摘 要：：为了解决目前高校有限的实验资源不能满足日益增多的学生对实验设备需求的矛盾，提出一种基于串口服务器的网络化开放实验室系统架构。采用以太网监控系统的通信接口和软件技术，对具有本地传统通讯串口的实验设备实施具备远程访问、监控功能的二次开发和设计，设计实现了一种基于工业以太网架构的远程开放型控制系统实验平台。系统通过对现场实验设备开发配置智能网络节点，实现了远程用户终端访问现场设备，完成命令传输及数据交换的功能。

0 引 言

随着高等教育的迅速发展，高校规模和人数不断扩大，而教育资源并没有随之相应地得到及时有效补充，现阶段形成了不断增长的学生人数和教育资源、特别是实验室资源相对缺乏的矛盾。另外，目前高等学校实验创新性不足，学生对教学规定的实验缺乏兴趣等等现象严重。如何高效、合理地利用现有的实验条件进行实验教学，提高学生自主学习积极性，建立创新性实验、实践教学条件和环境，科研对于解决这些问题有着重要的意义。

本文提出了一种开放性实验室的具体实施方案，从现有的实验条件出发，利用以太网技术，自动化技术和嵌入式的硬件开发，实现通过校园网、甚至Internet 可以远程访问和监控实验现场，做到如同亲临实验现场的感觉，不但提高了实验室资源的利用率，有效地缓解了实验室资源与增多的高校学生人数之间的矛盾，也全面提升了自动化专业实验手段的技术含量和扩大了学生专业视野，对培养学生的实验兴趣也有很大效果。

1 系统的整体方案

现在高校电气与自动化类实验室设备大多是有通讯串口，能在本地用计算机对实验过程数据监测和操作，但是对于联入以太网或者校园网的功能欠缺，本文以过程控制实验室为例，采用以太网监控系统的通信接口和软件技术，对具有本地传统通讯串口的实验设备实施具备远程访问、监控功能的二次开发和设计，实现一种基于工业以太网架构的远程开放型控制系统实验平台。

以过程控制实验室中流行使用的PCI—Ⅰ型过程控制系统实验装置为例，此装置主要对连续性工业过程中的物理模拟量例如液位、压力、流量、温度等热工参数的自动调节控制。上位机软件采用北京亚控公司组态王软件，完成现场数据的采集、流程控制、动画显示、报表输出、实时和历史数据的处理，报警和安全机制、趋势曲线及企业监控网络的功能。

原有的实验设备是通过控制台的RS-232 串口接入计算机，其最大讯通距离只有15 m，无法满足远程监控的需要。利用现有的实验室以太网系统，把串口实验设备联入网络，再进入校园网。在实验设备终端进行串口与网口的转换，使用串口联网模块，实验串口数据转化为支持以太网TCP/IP 协议的网络数据。系统的总体框图如图1。

图1 以太网框架

数据采集部分仍然使用实验设备自带的液位传感器、压力传感器、流量传感器以及标准的工业自动化仪表等，通过牛顿7000 系列模块实验A/D转换，把实验数据传送给RS-232 串口。用户上位机仍然使用原有的组态王监控软件，使用重定位串口程序，使得本地计算机串口和远程现场实验设备串口实现对应。另外由于组态王软件直接支持TCP/IP 协议，在软件上设置数据来源，也可直接访问以太网中IP 地址来与实验设备进行数据交换。