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基于LabVIEW的自动化控制和编程设计

发布时间:2016-11-11 20:15

  本文关键词:基于LabVIEW的自动化控制和编程设计,由笔耕文化传播整理发布。


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控制系统

文章编号:1呻8—帖70f200,】10—l?加11’02

基于LabVIEW的自动化控制和编程设计

DesignofAutomatizationandProgrammeBase

on

LabVIEW

(1.中国科学院空间科学与应用研究中心o-中国科学院研究生院)赵国体1—2陈诚‘徐跃民‘

ZHAOGUOWEJCHENCHENG

XUYUEMIN

摘要:谊文介绍了在虚拟仪器开发平台mVIE霄下,由实验洲量数据的要求和仪嚣本身的紊件.分析了在I且1)vIEW缩程环

境下对杖嚣自动化控制的三种方法。文中着重阐述了两种方法:缓冲采集和宾时采集.并磐出矣村。用I丑bVIEW控制仪器的自动{匕微据采集.不仅方便。准确的记录、显示和保存数据.还可以利用LabV[EW强大的敷措处理功能.对盘据进行实时处

理,拟台曲线或通过计算碍到参数争结曩、圭曩碍蓟所需物理量。实践证明,连垂方洼簿单、熏用、毒鼓,是赛鹭驻据采集,怂

理.分析一体化的很好的逢径。

关键词:虚拟仪器:自动化控制:数据采集

中围分类号:TP391.9

文献标识码IB

introducethecharaetorlsticofLabVIEW.thedevelopment,Inaddition.itanalyzeslkemethylstoautomatization0f

theinslvumentwithcomputerhtminghere1kmethodsof"a】timeacquisitionanddataacquisitionusingbufferof

Abstract:Thearticle

LabVtEW|an嗍e

instrument

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especiallydesca-ibedBesides,∞e“ampleisgive.intheend.Theexperimentprovesthatthesemethods

is

are

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effec6ve,

simple,wiel由,andgoodway

to

intogmtivedesignofdataacquisition,dataprocessingandanalyse.

KeyWords:VirtualInstrmnent(V1).Automatization.DataAcquisition

1引言

 

虚拟仪器(简称为VD的开发环境有很多,但NI公司的【丑bVIEW最为著名。LabVIEW不同于基于文本的编程语言f挪

很高.程序的主要部分是数据处理和显示,用户控制参数有屏幕

显示个数以及数据采集时间间隔等。如果果集物珲量的变化频率太快.一方面接口受传输数据速牵的限制.另一方面计算机受处

Fortran和C),是一种图形缔程语言~通常称为G编程语言.

其编程过程是通过图形符号描述程序的行为。L且bVIEw使用的是科学家和工程师们所熟悉的术语,还使用了福易于识别的构

理能力的限制.使得实时采集不能真正显示数据的变化,实时采

集就不能使用。所以当实验采集的物理量变化不是很大的时候。使用实时采集.得到的结果更加直观.便于宴验者把握实验数据总趋势,并且显示数据的动态曲线圈。(3)数据定时采集也是非常常见和重要的.~般希望仪器在牲定时间内采集一段数据。

2.2程序流程

三种程序流程为:(1)实时采集是控制仪器进行实时地数据采集.每得到一十或一组数据后都通过仪器与计算机的接口传输到计苒机.并显示.用户可以根据这些实对熬据观察当前宴验的一些现象,井保存当前数据,(2)缓冲采集应用在实验仪器本

造G语言的图形符号,即使具有很少编程经验的人也能学会使

用Labv皿W。

在实验的物理量测量中,对各种参数的测量都希望能够做

到精确和实时。对于测量一些变化较快的物理量.就必须借助

仪器本身韵缓冲存储嚣或者使用计算杌对枝嚣进行自动记控

制。目前太多的实验仪器邦提供了与计算机的接口.所以完全

可以用计算机通过各种接口自动地控制仪器数据的测量、数据存储以及基车的数据处理和分析。在编程中,软件使用的是功

能比较强大的虚拟仪器编程软件LabVIEW.U及从网上下载的一些基奉搜嚣驱动雨数,程序主要宴现了数据的宴对连续采集显示和缓冲采集指定数据两种功能。

身有存储器的时候,控制仪器参散殴置,将采集数据后放人存储器。再通过计算机和仪器接口把数据传输到汁算机.交由计算机控制.仪器暂停采集,进行下一步数据处理和分析。如果实验仪

