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第9章 LabVIEW与工控设备的编程技术(新)

blog 2020-03-18 24 0

  第9章 LabVIEW与工控设备的编程技术(新)_信息与通信_工程科技_专业资料。工控设备的编程技术 第九章 LabVIEW 与工控设备的编程技术 随着计算机技术尤其是软件技术的不断发展,越来越多的用户采用专门的组态软件来构 建数据采集与控制系统,如 iFix、WinCC、组态王

  工控设备的编程技术 第九章 LabVIEW 与工控设备的编程技术 随着计算机技术尤其是软件技术的不断发展,越来越多的用户采用专门的组态软件来构 建数据采集与控制系统,如 iFix、WinCC、组态王 Kingview 等,以快速完成数据采集和控 制任务。美国 NI 公司的 LabVIEW 软件虽然从严格意义上讲并非专业的组态软件平台,但以 其丰富的界面表达能力、 强大的信号处理功能以及独特的图形化数据流编程特点成为构建测 量与控制系统的常用平台。如今,通用计算机加研华数据采集控制模块/板卡加 LabVIEW 编 程,已经成为一种高效而便捷的测量与控制系统解决方案。 为了方便用户在 LabVIEW 软件中使用研华公司的数据采集模块/板卡完成测量与控制系 统,研华公司提供了相应的 LabVIEW 驱动程序。这个驱动程序可以在研华公司的网站上免 费下载。 本章将以最新的 LabVIEW 8.5 中文版为例,讨论在 LabVIEW 下面如何使用研华的数据采 集模块/板卡,实现一个完整的测量与控制系统。通过本章的学习,学生应掌握以下内容: ☆研华 LabVIEW 驱动程序的安装 ☆研华数据采集板卡的 LabVIEW 编程 ☆研华 ADAM 数据采集模块(RS-485)的 LabVIEW 编程 虚拟仪器技术和 9.1 虚拟仪器技术和 LabVIEW 简介 9.1.1 虚拟仪器概述 1. 什么是虚拟仪器 虚拟仪器是现代仪器技术与计算机技术深层次结合的产物。计算机与仪器的密切结合是 目前仪器发展的一个重要方向。 粗略地说, 这种结合有两种方式。 一种是将计算机装入仪器, 其典型的例子就是所谓的智能化仪器。 另一种方式是将仪器装入计算机, 以通用的计算机硬 件及操作系统为依托。虚拟仪器主要指这种方式。 所谓虚拟仪器(Virtual Instrument,简称 VI), 即是在通用计算机平台上,用户根据 自己的需求来定义和设计仪器的测量功能。 其实质是以计算机为基础, 配以相应测试功能的 硬件作为信号输入输出的接口, 完成信号的采集、测量与调理,从而完成各种测试功能的一 种计算机化仪器系统。 它利用虚拟仪器软件开发平台(例如 LabVIEW,labwindow/CVI) ,在计算机的屏幕上形 象地模拟各种仪器的面板(包括显示器、按钮、指示灯、旋钮、开关等)以及相应的功能。 用户在屏幕上通过虚拟仪器面板对仪器的操作就如同在真实仪器上操作一样直观、 方便、 灵 活。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。 图 9-1 常用虚拟仪器方案 2. 虚拟仪器的特点 虚拟仪器的出现和兴起,改变了传统仪器的概念、模式和结构。与传统仪器的比较,其 在智能化程度、处理能力、性能价格比和可操作性等方面具有明显的技术优势。其特点可归 纳为下表: 表 9-1 虚拟仪器与传统仪器的比较 虚拟仪器 开放和维护费用低 技术更新周期短(0.5~1 年) 软件是关键 价格低 开放灵活与计算机同步,可重复用和重配置 可用网络联络周边各仪器 自动、智能化、远距离传输 虚拟仪器的基本功能 3. 虚拟仪器的基本功能 任何一台仪器或系统可概括为由三大功能模块组成:信号的采集、数据的处理、结果的 输出。 (1)信号调理与采集功能 对被测信号进行调理和采集是虚拟仪器的基本功能。研华板卡编程实例,此项功能主要是由虚拟仪器的硬件 平台完成的。 仪器硬件可以是: 插入式数据采集卡 DAQ、 带标准总线接口的仪器, GPIB、 如 VXI、PXI 等。 (2)数据分析和处理功能 虚拟仪器充分利用了计算机的高速存储和运算功能,并通过软件实现对输入信号的分析 处理,如数值计算、信号分析、统计处理、数字滤波等。 (3)参数设置和结果表达 虚拟仪器充分利用计算机的人机对话功能,完成仪器的各种工作参数的设置,如量程、 频率等参数的设置,对测量结果的表达与输出有多种方式,如屏幕显示,绘图打印、网络传 输等。 4. 虚拟仪器的构成 虚拟仪器由两大部分构成 :通用仪器硬件平台(简称硬件平台)和应用软件 (1)硬件平台 由计算机和 I/O 接口设备组成。计算机是硬件平台的核心,一般是工作站,也可以是普 通的 PC。 I/O 接口设备负责被测信号的采集、调整、放大、模数转换。常用有以下五种类型,如 图 9-2 所示: 传统仪器 开发和维护费用高 技术更新周期长(5~10 年) 硬件是关键 价格昂贵 固定 只可连有限的设备 功能单一、操作不便 I/O接 口 设 备 PC-DAQ板 GPIB仪 器 测 控 对 象 计 算 机 串 口 仪 器 VXI模 块 PXI模 块 图 9-2 虚拟仪器的构成 (2)虚拟仪器软件 应用程序(包含两方面功能的程序) :实现虚拟面板功能的软件程序和定义测试功能的 流程图软件程序。 I/O 接口仪器驱动程序:完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通信。 5. 虚拟仪器的开发平台和领导厂商 虚拟仪器软件开发平台有基于文本式编程语言开发工具和基于图形化编程语言开发 工具。前者如 VC++,VB,C++Build,LabWindows/CVI 等,后者有 NI 公司的 LabVIEW 和 HP 公 司的 HP VEE。其中,已经有三十年虚拟仪器开发经验的美国 NI 公司已经作为业界的领导厂 商。 1976 年,James Truchard、Jeff Kodosky 和 Bill Nowlin 在奥斯汀成立了 NI 公司。三 十年后 NI 已经成长为一个成功的跨国企业: 拥有超过 3,800 名员工。 分布于世界 40 个国家 的 50 多个分公司和办事处 。NI 创造了基于计算机的革新性测试测量和自动化产品,改善 了人们的日常生活, 又为客户提供了测量与自动化及相关行业的最佳方案。 在过去的三十年 中,NI 开辟了虚拟仪器领域,它将现成商用技术与革新性软硬件相结合,从而为嵌入式设 计、工业控制和测试与自动化提供了独特的解决方法。 用一句话可以概括 NI 产品无所不在的应用: “NI 共提供 1000 多款软硬件产品,应用遍 布电子、机械、通信、汽车制造、生物、医药、化工、科研、教育等各个行业领域。从日本 的 Honda 汽车测试、澳洲的心脏起搏器设计/验证, 到英国电信电话线路性能测试,全世界 数以万计的工程师和科学家们都在使用 NI 的产品达到他们共同的目的——更快、更好、更 省钱。 ” 9.1.2 LabVIEW 概述 1. 什么是 LabVIEW LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是一种图形化的编程语言, 它广泛地被工业界、 学术界和研究实验室所接受, 视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。 LabVIEW 集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232 和 RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部 功能。它还内置了便于应用 TCP/IP、ActiveX 等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵 活的软件。 利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器, 其图形化的界面使得编程及使用过程都 生动有趣。 图形化的程序语言,又称为“G”语言。使用这种语言编程时,基本上不写程序代码, 取而代之的是流程图或流程图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、 图标和概念,因此,LabVIEW 是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和 工程系统的能力,提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、 设计、测试并实现仪器系统时,可以大大提高工作效率。 