建立一个安全的、基于互联网的控制系统

一个汽车测试行业的客户让我设计一个高速电液伺服机构的控制系统。我可以自由选择一个控制系统平台，该平台可以处理以每秒10,000次更新的指定速率运行控制循环的任务，同时促进控制算法实验和图形用户界面的快速原型。

我决定首先采用美国国家仪器公司(National Instruments)的LabView桌面版，它运行在一台快速的微软Windows XP电脑上。如果一切顺利，我设想迁移到更昂贵、更可靠的LabView RT(该平台由LabView加上LabView实时模块和专用计算硬件组成，它们共同提供确定性行为)。

上面的原型系统图形显示了使用美国国家仪器公司多功能数据采集板为液压系统提供模拟接口的基本设置。

将应用程序分割为实时和非实时组件是开发过程中的第一步。实时部分将在物理上连接到液压包的计算机上运行，并通过互联网与运行非实时部分的第二台计算机通信。LabView提供了一种称为VI Server的机制，它允许LabView虚拟仪器(VIs)通过网络进行远程通信。

使用VI Server功能，我将应用程序分成两部分:实时控制回路和用户界面。控制回路是一个相对简单的VI，它获取传感器数据，执行控制算法，更新伺服阀命令信号。用户界面处理诸如文件I/O信号、数据显示和控制优化之类的事情。两个VIs之间的通信是非实时的，控制回路不会阻塞两个VIs之间的通信。换句话说，互联网减速不会损害实时控制回路的行为。

该原型系统采用NI的多功能数据采集板作为液压系统的模拟接口。

随着网络系统的正常工作，下一个任务是保护它免受未经授权的用户的攻击。内置的密码保护方案不能提供足够的安全性，因此我建议在我的办公室和客户的设备之间实现一个虚拟专用网(VPN)。客户同意支持这一点，因为实现VPN还将允许其其他非现场工作人员以更安全的方式访问公司的计算资源。我们从Linksys购买了一对VPN路由器，这使得在两个地点之间实现VPN连接相对容易。

该原型的成功证明，通过使用现成的硬件和相对便宜的LabView版本，我们可以快速开发高性能电液系统的原型控制软件。VI服务器功能允许远程软件开发(从我在爱达荷州的家庭基地)，而VPN技术提供了所需的网络安全。

作者信息

Hugh Shane是一位咨询电气工程师，在实时嵌入式软件，数字系统，信号处理和控制方面拥有丰富的经验。

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?您应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得您和您的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。