机对之的远程控制，远程数据采集，远程管理，较理想的方法是：运用COM＋技术，编写各类软件组件分布式地运行于网络上的各服务器计算机上，服务器实现对各类仪器设备的测控，客户机通过以太网向服务器提出请求访问其控制的仪器设备，由服务器与客户机之间的组件通信把数据或控制传送于客户机与仪器设备之间。
COM＋技术应用于大型分布式网络测控系统中有其明显的优势。首先，其可扩展性强：系统每增加一种子系统即是对主控台增加一种组件，由它封装数据及方法实现和其相关的控制功能，并对于子系统增减设备也即是增减该子系统组件服务器上的相应组件，而对于控制系统的其它部分不用做任何的变化。其次，实时性可靠性好：网络间控制流及数据流的传输相当稳定，一旦形成组件后，Microsoft便为COM+定义了一种访问软件服务的通用方法，也就是说数据及控制信息的传递全由Windows自身管理了起来。还有，可维护性高：COM+对象具有支持多个接口的能力，新增功能时可用添加新的接口的形式来实现；因此在进行软件修改或升级时，对已实现的软件组件，只需修改增加相应接口便可，且对原有的接口不会有任何的损害，因而对整个系统的其它程序也不会有任何的影响。
三.系统结构及工作原理
设备管理服务器可分为域控制服务器和软件组件服务器两种。域控制服务器运行Windows 2000 Server操作系统，作为测控系统网络主服务器，负责管理网络中的所有TCP/IP与其他总线接口转换器设备，如：分配IP地址等。软件组件服务器运行Windows 2000 Professional以上的操作系统，其运行控制各类测控设备仪器的软件组件，用于为客户机提供服务和控制网络中的各类测控设备仪器。
客户机运行Windows 98以上的操作系统，其通过向软件组件服务器提出访问测控设备仪器请求，由服务器从设备仪器中读取数据传给客户机，客户机分析处理数据后再把控制或数据经服务器回传至测控设备仪器。当客户机向服务器发出请求访问某台测控设备时，服务器端会自动启动控制该设备的软件组件，通过软件组件实现客户机与测控设备通信。
域控制服务器、软件组件服务器、客户机仅是逻辑概念，实际上，域控制服务器、软件组件服务器、客户机可以为同一物理设备。
TCP/IP与其他总线接口转换器用于在网络层完成以太网TCP/IP协议和测控设备现场总线RS-232、RS-485、GPIB、并口通信等协议之间的转换，完成以太网和现场总线网络间的互联，实现以太网和现场总线网络之间的数据交换。这样的设备很多，如实现台式仪器GPIB接口与TCP/IP转换的TEK AD-007，实现RS-232、RS-485、并口通信与TCP/IP转换的“网络通”等。
四.系统安全性机制
采用了COM＋技术，系统一般都跨网络运行，因此安全性尤为重要。实际上，COM＋本身也有一套安全性机制。如，基于windows NT的鉴定服务（authentication service）机制。COM＋采用基于角色的安全模型，根据用户的角色访问应用的有关功能模块。COM+可以为每个组件、每个接口或每个方法指定安全角色。
除此之外，也可以另外自行附加一些安全性机制，如采用数据库，在客户端向测控设备通信的过程中，把访问数据库的访问权限附加到此过程中来。设计思想如图1，但还需另设一数据库服务器。工作过程如下述：
当客户端向软件组件服务器发出请求访问之前，首先访问服务器配置数据库，若有权访问服务器配置数据库的某服务器信息条目，就利用该条目信息访问该服务器，否则，客户端无权访问此服务器。
当服务器访问测控设备之前，先得访问测控设备配置数据库，若有权访问测控设备配置数据库的某测控设备信息条目，就利用该条目信息访问该测控设备，否则，客户端无权访问此测控设备。
通过以上两个过程，就给整个网络测控系统再加了一道安全防线。
五.软件系统设计
由于我们的网络测控系统采用了COM＋技术，软件系统开发必然分为服务器端软件组件开发和客户端应用软件开发两个部分。
服务器端软件开发包括两方面的工作：COM组件开发和组件注册安装到COM＋应用程序中。
COM组件一般用visual c++6.0中的ATL COM AppWizard开发，运用它开发COM应用是一件非常简单的事情。网络测控系统中的软件组件的接口有其共性，一般可按如下设计：
为接口添加一个属性RemoteIP，其用来指明测控设备所连接的TCP/IP与其他总线接口转换器的IP地址。
为接口添加三个方法Link()、GetData()和SendData()。Link()方法用于连接服务器和转接器设备。GetData()和SendData()方法分别用来服务器从测控设备接收数据和向测控设备发送数据。
为接口添加一个事件DataArrive()，该事件的触发用于通知服务器，测控设备传送过来的数据已到达，服务器随后接收数据并放入其缓存。
组件注册安装到COM＋应用程序中很简单。以DLL为扩展名的组件注册运用regsvr32.exe命令行程序来完成；以EXE为扩展名的组件注册运行该组件文件并带上参数/RegServer(反注册带参数/UnRegServer)。组件安装到COM＋应用程序中用“控制面板”中的“管理工具”中的“组件服务”图形界面工具可轻松完成。
客户端应用软件开发用于完成应用层的用户逻辑业务。其数据来源正是客户机与激活的远程服务器上的软件组件通信而传回的数据。
六，结束语
基于COM＋技术而设计的网络测控系统，通用性强，可扩展性好，此设计思想适用于大多数系统集成项目，可用于大部分网络控制系统。特别是针对多总线多测控仪器设备的大型网络测控系统，用此技术和设计思想，可大大减小实现难度，缩短开发时间。运用此设计思想和方案，我们为某单位实现了一套大型示波器测试系统，其稳定性、可靠性都很高，效果不错。