利用 LabVIEW,可产生独立运行的可执行文件,它是一个线位编译器。像许多 重要的软件一样,LabVIEW 提供了 Windows、UNIX、Linux、Macintosh 的多种版本。 2. LabVIEW 应用程序的构成 所有的 LabVIEW 应用程序,即虚拟仪器(VI) ,它包括前面板、程序框图以及图标/连结 器三部分。 如果将虚拟仪器与传统仪器相比较, 那么虚拟仪器前面板上的各类控件就相当于传统仪 器操作面板上的开关、 显示装置等, 而虚拟仪器程序框图上的东西相当于传统仪器箱内部的 电器元件、电路等。研华板卡编程实例,在许多情况下,使用虚拟仪器 VI 可以仿真传统标准仪器,不仅在屏幕 上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板,而且其功能也与标准仪器相差无几,甚至更为出色。 图标及连接器中的图标涌来区分不同的 VI,设置连接器使该 VI 可以在其他 VI 中被调 用。 图 9-3 LabVIEW 应用程序的前面板和程序框图 3. LabVIEW 软件的特点 ? ? 是基于图形化的软件编程平台,是应用于测控领域的专用软件开发工具。 “所见即所得”的可视化技术建立人机界面。 ? ? ? ? ? ? ? 采用数据流编程模式,是能够同时运行多个程序的多任务系统。 提供了丰富的用于数据采集、分析、表达及数据存储的函数库。 提供如设置断点、单步运行, 高亮执行等调试工具, 使程序的调试和开发更为便捷。 内置了 PCI、DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-232 和 RS 485 在内的各种仪器通信总 线标准的所有功能函数, 支持数据采集卡和 GPIB、串口设备、VXI 仪器、PLC、工 业现场总线以及用户特殊的硬件板卡。 具有强大的外部接口能力,可以实现 LabVIEW 与外部的应用软件(如 Word,Excel 等)、C 语言、Windows API 、MATLAB 等编程语言之间的通信。 强大的 Internet 功能, 内置了便于应用 TCP/IP、DDE、Active X 等软件标准的库函 数。支持常用网络协议, 方便网络、远程测控仪器的开发。 支持多操作系统平台可直接移植到其它平台上。 9.2 研华 LabVIEW 驱动程序的安装 驱动程序的安装 LabVIEW 驱动是建立在 32bitDLL 驱动基础之上的,所以要安装 LabVIEW 驱动先要安 装 32bitDLL 驱动,包括设备管理器 DeviceManager 和对应板卡的 DLL 驱动,然后再安装对 应的 LabVIEW 驱动。 1. 安装 Device Manager 和 32bitDLL 驱动 第一步:将设备驱动启动光盘插入光驱,安装执行程序将会自动启动安装,出现初始安 装界面以后,点击 CONTINUE, 再点击 Installtion,即出现下图安装选择界面, 如图 9-4。 图 9-4 驱动程序安装界面 第二步:首先选择安装 Device Manager,也可以在光盘中执行\tools\DevMgr.exe 直接安 装。按照安装提示进行 Device Manager 的安装,安装路径如图 9-5 所示。 图 9-5 选择安装路径(默认安装路径) 其中在“Select Manual”这一步骤可以选择《研华设备驱动手册》的语言,选择中文 继续,如图 9-6 所示。 图 9-6 选择安装语言 安装 Device Manager 结束后,有关研华 32bitDLL 驱动程序的函数说明,例程说明等资 料都可以在《研华设备驱动手册》中获取,如图 9-7 所示。 《研华设备驱动手册》快捷方式位置为: 开始/ 程序/ Advantech Automation/ Device Manager/ DeviceDrivers Manual。也可以直接执行在图示的默认安装路径文件 C:\ProgramFiles\ADVANTECH\ADSAPI\Manual\General.chm。 图 9-7 《研华设备驱动手册》中文版首页 第三步:回到图 9-4 所示安装选择界面,点击 Individual Driver,然后选择所安装的板 卡的类型和型号(本章中,以 PCI-1710 数据采集卡为例),然后按照提示就可一步一步完成 板卡驱动程序的安装,如图 9-8。 