器车身设有存铝器.为了提高采集蓬鏖只有先不考虑数据的铨

理.直接得到原始数据放人数组函数,等到一定量的时候再放^

文件进行存储处理。f31数据定时采集在程序中加入时间判断语句.当设定的采集时间到了.就调用缓冲采集f或窭时采集)数据

2程序设计

21采集方法分类及其特点

根据酗量要求的不同,控制方法分为缓冲罩集、实时采集柳定时采集三种。这三种方击可以满足一般实验数据采集的要求。(1)当实验要求在仪器允许的条件下,尽可能快地获取测量得到

程序.采集数据并存储数据。

下面主要舟绍缓冲秘宴时采集。在编程时,可以根据馒器的

编程手册来设置仪器参数。

2.21数据缓冲采集

的数据时,就要使用仪器本身的缓冲存储器来采集大量的数

据.并显示在计算机上.这样快速采集的数据.才能反应物理量在短时间内的变化。(21娄时采集是指采集、显示数据同时进行,

首先.程序开始时把给定的提示信息rPleaseWaiting…”1

输入到面板上显示表明程序开始运行.请用户等候:然后设置仪

器缓冲的各个参鼓。如采集壁,存碡个数等。数据采集存储完后再从缓冲中读出数据通过接口(如aPIB)传输到计算机中,显示数据和图形;最后在但器面板上显示采集完毕信息(“Transmis-

这样可以直观地看出侧量物理量的变化,它对数据遵率要求不是

赵国伟:博士

360,年一11—

控制系统

slonhasbeen

中文核心期刊‘徽计算机信患'(刹控自动化12007年第23卷第1。-'期

done!”1.恢复初始显示采集数据状态.将得到的数

仪器都有GPIB口,可以同时进行采集传输数据。下面是实是实验前期测量得到的电流(6517测量)和电压(2000测量)背景噪声。

据放入表格中,数据图形显示用LabVIEW的WAVEFORMCRAPH控件。主要程序流程图如图1。

图1数据缓冲采集主要流程

2.2.2数据实时采集

数据实时采集与数据缓冲采集类似.首先设置仪器基本参数.然后编辑控翩显示两个子函数的程序:StrChangeData和

国4实验测试程序

实验中将6517和2000的单个数据采集时间都设定为1

ScrDisp|ay。当设置完仪器采集类型.精度等参数后,则凄取仪器面板信息,分析得到数据.通过程序设置参数来控制动态显示数

据和图形。主要程序流程如图2。

秒,图形显示个数设为50,这样同时实时采集两路数据(电流和电压值1,数据都动态的显示在图形控件和数据列表中.数据存

放在指定文件中。

4结束语

图2数据实时采集主要流程

子函数介绍':StrChangeData是蒋包青测量数据.测量单位等

对数据的实时采集.从具体某种硬件所编写的应用软件都很多.从串日到高莲的GPIB口数据采集也不少.但是它『仃往往

信息字符申转换成实际数据。ScrDi印Iay是根据用户设置的参

数(屏幕显示个数等)实时调整显示数据和图形。

都是针对某个具体的硬件或者测试系统所做的,系统的讨论数

据采集构架的文章很少。现在随着仪器功能的齐全,计算机处理数据速度和接口传输数据速度的提高,自动化控制实验仪器不

(1)、StrChangeData子函数:

仅减少工作量,减少人为误差.而且把数据采集和数据处理一体

化.直观地得到测量的物理量.同时利用LabYIEW软件的数据处理能力.可以灵活地室时分析处理数据。

 

本文创新点为(1n寸论了几种数据采集的软件控制方式.解决

了一般数据采集的整体设计。(2)软件都是结构化编写的.可以做

成dlI文件和子函数。对于不同舶仪器,只要修改前面的仪器驱动

参数.其他的都可以调用相同的子函数或du文件,这极大的方便

了实验室仪器测控软件的编写。(3)数据直接存放到数据库里,方

图3

StrChangr-Data子函数

便数据的管理和使用。明显优于以前传统的数据采集。f4)根据实验测量或时间的要求,可以设计缓冲采集、宴时采集和定时采集.接口允许还可以控制多台仪器多通道的同时宴时采集。

项目为科研性质,数据来源为:等离于体真空实验室环境下keithley公司的高压静电电阻计6517A和2000两种仪器得到的数据。参考文献

根据仪器编程手册上命令将面板上测量信息字符串读取出来.字符串一般包含了数据大小.数据单位量级和数据单位。将字符率连接到一个判断巾.根据仪器量程,判斯语句中有5种情况分别是““表示基本单位;“m”表示10。;“¨”表示10m;“n”表示104;“P”表示10—2。然后将它和由数据字符串转

