部署DI-71X型以太網(wǎng)數(shù)據(jù)記錄儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的六種方法

介紹

在將數(shù)據(jù)記錄儀或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接到PC的所有方法中，沒有一種比以太網(wǎng)更靈活，或者提供更令人興奮的可能性。本應(yīng)用筆記探討了部署DI-71X數(shù)據(jù)記錄儀產(chǎn)品（DI-710、-715B、-718B）以太網(wǎng)版本的六種方法。我希望用通俗易懂的術(shù)語來展示這些想法，將有助于您看到自己獨(dú)特的應(yīng)用程序在過程監(jiān)控、設(shè)計(jì)認(rèn)證、質(zhì)量控制、維護(hù)和故障排除等方面的可能性。為了更好地專注于這個(gè)目標(biāo)，我將有意避免對(duì)IP地址和網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)行詳細(xì)處理。對(duì)這種細(xì)節(jié)感興趣的人應(yīng)該參考我們的應(yīng)用筆記，標(biāo)題為DI-71X-E數(shù)據(jù)記錄儀的IP地址配置。

部署 #1 專用網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái) PC、

一臺(tái) DI-71X 單元

這種部署方法非常適合通過專用以太網(wǎng)將一臺(tái) DI-71X 單元連接到一臺(tái) PC。DI-71X 裝置可能位于 PC 旁邊，也可能遠(yuǎn)至 100 米，相對(duì)于 71X 裝置，為 PC 的接近提供了極大的靈活性。這是唯一需要 CAT-5 交叉電纜的實(shí)現(xiàn)。所有其他部署都使用標(biāo)準(zhǔn) CAT-5 電纜。必須手動(dòng)（靜態(tài)）分配 IP 地址。

部署 #2 專用網(wǎng)絡(luò)上的

一臺(tái)或多臺(tái) PC、一個(gè)或多個(gè) DI-71X 單元

作為部署 #1 的簡單擴(kuò)展，此方法利用一個(gè)或多個(gè)以太網(wǎng)集線器的使用，允許您將一個(gè)或多個(gè) 71X 設(shè)備或 PC 連接到專用網(wǎng)絡(luò)，將范圍擴(kuò)展到 100 米以上，或兩者兼而有之。集線器之間的距離限制為100米，但可以使用無限數(shù)量的集線器，從而擴(kuò)展每個(gè)網(wǎng)段之間的距離不受限制。每個(gè)集線器可以容納一個(gè)或多個(gè) 71X 單元或 PC，具體取決于集線器內(nèi)置的端口數(shù)量。這種部署提供了一種簡單而廉價(jià)的方法，用于擴(kuò)大應(yīng)用的DI-71X單元的覆蓋范圍和數(shù)量，以及可以訪問其獲取信息的PC的數(shù)量。與部署 #1 一樣，必須手動(dòng)（靜態(tài)）將 IP 地址分配給連接到網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)設(shè)備。

部署 #3 局域網(wǎng) （LAN） 上的

一臺(tái)或多臺(tái) PC、一臺(tái)或多臺(tái) DI-71X 單元

這是一種經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，通常由位于網(wǎng)絡(luò)上的 DHCP（動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）服務(wù)器或路由器管理。與部署 #1 和 #2 不同，具有 DHCP 功能的 LAN 不需要手動(dòng)為每個(gè)網(wǎng)元分配 IP 地址。相反，DHCP 通過檢測(cè)何時(shí)連接新設(shè)備，然后為新設(shè)備分配唯一的 IP 地址來自動(dòng)執(zhí)行該過程。DHCP過程快速，自動(dòng)，完全透明，并且完全受DI-71X固件支持。部署一個(gè)或多個(gè) 71X 設(shè)備就像在任何方便的接入點(diǎn)將它們插入 LAN 一樣簡單。DHCP 管理器將立即識(shí)別這些設(shè)備，并為每個(gè)設(shè)備分配一個(gè)唯一的 IP 地址，而無需您進(jìn)行任何干預(yù)。這是最好的即插即用。

部署 #4 一臺(tái)或多臺(tái) PC、

一臺(tái)或多臺(tái) DI-71X 單元、無線 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)