图 9-8 选择板卡驱动程序 第四步:回到图 9-4 所示安装选择界面,点击 Example&Utility,选择对应的语言安装 示例程序。例程默认安装在 C:\Program Files\ADVANTECH\ADSAPI\Examples 下。可以在这 里找到 32bitDLL 驱动函数使用的示例程序供编程时参考,有关示例程序的说明在《研华设 备驱动手册》中均有说明。 LabVIEW 2. LabVIEW 驱动程序安装使用说明 研华已经提供了 LabVIEW 驱动程序。 注意: ( 安装完 LabVIEW 软件以及前面步骤的 Device Manager 和 32bitDLL 驱动后 LabVIEW 驱动程序才可以正常工作。 在图 9-4 所示安装选择界 ) 面中点击 Advance Options 出现如图 9-9 界面。点击 LabVIEW Drivers 来安装 LabVIEW 驱 动程序和 LabVIEW 驱动手册和示例程序。LabVIEW 驱动默认安装路径如图 9-10 所示。 图 9-9 Advance Options 安装界面 图 9-10 LabVIEW 驱动默认安装路径 安装完后 LabVIEW 驱动帮助手册快捷方式为:开始/程序/Advantech Automation/ LabVIEW / LabVIEW Driver’s Manual.chm 。 默 认 安 装 下 也 可 以 在 C:\Program Files\National Instruments\LabVIEW 8.5\help\Advantech 中直接打开。LabVIEW 驱动帮 助手册还提供了 4 个典型应用的教程,如图 9-11 所示。LabVIEW 驱动示例程序默认安装在 C:\Program Files\National Instruments\LabVIEW 8.5\examples\Advantech 目录下。 图 9-11 LabVIEW 驱动帮助手册 研华数据采集 数据采集板 PCI为例) 9.3 研华数据采集板卡的 LabVIEW 编程 (以 PCI-1710 为例) PCI-1710 是一款 PCI 总线的多功能数据采集卡。其先进的电路设计使得它具有更高的 质量和更多的功能。这其中包含五种最常用的测量和控制功能:12 位 A/D 转换、D/A 转换、 数字量输入、数字量输出及计数器/定时器功能。 1. 数据采集卡的安装 第一步:关掉计算机,将板卡插入到计算机后面空闲的 PCI 插槽中( 注意:在您手持 板卡之前触摸一下计算机的金属机箱壳以免手上的静电损坏板卡。 ) 第二步:检查板卡是否安装正确,可以通过右击“我的电脑” ,点击“属性” ,弹出 “系 统属性”框;选中“硬件”页面,点击“设备管理器” ;将弹出画面,如图 9-12 所示。从图 中可以看到板卡已经成功安装。 图 9-12 计算机设备管理器 第三步:从开始菜单/程序/Advantech Automation / Device Manager,打开 Advantech Device Manager, 如图 9-13 所示。 图 9-13 Advantech Device Manager 当计算机上已经安装好某个产品的驱动程序后, 它前面将没有红色叉号, 说明驱动程序 已经安装成功。PCI 总线的板卡插好后计算机操作系统会自动识别,Device Manager 在 Installed Devices 栏中 My Computer 下也会自动显示出所插入的器件,如图 9-13 所示。 点击“Setup” ,可设置模拟输入通道是单端输入或是差分输入以及两个模拟输出通道 D/A 转换的参考电压。设置完成后点击“OK”即可。 2.板卡功能测试 板卡功能测试 功能 在上图的界面中点击“Test”, 弹出下图 9-14,可进行模拟量输入输出、数字量输入输 出以及计数器功能的测试。 (详见 PCI-1710 板卡的使用手册) 图 9-14 板卡模拟量输入测试 3 LabVIEW 编程实例 下面,从一个简单的例子开始来看一下,如何在 LabVIEW 下面使用研华的数据采集卡。 (1)首先在 LabVIEW 的“前面板”上面布置一个“波形图表”控件,用来显示从数据 采集卡中取得的数据,如图 9-15 所示。 