基于myDAQ的远程多对象控制系统的设计方案

0 引言

近年来，随着因特网的日益普及和网络远程控制技术的发展，利用网络对实验室或者工业现场中控制对象进行远程控 制，已经越来越受到重视，应用范围也越来越广泛。以Internet为基础的远程控制方式，可以避免现场环境对用户的不良影响，不需要建立特殊的操作站或 者辅设专用线路，而是直接利用现有的网络设施提供的价格低廉的通信线路作为系统构架，硬件设备投资少，大大降低了远程控制系统的成本。与传统的控制技术相 比，基于网络的多对象远程控制系统利用计算机作为网络信号传输终端，不仅能够延长控制器与被控对象之间的空间距离，而且具有较高的故障诊断能力，安装与维 护简单，可以提高系统的灵活性和可靠性。而且控制网络技术正向体系结构的开发性网络互联方向发展，开放性控制网络具有标准化、可移植性、可扩展性和可操作 性。

NI myDAQ是美国国家仪器有限公司(NI)推出的一款便携式仪器，在轻巧的组成结构中集成了8款最常用的软件仪器，而且配有USB即插即用功能，可针对各 种测量进行快速方便的采集与显示，方便了控制信号的输入输出。NI myDAQ将软件与硬件集合成了一个整体。硬件上myDAQ集成多达20路的信号通道，其中包含了8路数字I/O、4路模拟I/O口以及示波器、数字万用 表、各类电源和 伯德图分析仪，一方面可以方便的利用这些数据通道采集被控对象状态信息、发送控制命令，另一方面还可以将实验结果借助于虚拟仪器形象化的表达出来。在软件 上myDAQ的开发采用图形化系统设计软件LabVIEW进行编程设计，利用集成化、形象化、模块化的图形编程方式可以快速方便的编制出实验程序。采用 LabVIEW的基于Web发布工具可以方便的实现网页的远程发布，为远程控制提供了可能。本项目研究的"基于myDAQ的远程多对象控制系统"可实现随时随地通过网络访问该平台完成交流电机、直流减速电机、伺服电机、倒立摆、步进电机、电阻炉的相关控制和任意切换，极大的方便了教学及实验需要。

1 系统的整体设计与工作流程

基于Internet的远程控制系统的模式主要有C/S(Client /Server)结构、B/S(Brower/Server)和C/S/B(Client/Server/Brower)结构。C/S/B常用于大型的集 散控制系统的发布和远程控制，适用于虚拟仪器测控系统。C/S模式适合于局域网环境，但是使用用户数量有限，系统扩展维护较为复杂、软件的开发成本也较 高。B/S模式下，主要由现场过程控制实验装置、远程实验代理服务器、Web服务器、数据库服务器、远程实验工作站等组成，通过实验室的以太网和 Internet将它们连接起来。B/S模式具有客户端数量不受限制、软件开发相对简单、系统扩展维护简单等优点。所以，本设计选择B/S模式。

该 系统主要由3大部分组成：远程客户端、本地服务器端、现场被控端。其中又以现场被控端的设计最为复杂。远程客户端是一台连入因特网的计算机。本地服务器端 是一台装有Web服务器的主机，该主机需要安装LabVIEW及相关驱动的软件。该主机是使远程客户端和本地服务器端进行通信的桥梁。现场被控端又细分为 三部分：信号源扩展及切换控制平台、多对象驱动控制台(直流减速控制台、交流电机控制台、伺服电机控制台、步进电机控制台、倒立摆控制台、电阻炉控制台)、摄像头监控。

该远程控制系统完成后，实验者可以通过任意一台接入因特网的计算机来登录远程控制系统。通过链接进入整个 系统的网址，验证操作者的身份后进行操作，此时要求本地服务器端相关的LabVIEW软件及VI程序是打开的。操作者进入运行界面后可选择对应的控制台进 行远程控制。当选择某一个控制台时本地服务器就会将相应的命令信号通过串口和采集卡分别送到信号源扩展及切换控制平台上的单片机和myDAQ，这样myDAQ就会切换到对应的控制平台上，此时该平台上的所有信号也和myDAQ连通了，从而有效地进行相关控制。其工作流程如图1所示。

2 本地服务器

本地服务器主要包括实验室服务器(Lab Server)和服务代理端(Service Broker)，是实验系统的基础，是连接实验客户端和实验仪器设备的桥梁。服务器为用户构建一个远程实验交互平台，负责整个系统的任务调度和网络管理等 工作。系统采用B/S模式，绝大部分运算和处理功能在Web服务器端实现。

远程控制的发布实现过程如下：通过开启Lab-VIEW的Web服务器，可以在网页上发布LabVIEW程序，使本地或远程的客户端计算机可以实时浏览或控制Web服务器中的远程面板，实现生产环境的远程控制。

使 用LabVIEW的Web发布