基于LabVIEW的数控机床网络测控系统--网络通信关键技术研究 （一）

　　4.2.2 DataSocket技术

　　在LabVIEW中实现网络通信的最简单方法就是DataSocket.由于DataSocket可以应用于任何编程环境，而且支持多种协议(PSP、DSTP、OPC、LOOKOUT、HTTP、FTP和文件访问)。DataSocket是一种编程技术，它简化了网络计算机之间尤其是现场数据的交换。DataSocket技术是一种面向测控领域的网上实时数据交换编程技术，DataSocket技术基于Microsoft的COM和ActiveX技术，对TCP/IP协议进行高度封装，它包括了通用资源定位符URL (UNIform Resource Locator)和文件格式等技术规范。它能大大简化Internet网上计算机之间测控数据交换的编程工作。DataSocket也可用于一台计算机内或局域网中多个应用程序之间的数据交换，DataSocket的体系结构如图所示。

　　(1)DataSocket逻辑构成DataSocket包括DataSocket Server Manager(以下简Manager)，DataSocket Server和DataSocket API一部分。

　　Manager是一个独立运行的程序，主要功能有：设置DataSocket Server连接的客户端程序的最大数目和创建数据项的最大数目：创建用户组和用户;设置用户创建和读写数据项的权限;限制身份不明的客户对服务器进行访问和攻击。例如，将Manager中的Default Reader设置为everyhost，则网中的每台客户计算机都可以读取服务器上的数据。Manager对DataSocket Server的配置必须在本地计算机上进行，而不能远程配置或通过运行程序来配置。

　　DataSocket Server是一个必须运行在服务器端的程序，负责监管Manager中所设定的具有各种权限的用户组和客户端程序之间的数据交换。DataSocket Server通过内部数据自描述格式对TCP/IP进行优化和管理，简化Internet.通信方式，提供自由的数据传输，可以直接传送虚拟仪器程序所采集到的布尔型、数字型、字符串型、数组型和波形等常用类型的数据。它可以和测控应用程序安装在同一台计算机上，也可以分装在不同的计算机上，以便用防火墙进行隔离来增加整个系统的安全性。DataSocket Server不会占用测控计算机CPU的工作时间，测控应用程序可以运行得更快。

　　DataSocket API提供独立的接口，用于不同的语言平台内部多种数据类型的通读。在LabVIEW中，DataSocket API被制作成ActiveX控件和一系列功能VI(Virtual Instrument)，用户可以方便地使用。一般由服务器进行数据采集，根据需要将测量地数据写入DataSocket数据公共区，然后客户端通过网络充数据公共区读取所需地测量数据。DataSocket API包含有Open、Read、Write和Close等函数，其中的Read和Write函数又分为单个或数组形式的字符串型、布尔型、数值型和波形等多种类型。DataSocket技术可在C语言、VB和LabVIEW等多种开发环境中应用。

　　(2)DataSocket资源定位

　　DataSocket对外提升资源定位接口和功能调用接口，通过同意资源定位符(URL)对数据的传输目的地进行定位，读数据时为源地址，写数据时为宿地址。在资源定位符中标明数据的传输协议、网络计算机标志和数据缓冲区变量。DataSocket支持多种数据传送协议，不同的URL前缀表示不同的协议或数据类型。主要包括：

　　①DSTP(DataSocket Transfer Protocol)：DataSocket的专门通信协议，可以传输各种类型的数据，当使用这个协议时，VI与DataSocket Server连接，用户必须为数据提供一个附加到URL的标识Tag，DataSocket连接利用Tag在DataSocket Server上为一个特殊的数据项目指定地址，目前应用虚拟仪器技术组建的测量网络大多采用该协议;

　　②HTTP(Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议);

　　③FTP(File Transfer Protocol，文件传输协议);

　　④OPC(OLE for Process Control，操作计划和控制);特别为实时产生的数据而涉及，例如工业自动化操作而产生的数据。要使用该协议，须首先运行OPC Server;

　　⑤Fieldpoint，Logos，Lookout：分别为NI FieldPoint模块，LabVIEW数据记录与监控(DSC)模块及NI Lookout模块的通信协议;

　　⑥File(local file servers，本地文件服务器);可提供一个到包含数据的本地文件或网络文件的连接。

　　(3)DataSocket网络通信实现途径

　　在LabVIEW中运用DataSocket技术实现网络通信有两种途径：前面板控件属性直接连接和利用DataSocket VI编程。具体实现方式见下图4.8所示：

　　用DataSocket在数据发送端首先形成具有一定规律的数据流，再用DataSocket控件的写操作把这些数据传输到DataSocket服务器，在各客户端用读操作从服务器获取数据流，然后对数据流进行解析并恢复为原始信息在客户端形成的响应。这样就实现协同工作的基本流程。整个应用分成“写”和“读”两个模块。

　　写模块的核心时DataSocket write vi.它在工作前需要用户指定数据宿的URL地址。

　　VI每次从上一步程序接收数据后形成数据包并送到目标地址。在数据传送过程中，写端计算机的DataSocket Server会实时监视网络连接和数据传送情况。“写”模块选择条件为“True”时的程序，详见图4.8.

　　读模块起核心作用的时DataSocket Read vi，其数据源的URL地址须与数据宿的URL地址相同，要注意接收的数据类型与写端输出的数据类型一致。读端计算机也会运行DataSocket Server来监视网络接收和数据接收情况。“读”模块程序详见图4.9.

　　有时网络拥塞会使数据传送周期变长，可以在程序的循环中设置等待时间(ms)，本应用写端和读端分别设计为1000和100.在实际现场应用时，应尽量有专用的传送线路，一面网络拥塞时发生数据丢失。DataSocket Server读取的数据可以做进一步的处理，并存储起来以供调用。