注:图形显示对于虚拟仪器面板设计是一个重要的内容。LabVIEW 为此提供了丰富的功 能。波形图表是其中常用的一种,是将数据源(例如采集得到的数据)在某一坐标系中,实 时、逐点地显示出来,它可以反映被测物理量的变化趋势,例如显示一个实时变化的波形或 曲线,像传统的模拟示波器、波形记录仪一样。 图 9-15 “波形图表”控件 (2)然后切换到程序框图窗口, 首先, 我们找到实现仪器控制的研华公司提供的对板卡操作的库函数, 这些函数在安装 完上述LabVIEW 驱动程序之后就可以在LabVIEW 的函数面板中找到。路径:函数模板 ? 用 户库 ? Advantech DA&C ? Advance。如图9-16所示。 图 9-16 Advantech DA&C 函数 在 ADVANCE 模板中选择 DeviceManager,在 DeviceManager 中选择 Device Open, Device Close 函数拖动到程序框图窗口中, 如图 9-17。 这两个函数分别是 “打开设备” “关 和 闭设备”函数。 图9-17 Device Open,Device Close函数 在ADVANCE 选择adsSlowAI 函数库, 在adsSlowAI 中选择AIVoltageIn 函数拖放到程序 框图窗口中,如图9-18。这一个函数将实现“电压采集功能” 。 图9-18 AIVoltageIn 函数 (3)编辑程序框图,完成数据采集功能。 首先给 Device Open 函数 提供一个 Device Number;板卡的 Device Number,可以 在研华提供的板卡安装测试工具 Device Manger 中找到(如图 9-13 所示,首先板卡要在这 里测试好,这样在编程的时候就可以顺利使用了) 除了本例中 PCI-1710 等真实的数据采集卡之外,为了学习的方便,研华提供了一块虚 拟的 demo 板,使用测试和 LabVIEW 编程方法和真实的板卡完全一样,所以用户可以不需 要购买研华的板卡来学习研华板卡的编程使用方法。在这里,我们可以先以虚拟的 demo 为 例,来看一下数据采集系统的集成过程。 如图 9-19 所示,在 Advantech Device Manager 添加一块 demo 板,先进行 demo 板卡的 测试。 图9-19 添加虚拟的demo板 然后开始编辑程序框图,把各个函数需要传递的参数连接起来:DevHandle 连接起来 (蓝色线条) ,把出错信息连接起来(粉色线条)——前一个函数的 error out 连接到下一个 函数的 error in,最后加一个出错提示的函数——这样一旦系统除向问题可以比较容易地判 断问题出现在系统地那一个部分。最后把测量到的电压数据送到波形图标显示控件。如图 9-20 所示。 图 9-20 数据采集功能程序框图 保存程序,每点击一次 件中。 运行 按钮,就可以采集一次数据,并显示在波形图标显示控 (4)完善程序功能——定时连续采集 为了实现定时连续的数据采集, 我们需要在以上的程序框图基础上添加一个循环结构和 定时器。 打开函数模板?编程?结构?While 循环,如图 9-21 所示。While 循环可以反复执行循环 内的框图程序,直到特定条件满足,停止循环。类似于 C 语言的 Do-While 结构。反复执行 的循环次数不固定,只有当特定条件满足时,才停止循环。循环计数端 i 的初始值为 0,每 执行一次循环自动加 1;条件端口用于判断循环是否执行,每次循环结束时,条件端口会自 动检测输入的布尔值。不管条件是否成立,VI 程序至少要执行一次。 图 9-21 While 循环 打开函数模板?编程?定时? 时间延迟,如图 9-22 所示。该快捷 VI 将方便地实现时间延 迟,以达到定时采集的目的,本例中,设置时间延迟 0.5 秒。也可以使用“等待下一个整数 倍毫秒”普通 VI 实现该函数功能。 图 9-22 定时函数 加上一个循环控制输入控件,完成以后的程序框图如图 9-23 所示。 图 9-23 定时连续采集程序框图 运行程序,这时候程序按照设置定时连续采集 demo 板的第一个通道上面的数据,并显 示在波形图表上。从波形图表中可以看出,demo 板第一个通道为幅值为 5V 的正弦交流信 号,如图 9-24 所示。 