此實(shí)現(xiàn)是部署 #3，但沒有電線。該實(shí)現(xiàn)的主干 LAN 由從每個(gè)設(shè)備運(yùn)行回路由器/服務(wù)器的迷宮般的 CAT-5 電纜組成，Wi-Fi（無線保真度的縮寫）使用微波無線電傳輸以無線方式執(zhí)行此操作。支持所有 Wi-Fi 協(xié)議：802.11a、802.11b、802.11g 和新的 802.11n。Wi-Fi方法的明顯優(yōu)勢(shì)是靈活性和移動(dòng)性。71X 產(chǎn)品和管理這些產(chǎn)品的 PC 都不需要靠近 LAN 接入點(diǎn)進(jìn)行通信。所使用的設(shè)備及其運(yùn)行環(huán)境定義了傳輸范圍，但通常距離為 100 英尺或更長。通過使用中繼器，可以實(shí)現(xiàn)該距離的許多倍的傳輸范圍。

部署 #5

一臺(tái)或多臺(tái) PC，一個(gè)或多個(gè) DI-71X 單元，遠(yuǎn)程到不同的 LAN 子網(wǎng)

通常，特別是在較大的實(shí)現(xiàn)中，網(wǎng)絡(luò)可能被劃分為子網(wǎng)：服務(wù)于特定區(qū)域或功能的獨(dú)立 LAN。根據(jù)設(shè)計(jì)，子網(wǎng)與可能共存的其他子網(wǎng)提供有限的重疊。此限制內(nèi)置于系統(tǒng)中，以提高安全性和網(wǎng)絡(luò)效率，并促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)管理。子網(wǎng)識(shí)別并反映了這樣一種觀點(diǎn)，即組織的各個(gè)部門很少或根本沒有理由進(jìn)行日常訪問彼此的信息。例如，可以分別為會(huì)計(jì)、營銷、制造、工程和質(zhì)量部門維護(hù)單獨(dú)的子網(wǎng)。但是，通?？梢钥朔泳W(wǎng)之間的臂長關(guān)系，以允許一個(gè)子網(wǎng)中的設(shè)備訪問另一個(gè)子網(wǎng)中的設(shè)備。例如，假設(shè)您在質(zhì)量控制部門工作，并且您在制造過程中遇到?jīng)_壓機(jī)的間歇性問題。進(jìn)一步假設(shè)您的 LAN 和制造 LAN 位于不同的子網(wǎng)上。這并不妨礙您從辦公室訪問安裝在制造沖壓機(jī)上的 DI-71X 設(shè)備。但是，它確實(shí)要求您與網(wǎng)絡(luò)管理員合作進(jìn)行細(xì)微調(diào)整以獲得該訪問權(quán)限。通常，您的管理員將對(duì)制造 LAN 上的路由器進(jìn)行編程，以將端口分配給 DI-71X，然后轉(zhuǎn)發(fā)該端口，以便其他子網(wǎng)（如質(zhì)量部門的子網(wǎng)）可以訪問該設(shè)備。這是一項(xiàng)可以在一分鐘或更短的時(shí)間內(nèi)完成的工作，但網(wǎng)絡(luò)或跨部門政治可以合謀使其成為一個(gè)更長的過程。

在許多 LAN 實(shí)施中，單獨(dú)的子網(wǎng)按部門進(jìn)行維護(hù)。當(dāng) DI-71X 設(shè)備位于不同的子網(wǎng)上時(shí)，從 PC 訪問 DI-71X 設(shè)備需要將 71X 設(shè)備公開到路由器上管理其 LAN 的端口，然后轉(zhuǎn)發(fā)該端口，以便 PC 可以將其視為駐留在其 LAN 上。

部署 #6 一臺(tái)或多臺(tái) PC，

一臺(tái)或多臺(tái) DI-71X 單元，通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問

此選項(xiàng)是最令人興奮的選項(xiàng)之一，為 DI-71X 單元的部署和訪問提供了無限的可能性。以互聯(lián)網(wǎng)為游樂場(chǎng)，您可以盡情發(fā)揮想象力：在工廠將 71X 設(shè)備連接到機(jī)器上，并在家中方便地訪問數(shù)據(jù)，或者在您出城時(shí)從機(jī)場(chǎng)或酒店熱點(diǎn)訪問數(shù)據(jù)。隨時(shí)隨地訪問過程數(shù)據(jù)，僅受您保護(hù)互聯(lián)網(wǎng)連接的能力的限制。有趣的是，將 71X 單元暴露在互聯(lián)網(wǎng)上并不比部署 #5 更困難。程序只是略有不同。首先確定互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商 （ISP） 分配給用于訪問互聯(lián)網(wǎng)的任何設(shè)備（例如 DSL 或電纜路由器）的公共 IP 地址。從路由器的專用端，訪問任意數(shù)量的網(wǎng)頁之一，這些網(wǎng)頁將簡單地回顯您的公共 IP 地址接下來，就像部署 #5 一樣，將路由器上的端口分配給一個(gè)或多個(gè) DI-71X 設(shè)備，并確保這些端口暴露或轉(zhuǎn)發(fā)到路由器的公共端。大功告成。互聯(lián)網(wǎng)公共端的任何計(jì)算機(jī)現(xiàn)在都可以在確定的公共 IP 地址和分配的端口上訪問 DI-71X 設(shè)備。