换的数据相乘,就可以碍到实厍数据了。子函数如图3。

(2)、ScrDisplay子甬数:

数据显示在这里比较重要.耍将设置屏幕显示个数和数据数组大小墩比较。分三种情况:f1)屏幕显示个数大于数据散

组大小.表明数据还没采集全.直接将采集到的新数据放人数组中。(2)屏幕显示个数等于数据数组大小,则要刷新数据,首先去掉数组中第一个数据,所有数据前移,再加入新的数据,最后刷新显示图形。(3)屏幕显示个数小于敬组大小,表明用户重新调整了图形显示数据个数.崔先要删除数组前多余的数

『Il毕虎,律方成,李燕苛,李和明Labview中访问数据库的几种不同方法仃]微计算机信息,2006,1-1:131—134。

f21吴苗,许汀宁,缪绣华,纪兵.基于Labview的设备驱动程序开发技术研究.U】微计算机信息,2006,2—1:153—155。

【3]毛建东基于Labview的单片机数据采集系统的设计【J】微计算机信息.2006,3-2:41_42。

【4闻伟林,李清峰,杨华勇基于Labview的ACl077数据采集卡

的驱动.【J】微计算机信息,2006,l~1:121—123。

作者简介:赵国伟(/979一),男(汉族),江苏盐城人,中国科学院空何科学与应用研究中心,博士.主要从事等离子体天线.自动化

控制系统;陈诚:门98l9—1女(汉族),北京人,现任中国科学院空

据f数组太小一屏幕显示个数+11,剩下数据前移,再加人新采集

的数据.最后刷新显示图形。

3测试实例、结果和讨论

在实际实验过程中.往往会涉及到多台仪器同时采集.每台仪器的采集流程图和程序构架都几乎一样,只是仪器内部指令不同而已.所以可以用上诉方法用~个程序同时控制几台仪器采集数据。实验中用keithley的6517和2000实时采集数据.这两台

间科学与应用研究中心空间等离子体环境效庙模拟实验室助理工程师.主要研究方向数据采集、实验模拟、仪器自动化控制:徐跃民:(195910一)男(汉族),上海人。现为中国科学院空问科学与应用研究中心空间等离子体环境效应模拟实验室负责人,硕士

生导师。主要研究方向空间等离子体物理。rF转第209页)

一12—360元,年邮局订阅号:82-946

陲煎蔓殛塑妥垂困

选择corn,,再复连MATLAB项。用户权限和用户密码等的设置,让访问者能够访问拥有用户名和密码的服务器端的计算机。编程程序如下:

</authorization>

<identityimpersonate=”true”,>

<identityimpersonate=”t/ale”userH8me=”8。’password=”+。’,><sessionState

仿真技术

以做更多更复杂的仿真,本文是为在web网页上远程调用MATLAB仿真的实现提供了有艘的平台,过个中间平台的有效构建.使得我们能够基于这样的一个平台,结台MATLAB的强大仿真功能,配合远程仿真的实际需要,编写各类的仿真程序.

应用到不同的远程仿真。

本文创新点:由于MAn^B本身并不支持远程的直接访问.即使为同一个局域同.网内的另一台计算机也不能直接访问主机的MATLAB。因此.如果要在Web网页上直接访问主机或服务器上的MAⅡAB,并进行计算.显示仿真结果.就必须借助于某个中问平台。利用VisudStudio.net平台.编写Web网页访问MATI.AB的接口程序.结合广东省级精品课程《自动控制原理》的学习网站.制作在同页上的远程仿真。参考文献

mode=”InProc”

stateConnectionStfing=”tcpip=127.0.0.1:42424”

sqlConnectionString=”datasource=127.0.01;userid=sa;pass—

word=”

cookiele8s=“faIse’’

Illlleout=”20”

川薛定宇陈阳泉,基于M^ⅡAB,simuljnk的系统仿真技术与

应用【M1清华大学出版社.2004.2

2006.3l108~215

192—249

(4)远程调用MATLAB的程序。首先编写所需要的M文件,放在服务器MATLAB的WOrk文件夹里。此处读人的是由web网页上输入的数据.把数据以恤文档形式存档的,所以M文件的数据读人为瞰文档的数据。输出的图像路径为web网页连接的显示路径。点击(http://metcgdut.cdu.c叫pkc/zdkz/1asp)可进入仿真界面。

仿真输入界面如图4—2所示:

lfzl.