图 9-24 定时连续采集波形图表 (5)完善程序功能——文件存储 上面的程序中我们仅仅使用了几个控件就实现了一个数据采集/显示的系统,但是在实 际的工程系统当中我们采集的数据不仅仅要显示出来,而且要存储数据,作历史资料用。 文件 I/O 功能函数是一组功能强大、 伸缩性强的文件处理工具。 它们不仅可以读写数据, 还可以移动、重命名文件与目录。可以采用 ASCII 字节流、数据记录文件、二进制字节流三 种文件格式存储或者获得数据: 本例中,用到以下函数来完成数据写入的功能。 —— 打开待写入的文件,打开的方式是创建或替换。 —— 将字符串按行写入文件,本例中,将来自 —— 关闭文件。 —— 字符串格式控制,这里将数据精度控制到小数点后 3 位。 —— —— 使用时间格式代码指定格式,按该格式将时间标识的值显示为时间。 将输入字符串连接成一个输出字符串。本例中,将数据采集值、采集时 的字符串写入文件。 间和一个换行符合并输出。即:一个数据一行——数据读出清晰方便! 最后程序框图编辑如图 9-25 所示,如果在这些函数的使用方面有什么问题,可以参考 LabVIEW 方面的资料。 图9-25 文件存储功能程序框图 基于 PCI-1710 板卡的数据采集系统的组态编程过程与上述 DEMO 板基本一致, 读者可 以自行完成。 9.4 研华 ADAM 数据采集模块(RS-485)的 LabVIEW 编程 数据采集模块(RS-485) 1. 硬件接线 在本实例,将会使用到: 研华 ADAM4017+16 位 A/D 8 通道的模拟量输入模块 研华 ADAM-4520 隔离式 RS-232 到 RS-485 转换器 直流电源 -30V——+30V 系统接线,详细情况参见 ADAM4017+、 ADAM-4520 使用说明书。 RS-232 RS-485 DATA+ Power Supply + - ADAM -4520 图9-26 系统接线示意图 DATA- ADAM -4520 2. ADAM-4000 Utility 的使用 ADAM(1)安装 ADAM Utility 软件(随机附带光盘)后,启动出现以下界面,如图 9-27。 图 9-27 ADAM Utility 配置界面 (2)选中 COM1 或 COM2,点击工具栏快捷键 search: 弹出“Search Installed Modules ” 窗口,提示扫描模块的范围,允许输入 0~255 (3) 点击扫描到的模块,进入测试/配置界面如下图 9-28,可进行测试、模块配置、 校准等。可以看到在 ADAM4017+模块 CH1 通道输入的为 4.850V 的电压量 图 9-28 ADAM4017+ 模块测试 ADAM-4017 3. ADAM-4017 的编程 对 ADAM-4017 通过调用 DLL 库函数编程的方法为: 1. 首先, 安装 Advantech Device Manager, 安装 ADAM-4000 的驱动程序 ADAMdll.exe, 安装例程 All-example.exe。 2.打开 Advantech Device Manager, 添加串口以及模块, 如图 9-29 所示。 设置 ADAM-4017 参数如图 9-30 所示。 图 9-29 添加串口设备 图 9-30 设置ADAM-4017参数 3. 点 test 测试。可以看到在 ADAM-4017 第一通道输入的为 4.849V 的电压量,与在 ADAM Utility 软件中测试的结果一致,如图 9-31。 图 9-31 在Advantech Device Manager中测试 4. 启动 LabVIEW 软件,添加前面板控件和后面板程序流程图,详细过程与上数据采 集卡相同, 不再赘述。 运行程序, 如图 9-32, 可看到波形图表控件上显示测得电压值为 4.85V 左右,与在 ADAM Utility 软件和 Device Manager 中测得的结果一致。 图9-32 波形图表控件上显示采集电压值 基于计算机(PC-BASED) 9.5 基于计算机(PC-BASED)的 DA&C 系统特性 基于计算机(PC-BASED)的数据采集和控制(DA&C)系统是当今工业控制领域中的热门 话题。 一台运行 PC-Based 控制软件的个人电脑通过通讯网络与 I/O 相连,便构成了一个 PC-Based 控制系统。这台电脑取代了 PLC 的 CPU,成为整个系统的控制中心和通讯枢纽。 