摘要：以精密離心機為背景，對基于DCOM的分布式實時診斷與監控系統設計中涉及的主要問題和關鍵技術進行研究。結合具體的實際系統，采用分布式組件的方法，實現了精密離心機控制局域網絡，使得整個系統在系統維護、實時處理能力上有了很大的提高。長期運行的結果表明，該系統能夠完成測試任務，并達到要求的性能指標。
　　關鍵詞：精密離心機；實時故障診斷與監控；分布式組件對象模型；DCOM
　　中圖分類號：U666.1文獻標識碼：A
　　0 引言
　　精密離心機作為一種重要的慣導測試設備，屬于復雜的大型旋轉機械系統。它的高精度特性使得控制、測量及機械設計趨于復雜，包括位置控制、速率控制、溫度控制、氣壓控制、濕度控制、超速保護等子系統。每個子系統都是獨立的計算機控制系統，同時精密離心機工作在高速旋轉狀態。為了人員和設備的安全，整個離心機被放置在密閉的鋼結構的保護罩中，這就要求控制系統具有網絡通訊、遠程控制能力，同時對系統的實時性、可靠性、開放性提出了更高的要求。
　　IBM和Microsoft公司認為，未來的軟件應用體系結構必然為分布式網絡體系結構。面對這樣的發
　　1DCOM分布式組件技術在工業控制中的應用展趨勢，分布式組件技術及基于組件技術的分布式軟件平臺也將是控制局域網絡軟件的重要發展方向。
　　Microsoft的DCOM即分布式組件對象模型，支持在局域網、廣域網上不同計算機對象之間的通訊。利用DCOM技術能夠使控制程序實現物理空間上的分布性，而且在DCOM組成的分布式控制局域網絡中，DCOM已經處理了底層的網絡協議細節問題，從而使控制系統開發人員能夠集中精力解決控制對象的實際問題。
               
                                                   整體結構
    當客戶進程和組件位于不同的機器時，DCOM僅僅只是用網絡協議來代替本地進程之間的通訊。圖1顯示了DCOM的整體結構：COM運行庫向客戶和組件提供了面向對象的服務，并且使用RPC和安全機制產生符合DCOM線路協議標準的標準網絡包。
    DCOM組件具有位置透明性，無論它是位于客戶的同一進程中，還是在其它地方（甚至在地球的另一端），客戶連接組件和調用組件的方法都是一樣的。DCOM不僅無需改變源碼，而且無需重新編譯程序。一個簡單的再配置動作就改變了組件與組件之間相互連接的方式。
    DCOM由于具有語言獨立性，使得控制系統開發人員可以選擇他們最熟悉的語言和工具來進行開發，特別適合團隊協作開發。DCOM將網絡循環時間最小化，避免了網絡中潛在的擁塞。DCOM選擇了無連接UDP協議作為的傳輸協議。協議的無連接特性使得DCOM能夠將許多低級別的確認包和實際的數據以及地址合法性檢查（pinging）信息混合起來，從而改善了性能。即使是運行在面向連接的協議上，DCOM也優于傳統的面向特殊應用的協議。DCOM使用了WindowsNT提供的擴展的安全框架。WindowsNT提供了一套穩固的內建式安全模塊，DCOM無需在客戶端和組件上進行任何專門為安全性而做的編碼和設計工作，就可以為分布式控制局域應用系統提供安全性保障。
    總之，DCOM技術為控制局域網絡軟件開發的帶來全新的革命。
    2 基于DCOM的分布式實時診斷與監控系統的結構
    精密離心機系統分別由動態半徑及失準角測量系統、溫度控制系統、主軸控制系統、動平衡系統、鳥籠控制系統、中心監控系統、故障診斷系統組成。
                  