12】求是科技,MATLAB7.0从入门到精通IM】.人民邮电出版社.【3】王华杰张帆藏伯勇,VISUAL【M】.中国铁道出版杜.2003

STUDIO

NET程序设计教程

7.150—120

【4】谢嶷喜等,MATLAB读入数据的几种方式探讨U】微计算机信息.2005.5:135—137.

作者简介:罗俊奇(1982一).男,广东人,广东工业大学硕士研究生,主要研究方向:智能控制,仿真技术:陈玮(1963一),女,上海人,副教授,研究生导师.研究方向:智能控制.分布式系统:廖翔云(1977一).男,广东人,供电局变电站科员。

Biography:Luo

当点击查看仿真结果。可以看到系坑时域的仿真罔形圉¨。

 

盱r五梦.r埋l≠骂

。—叫i

r—一

3一j

B:《:c:!~:J

(例如-A=2:B=1:c=2.D=3:E=2)

远程仿真

junqi(1982一),Male,Birthplace:Guan{;dong

University

ofTechnology

Master

Province,Guangdong

student,

Researchal-eR:IntelligentControl,Simulationtechnology;Chenwei

{1963-),Female,Birth

searcharea:Auto

place:Sha-ng}Iaicity,vice-professor,Re-

conlxol,modelingoflargesystem,Intelligent

Control,distributedcona-olsystem.

D.2,‘?B:!j

(51加90广州广东工业大学自动化学靛)罗惶奇阵玮(523900广州广东电同公司东莞供电局)廖翔云

通讯地址:(510090广东广东省广州市东风东路广东工业大学自动化学院1号楼301)罗俊奇

f收稿日期:20079131(修稿日期:2007.10.151

图4_2仿真输入界面

‰R∞一

(上接第12页)

Biography:Zhao

guowei(1979-),mde(ban)diangsu

Provine,e,Center

forSpaceScienceand

AppliedResearch,chineseacademyofsei.

ence,PhD,majorlesearehinplasmaantennaandautocontrolsys.

tem;Xu

Yue—min(1959一),male(han),ShahgSaiprofessor,major

researchinplasma

Province,Centerfor

SpaceScienceassistant

andAppliedRescarch,Chineseacademyofscience,

physics

(100080北京中国科学院空间科学与应用研究中心1赵国伟陈诚徐跃昆

(190080北京中国科学豌研究生院)赵国体

图4—3系统时域的仿真图形

(CenterforSpaceandAppliedResearch,theChineseAcade-myofSciences,Beijing10080,Chirm)ZhaoGuoWeiChenChengXuYueMin

(ScienceAcademyofChina'Beijing,100081)ZhaoGuoWei

5结论

上述的仿真程序是远程仿真的一个实例.是基于远程MA’FI.AB仿真的实际应用。基于MAYLAB的强大功能.我们可

通讯地址:(100080北京市海淀区中关村南二条1号中国科学院空间科学与应用研究中心)赵国伟

(收稿日期:2007.7.23)(恪犒日期:2007.8.25)

@喇_邮局订闲号82伽36…年一209

基于LabVIEW的自动化控制和编程设计

作者:作者单位:

赵国伟, 陈诚, 徐跃民, ZHAO GUOWEI, CHEN CHENG, XU YUEMIN

赵国伟,ZHAO GUOWEI(100080,北京,中国科学院空间科学与应用研究中心;100080,北京,中国科学院研究生院), 陈诚,徐跃民,CHEN CHENG,XU YUEMIN(中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100080)微计算机信息

CONTROL & AUTOMATION2007,23(28)2次

刊名:英文刊名:年,卷(期):引用次数:

参考文献(4条)

1.毕虎.律方成.李燕青.李和明 LabVIEW中访问数据库的几种不同方法[期刊论文]-微计算机信息 2006(1)2.吴苗.许江宁.缪绣华.纪兵 基于LabView的设备驱动程序开发技术研究[期刊论文]-微计算机信息 2006(4)3.毛建东 基于LabVIEW的单片机数据采集系统的设计[期刊论文]-微计算机信息 2006(8)

4.周伟林.李清峰.杨华勇 基于LabVIEW的AC1077数据采集卡的驱动[期刊论文]-微计算机信息 2006(1)

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介绍了在VB和Labview平台下.利用Labview的强大仪器驱动和实验仪器图形显示,VB的可视化编程完成友好的用户界面进行混合编程,实现了应用系统的无缝集成,丰富了软件的测量功能,缩短了程序的开发周期.

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本文共2页12


  本文关键词:基于LabVIEW的自动化控制和编程设计,由笔耕文化传播整理发布。



本文编号:171463

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