鑄鋁加熱器講述新軟件技藝在攝譜儀器儀表遠端勘測扼制里的運用研討
美國國家儀器公司在1986年推出了實驗室虛擬儀器集成環境LabVIEW,用計算機靈活強大的軟件代替傳統儀器的某些部件,用人的智力資源代替許多物質資源,通過一組軟件和硬件,形成了具有普通儀器的基本功能,濕度傳感器探頭, 不銹鋼電熱管, PT100傳感器, 流體電磁閥,鑄鋁加熱器,加熱圈又有一般儀器所不具有的特殊功能的新型儀器。隨著計算機技術和Internet技術的發展,虛擬儀器正沿著高性能、多功能、集成化和網絡化的方向發展,滿足了不同領域和用戶的需求。目前,國內外都對虛擬儀器技術展開了研究,劍橋大學、斯坦福大學、新加坡國立大學、清華大學等都在虛擬儀器方面取得了一定的進展。 遠程監控是本地計算機通過網絡系統如Internet/Intranet,對遠端進行監視和控制,完成對分散控制網絡的狀態監控及設備的診斷維護等功能。
遠程監控是同內外研究的前沿課題。
1997年1月,首屆基于Internet的遠程監控診斷工作會議由斯坦福大學和麻省理工學院聯合主辦;斯坦福大學和麻省理工學院也合作開發出了基于Internet的下一代遠程監控診斷示范系統。國內對于遠程監控技術也開展了積極的研究。目前,西安交通大學、華中科技大學、哈爾濱大學、南京理工大學等已取得了較為先進的研究成果。
本文將首先對基于LabVIEW的虛擬儀器技術,以及基于TCP協議的遠程監控技術進行介紹,然后將兩種技術相結合,設計一個基于LabVIEW的遠程監控系統,并進行實驗仿真和結果分析。*后,展望這種技術的應用前景。
1虛擬儀器開發平臺LabVIEW LabVIEW是一種圖形化的編程語言和開發環境,它廣泛地被工業界、學術界和研究實驗室所接受,公認為是標準的數據采集和儀器控制軟件。由于LabVIEW采用基于流程圖的圖形化編程方式,因此也被稱為G語言。
在LabVIEW開發環境中,系統提供了支持TCP的功能函數,即TCPListen、TCPOpen、TCPRead、TCPWrite和TCPClose,使編程過程變得簡單快捷。
2TCP協議的實現過程
TCP(傳輸控制協議)是基于不可靠的IP服務,提供一種面向連接的、可靠的傳輸層服務。在TCP連接服務,采用三次握手建立一個連接。首先,建立連接時,客戶端發送syn包(syn=j)到服務器,并進入SYN_SEND狀態,等待服務器確認;然后,服務器收到syn包,必須確認客戶的SYN(ack=j+1),同時服務器也發送一個SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此時服務器進入SYN-RECV狀態;*后,客戶端收到服務器的SYN+ACK包,向服務器發送確認包ACK(ack=k+1),此包發送完畢,客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態,完成三次握手。
LabVIEW具有強大的網絡通信功能,支持TCP/IP協議、UDP協議等,并且借助DataSocket技術可以實現在不同的應用程序和數據源之間共享數據,使得LabVIEW的用戶可以很容易地編寫具有強大網絡通信能力的LabVIEW應用軟件,實現遠程監控虛擬儀器。
3虛擬儀器技術在遠程監控系統中的應用
3.1遠程監控系統的實現
在LabVIEW平臺上構建的遠程監控系統,虛擬儀器技術和網絡通信技術是主要的軟件基礎,數據I/O卡、通信網絡等是必要的硬件基礎。在虛擬儀器技術和通信網絡技術的聯系和協調下,實現人機之間的信息交換,以達到遠程監控的目的。
目前,在遠程監控系統中,多數仍采用服務器/客戶器模式進行通信。本文首先由服務器產生一組正弦波形,通過局域網送至客戶機進行顯示和保存。服務器端和客戶端的程序流程圖分別如1和2所示。服務器端的程序實現如3所示。首先指定網絡端口號,并用TCPCreateListener節點在指定端口進行TCP偵聽。在本程序中,可以通過Points控制器選擇波形的點數,以及通過Function控制器選擇需要發送的波形,其中有隨機波形、正弦波形等;并且利用了兩個TCPWrite節點來發送數據。**個TCPWrite發送的是波形的長度;**個TCPWrite發送的是波形數據。
客戶端的程序實現如4所示。對應地采用兩個TCPRead節點讀出服務器端送來的波形數據。**個TCPRead節點讀出波形的長度,**個TCPRead節點根據波形的長度值將波形的數據全部顯示出來。在本程序運行環境下,如果在前面板按下Stop按鈕,系統根據ExportWaveformstoSpreadsheet File節點彈出一個保存對話框,用戶可以把其中的波形數據在excel文件、txt文件中保存下來,保存的點數由服務器端設置的Points參數確定,這樣可以方便用戶進行數據分析和打印,從而實現實時監測。
另外,客戶端程序中設定的網絡端口號必須與服務器端指定的一致,才能實現兩端通信,一般地,端口號的數值設置為1000以上。并且客戶端必須設置服務器計算機的IPAddress或者計算機名。
3.2仿真結果及分析
從5和6可以看出,客戶端基本上能無失真地接收服務器端發送過來的數據,即基于TCP協議的網絡通信是可靠的,另外LabVIEW環境下的遠程控制系統的編程是相對簡單的。
鑄鋁加熱器新軟件技藝在攝譜儀器儀表遠端勘測扼制里的運用研討通過合理的設置有關參數,服務器端的程序運行后,客戶端就能讀取到從服務器端采集到的信號數據。為了提高系統的實時性和可靠性,必須保證網絡通信的順暢;同時為使在網絡中傳輸的數據不受竄改,必須對端口號和網絡地址進行加密。
4結語及展望
LabVIEW作為一個功能強大的圖形化編程軟件,是開發虛擬儀器的一種方便快捷的工具。在TCP/IP協議和WWW規范的支持下,基于LabVIEW的虛擬儀器可以實現遠程監控。在介紹了LabVIEW虛擬技術,以及基于TCP/IP協議的遠程控制技術以后,將兩種技術相結合,實現了基于虛擬儀器的遠程控制系統設計,并結合程序實例,進行了計算機仿真,結果令人滿意。
實際應用中,在現場設備分布廣泛或數據不易采集的場合,要能夠及時地監視設備的運行狀態并進行有效控制,利用基于LabVIEW的遠程監控技術可對工業生產進行監控。比如,全自動的光學鍍膜系統中的壓力和溫度等工業參數,能實際反應生產的進展情況,對生產過程十分重要。可以通過傳感器把壓力和溫度等參量轉換為電信號,然后通過數據采集卡將電信號傳給PC機。只要設置一個遠程監控系統,在遠端可以通過網絡把PC機中的數據讀取出來,通過另外的PC機對數據進行處理操作。這樣可以很方便、靈活和**地對系統進行控制,同時也很容易地對數據進行處理。
另外,本系統也可以改進成為報警系統,可以通過觸摸傳感裝置,使客戶端處于運行狀態,信號通過網絡發出,而服務器端一直處于偵聽狀態,當接收到客戶端發送過來的信號后,利用該信號驅動報警裝置,從而實現報警功能。