                                                            圖 2
    如圖2所示，每個系統都是獨立的計算機控制系統，DCOM客戶端和組件根據設計配置在各子系統中，通過100M交換機組成了局域控制網絡。
    主軸控制系統控制整個離心機大臂的旋轉，其精度和穩定性對整個系統的影響至關重要。主軸控制系統控制離心機的旋轉速度、旋轉方式和顯示運行狀況，同時負責把一些運行狀態傳送到遠程的中心管理機，并能接收到中心管理機的控制命令并通過WDM驅動程序控制主軸的運行。
    鳥籠控制系統對精密離心機系統的精密測試端進行控制，它的精度和穩定性同樣對于被測慣性器件的測試精度至關重要。
    動平衡系統用于避免由于旋轉機械不平衡而產生振動、噪聲及部件破壞等現象，采用自動平衡技術在某些平面上加上或減去校正質量，因而改善了運動部分的質量分布，使校正質量產生的振動與不平衡產生的振動相互抵消，消除不平衡力，實現旋轉機械轉子的自動平衡。
    溫度控制系統對慣性器件的測試環境溫度進行控制，從而為測試設備提供一個恒定溫度的測試環境，以滿足對加速度計測試的精度要求。
    精密離心機工作在高速旋轉狀態。為了人員和設備的安全，整個離心機被放置在密閉的鋼結構保護罩中；中心監控系統和故障診斷系統位于遠程操作控制平臺，操作人員通過中心監控系統實現對上述各子系統的遠程控制，發送控制指令。
    同時各子系統的運行狀態也實時顯示在屏幕上，中心監控系統還利用視頻監控系統直接對工作倉內
    精密離心機的工作狀況進行實時監控。
    此外對于精密離心機系統這樣一個大型的高速旋轉機械系統，其安全性顯得至關重要，稍有不慎，后果不堪設想。因此，故障診斷與安保系統必不可少。當離心機大臂高速運轉時，由于外界干擾或者系統本身的不穩定因素，有可能出現旋轉速度超過設定狀態或飛車等各種難以預料的現象。對于這些情況，我們設置了超速報警，當出現飛車事故時，能及時自動急停保護，以防止出現人員傷亡或設備損失等危險情況。對于精密離心機系統這種高速旋轉的大型的機械慣性系統來說，提前預報比實時報警更加重要，因此故障診斷系統除了具有實時診斷報警功能外，還利用數據挖掘技術實現歷史數據的故障分析。
    3 DCOM關鍵技術在精密離心機中具體實現
    下面以運行在主軸控制系統上的測角采集組件為例，說明精密離心機各子系統如何利用DCOM構成了局域控制網絡。 
                  
                                                      圖 3
    如圖3所示，精密離心機運行時，中心管理機向主軸控制系統發送控制指令，同時主軸的運行參數，包括角度、速度數據也要實時傳送到中心控制機，并在監控屏幕上顯示，而同時動平衡系統在測試主軸旋轉轉子的不平衡性時，也需要主軸的角度數據。按照傳統的SOCKET網絡編程技術，就要在主軸控制系統軟件中為二者分別開設網絡端口和相應的網絡鏈接傳輸代碼，而利用DCOM的組件復用特性，只需要在主軸控制系統設置一個測角數據采集組件，中心監控系統和動平衡系統都可以通過DCOM客戶請求的形式，訪問主軸控制系統服務器，實現對測角數據采集。
    客戶端程序運行在中心監控系統和動平衡系統之中，為了激活DCOM服務器，必須在客戶端做如下工作：將服務器計算機名字載入到 COSERVERINFO結構體，然后調用CoCreateInstanceEx()，包括相應的參數和一個稱為MULTI_QI的結構體。在任何的 DCOM編程中，首先要做的第一件事情是調用CoInitialize()。我們將使用默認的線程模式，也就是獨立線程。
    //初始化DCOMhr=CoInitialize(0);
    進行遠程DCOM連接時，你必須指定服務器計算機的名字。計算機的名字可以是一個標準的UNC計算機名字或者是一個TCP/IP地址。該服務器的名字將會被載入到一個COSERVERINFO結構體中。這個結構體需要一個指向寬字符
    （wide-character）的指針以得到服務器的名字。
    設置好COSERVERINFO結構體。我們將把它傳送到CoCreateInstanceEx以指定服務器。 CoCreateInstanceEx可一次返回超過一個接口。它通過傳送MULTI_QI結構體的一個數組來做到這一點。數組的每個元素指定了一個單一的接口。CoCreateInstanceEx將會填入到數據請求中。
    //為CoCreateInstanceEx定義MULTI_QI結構體
    MULTI_QIqi[2];
    memset(qi,0,sizeof(qi));
    qi[0].pIID=&IID_IGetInfo;
    qi[1].pIID=&IID_ISomeOtherInterface;
    hr=CoCreateInstanceEx(CLSID_GetInfo,NULL,CLSCTX_SERVER,&cs,2,qi);
    一切準備好后，就可以調用CoCreateInstanceEx。一旦已經確定接口被返回了，就表示客戶端連接到DCOM服務器，你就可以使用這個接口指針調用相應的方法實現控制與數據采集功能。
    4 結論
    目前，精密離心機各子系統運行平臺為Windows2000平臺，利用DCOM技術構成的控制局域網絡，已經實現遠程控制和數據采集、故障診斷等功能，系統安全可靠。
    最后還要指出，一種新的軟件開發技術是否真正適合應用到工業控制領域，需要我們審慎分析和實踐的檢驗。由于DCOM在遠程連接、傳輸速度與透過防火墻訪問的能力還存在一定問題，所以作者更建議把DCOM技術應用到控制局域網絡而不是廣域網中。