PC-BASED 系统采用 INTEL 或兼容的硬件及微软或兼容的软件,俗称 WINTEL 架构。由 于 WINTEL 架构已经成为商业 PC 机的主流,其标准公开、结构公开、软件及开发工具公开, 因此具有很好的开放性。且硬件成本和开发成本相比较均很低。因此,PC-BASED 的 DA&C 架 构受到广大用户的欢迎。(注:WINTEL 架构字面上是指由 Microsoft Windows 操作系统与 Intel CPU 所组成的个人计算机。实际上是指 Microsoft 与 Intel 的商业联盟,该联盟意图 并成功地取代了 IBM 公司在个人计算机市场上的主导地位。所以也称为 Wintel 联盟。) PC-Based 控制系统充分利用了电脑(工控机或普通 PC)的优势: (1)个人电脑高速的 CPU 和大容量的内存、硬盘使得 PC-Based 控制方案在大规模的、 具有大量过程控制和需要复杂数学运算的应用中具有先天的优势; (2)个人电脑能很方便地与各种通用的通讯网络和现场总线相连,这样在 I/O 硬件的 选择上就非常灵活; 运行在个人电脑上的 PC-Based 控制软件能很方便地与其它程序交换数 据,这样用户可以根据控制的要求构造自己的应用环境。 (3)个人电脑拥有巨大的开发队伍和应用群体,新的硬件和软件层出不穷,性能越来 越高,价格越来越低,维护和支持非常方便,使那些专用的控制系统无法望其项背。 与基于 PLC 的顺序逻辑控制系统和基于 DCS 的大型控制系统相比,PC-BASED 控制系统的优 缺点如下表所示。 表 9-2:PC-BASED 控制系统的优缺点 比较项目 实时性 PLC DCS PC-BASED 中 高。 可用于严格场合, 高。可用于大型严格场合,如 如锅炉、电梯、机车 化工、钢铁、石油等场合 等控制 中 差。属于专属系统 中 差 差 中 高 差。属于专属系统 差 差 差 高 价格 开放性 易使用性 运算能力 通讯能力 开发成本 低 强 好。 强 强 低 总之,先进、灵活、通用、开放、简便是 PC-Based 控制方案最吸引人的地方。而台湾 研华 Advantech 公司和美国国家仪器 NI 公司正是 PC-Based 的代表厂商。 随着 PC 及网络技术的迅猛发展, 未来的趋势是 PLC 及 DCS 逐渐向 PC-BASED 靠拢, 如采 用 PC 的 CPU、流行的 Ethernet、TCP/IP 通讯协议;同时 PC-BASED 逐渐向 PLC 及 DCS 渗透, 如采用遵循 IEC-1131 的软 PLC。三者会取长补短,即 PLC 和 DCS 的开放性及通讯能力逐渐 加强,同时 PC-BASED 的实时性进一步提高。 在本章中,我们分别用基于板卡的集中式和基于模块的分布式两种方式实现了一个 PC-BASED 的数据采集系统。 可以看到在通用计算机上平台上,使用 LabVIEW 的软件和研华 的硬件数据采集装置,完成一个数据采集/显示/存档的方案是多么简单的事情,由此可见, 通用计算机平台+研华数据采集控制模块/板卡+LabVIEW 编程和人机界面,是一种真正高效 而便捷的测量与控制系统解决方案,也体现了上述基于计算机(PC-BASED)的数据采集和控 制(DA&C)系统的强大优势。 在上面的例子中,为了方便大家快速上手,省略了很多有关控件的接口函数的使用方面 的说明,例如控制电压采集函数 AIVoltageIn—— 节,用户可以在使用的时候参考研华提供的帮助文档。 多通道数据采集方面,只需要选择相应的多通道采集函数 MAIVoltageIn—— 就可 ,采集的通道号/增益等等,这些细 以了。 研华公司提供了丰富的例子程序,从模拟量到数字量;从单通道道多通道;从软件触发 例程到 DMA 方式采集的例程应有尽有! 用户只要稍作修改, 甚至不需修改就可以应用 到自 己的系统当中,对最终应用客户来讲这应该是比较有价值的资源。 从 可以获得所有最新的驱动和例程。 思考与练习 1、 试述研华 LabVIEW 驱动程序的安装步骤。 2、 试述采用 LabVIEW 软件对研华数据采集板卡进行编程的步骤。 3、 试述 LabVIEW 对研华 ADAM 数据采集模块(RS-485)的编程步骤。

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