第9章_LabVIEW与工控设备的编程技术(新)

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

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：

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。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，如GPIB、

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：

I/O接口设备

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，它是一个真正的３２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 …… 此处隐藏：6693字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……