獨(dú)立優(yōu)勢(shì)

DI-71X以太網(wǎng)產(chǎn)品提供三種方式將采集的數(shù)據(jù)傳送到PC：SD存儲(chǔ)卡可以從71X單元中物理取出并放置在連接到PC的SD內(nèi)存讀卡器中;PC可以通過以太網(wǎng)連接上傳存儲(chǔ)到71X單元SD存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù);PC可以為每個(gè)連接的DI-71X設(shè)備運(yùn)行專用的WinDaq數(shù)據(jù)采集軟件應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序?qū)⑹褂肞C的硬盤驅(qū)動(dòng)器來存儲(chǔ)采集的數(shù)據(jù)。

第一個(gè)選項(xiàng)，通過物理訪問SD存儲(chǔ)器將數(shù)據(jù)移動(dòng)到PC，不涉及網(wǎng)絡(luò)，所以我暫時(shí)忽略它。另外兩個(gè)確實(shí)涉及網(wǎng)絡(luò)操作，因此重要的是要記住網(wǎng)絡(luò)本身的局限性。以太網(wǎng)是一個(gè)民主標(biāo)準(zhǔn)。它不支持一種機(jī)制，使連接到它的任何一個(gè)設(shè)備比所有其他設(shè)備更重要。一般來說，這不會(huì)帶來問題。例如，如果您多等幾秒鐘讓瀏覽器顯示網(wǎng)頁，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)上的客戶機(jī)正在將文件備份到服務(wù)器，這真的無關(guān)緊要。但是，如果像 71X 單元這樣的數(shù)據(jù)采集設(shè)備嘗試將采集的數(shù)據(jù)傳送到 PC 以便使用WinDaq軟件進(jìn)行存儲(chǔ)，而無法實(shí)現(xiàn)，則這種差異完全改變。數(shù)據(jù)丟失，無法恢復(fù)。當(dāng)嘗試通過 Internet 與 71X 設(shè)備實(shí)時(shí)通信時(shí)，網(wǎng)絡(luò)延遲可能會(huì)變得特別長期且不可預(yù)測(cè)。更好的解決方案是所有DI-71X產(chǎn)品提供的獨(dú)立選項(xiàng)。

獨(dú)立選項(xiàng)采用內(nèi)置于71X硬件中的可移動(dòng)SD存儲(chǔ)卡，該單元可自主存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。此過程不需要PC或任何其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的任何干預(yù)。只有在數(shù)據(jù)記錄停止后，才能將數(shù)據(jù)從 71X 的 SD 存儲(chǔ)器上傳到 PC，這消除了網(wǎng)絡(luò)延遲導(dǎo)致丟失的所有可能性。不可預(yù)測(cè)的延遲只會(huì)導(dǎo)致 71X 等待網(wǎng)絡(luò)流量清除，然后從中斷點(diǎn)恢復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)。從這個(gè)意義上說，獨(dú)立選項(xiàng)完全符合網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的期望，該協(xié)議在設(shè)計(jì)上平等對(duì)待所有設(shè)備。不過，獨(dú)立解決方案并非沒有自己的怪癖。

一個(gè)是通過網(wǎng)絡(luò)從SD存儲(chǔ)器到PC的傳輸速率。DI-71X 裝置的最大傳輸速率約為每秒 3，300 個(gè)樣本。您不應(yīng)該考慮使用此方法方便地上傳數(shù)兆字節(jié)的文件。但是，大多數(shù)獨(dú)立應(yīng)用程序采用較慢的采樣率，因此適中的數(shù)據(jù)文件大小可能會(huì)跨越很長的記錄時(shí)間。此外，71X 上傳管理器允許您通過指定日期和時(shí)間范圍來上傳整個(gè)文件或文件的任何子集。

DI-71X 單元使用以太網(wǎng)接口上傳存儲(chǔ)到 SD 存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)的總時(shí)間，作為樣品吞吐率和總記錄時(shí)間的函數(shù)。