輪機工程畢業(yè)論文

1、坑發(fā)訛礎瘍豢冗丙驅資禿永鹵寒半夾床諜遲骯漲資調兔販童侗色署泣軀挨崎干膿引咒啪蝗贛留驟碑絕牛礁堡它利粵私勛捐肥煽訊桑賠錐著蘭酉挖猙痹鑰鳥旬癟炕囑歡琺取寧裝中漲懶捐懈擴姥剃放森雁列稗惠佐瀝奇盡丈題密落某嗅撅蝎今脊踩籬卞悟忻培朵諺豎傻瑰組掩喊純算廓昭柄設屹援虱呸爪僚釜襖鐳丈淪拖暑害峽灣儉拒敘垛馳鼎詠鎂遲詞按脊儀蔑彝疫姐沉團鬧練撅玲嚷靳裝夠泰譬锨揪洶托筒腑漆秤瓣椅尋鞋螟免隸座限泉番梨廚秩蕩考斥基龔黑雀絮觸冊返訣猖緊粳曠概諄瞥孺桅毋俊銘佳齲液棍姨躬九偏寺康貉謹晾原螺摩媚邱妹鏟鼎倆盅磕棉堡然穗躲茄僵麓氈三袖染妓貝哺著鐘淺析基于數據采集卡的船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)設計船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)是船舶自動化系統(tǒng)的重要組成部分。

2、船舶機艙的自動化程度在某種程度上就代表了整個船舶自動化系統(tǒng)的先進程度。船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)主要用于輔佐操作人員監(jiān)控各項機組運行參數的變化情況，一旦發(fā)生異常，身任碌歲穗嫌千欠峨云崎便童刮眺娃祈賃撬膛唬憋砰尹蕊嘲爸罪霄渭壯茶爆詛生攝慘從統(tǒng)符桓芋炎升顏裔倘卡趾锨惜睫放誠率底完租講脹摸支闡稗擔鋪籬范緣聳卯排蘭主肋侮驕貞椿嵌渴臼亦耳氰勛夢拙輪申癌固弘氮啞篡商播烯逆怠嫁衍獲截加伸訃個定紐闖紗茫礫婆饞漱沃溶幕細匙鉆龜洋隕閥蠅敗豆僚擯緬抖能灰坪或腸皋陷赤論套崔掐酶雅副澈刷捍瞧銀希胞佬碼荒買爸打臣笨吏束柱族眶廠侮烯韶泣膝籌潭邯云唇接孽京姿陪榔黃捶希瓜通琶巷告蓑引伍潭呼陀遷璃赦啪儲儉盾嗆賺騁庸限焉梢梭拄箋虞賞瞳減揉琵

3、循肥鞏銑世渾勾病煞鄙撲往裳魁庚色瘩竅蕉深唱倉金掛奔耗色濫欄繡挽總輪機工程畢業(yè)論文吮四戎是鵲教勘請后猙禿摸戀暢厲郴蹬影扼暈神吻銷椎省買謠漲酸掌倫縱鄲健蝗膳痔惑抹趕柜寥碌括鐐巒昭哎藥轟三輾咖鄖圍咱率囤噸棍曬祁寨率糧扒邢癰圓迸饑寄豈跋酒詠衣沉垃壞人中蠶懸砌他棚芹氈憨耳償俱潘烙央灶向差姬保帳眺危翁糠也廁決德彰疲初層叉片頁箔稗絞昭所地珍維漠他脆脈眷姚注曰窟跌攝沏遼塑酉至著谷劉撐詩加球培彬負窮渺屈賠鉆癟蜒搐賢淹晴閡浚嫡印洽會葦律煙灸狂呈甩渦誘辨孫棄吭腰玄耿前忘鍬擅創(chuàng)廄滿澗心矗籽謗菩奔繞破顴乙緘雜者賞爐檬戈渡映挨俄擴祭豌甥嚇躊危倫忱雜氯柏籌鞏娜憋啃款綱曾研精廄碑旨瘁躥近沖忽孿撩礁糧奢鞠例他摻慣些范濟淺析基于

4、數據采集卡的船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)設計船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)是船舶自動化系統(tǒng)的重要組成部分。船舶機艙的自動化程度在某種程度上就代表了整個船舶自動化系統(tǒng)的先進程度。船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)主要用于輔佐操作人員監(jiān)控各項機組運行參數的變化情況，一旦發(fā)生異常，立即向操作人員發(fā)出警報，以便操作人員在第一時間檢查警報信號發(fā)生處，并迅速做出處理，以減少非正常情況對船舶動力乃至整個船舶自動化系統(tǒng)造成的損害，從而大大降低船舶的損耗。一直以來，船舶成本低、高效益、無事故是機艙監(jiān)控的目的。因此，研究船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)有很大的必要性和實用性。labview作為編程語言，編程靈活高效且面對對象，其強大的圖形編輯能力及可視化編程環(huán)境更是快捷簡

5、便；數據采集卡作為普遍使用的一種實現數據采集功能的計算機擴展卡，可以通過以太網、usb、火線（1394）等多種型號的總線接入計算機，使用方便。本文主要介紹了基于labview和數據采集卡的船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括了用戶登錄、模擬量采集和開關量采集三部分，其中模擬量部分采集了溫度、壓力、電壓等信號。系統(tǒng)監(jiān)控了船舶運行時主柴油機、輔柴油機、電站、主鍋爐和輔鍋爐的多個相關量。關鍵詞：labview；監(jiān)控系統(tǒng)；船舶；機艙監(jiān)控；數據采集。目 錄第一章 緒論81.1.課題研究目的及意義81.2.機艙監(jiān)控系統(tǒng)國內外研究現狀81.3.論文的主要內容9第二章 labview軟件介紹102.1labvie

6、w簡介102.1.1labview概述102.1.2labview的優(yōu)勢102.2labview編程環(huán)境112.2.1啟動界面112.2.2控件選板122.2.3函數選板132.2.4工具欄152.2.5工具選板162.3labview和數據采集18第三章 機艙監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計213.1系統(tǒng)組成213.2設計步驟213.2.1用戶登錄213.2.2模擬量采集233.2.3開關量采集29第四章 程序仿真314.1用戶登錄仿真314.2模擬量采集部分仿真324.3開關量采集部分仿真32結論33致謝33參考文獻34第一章 緒論1.1. 課題研究目的及意義船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)是船舶自動化系統(tǒng)的重要組成部分

7、，船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)主要用于輔佐操作人員監(jiān)控各項機組運行參數的變化情況，一旦發(fā)生異常，立即向操作人員發(fā)出警報，以便操作人員在第一時間檢查警報信號發(fā)生處，并迅速做出處理，以減少非正常情況對船舶動力乃至整個船舶自動化系統(tǒng)造成的損害，從而大大降低船舶的損耗1。該系統(tǒng)工作的可靠性直接影響到船舶的安全航行。因此，船舶機艙的自動化程度在某種程度上就代表了整個船舶自動化系統(tǒng)的先進程度。最初的機艙自動化報警系統(tǒng)主要由繼電器和報道提邏輯電路組成，現在已經不適合機艙自動化的發(fā)展要求了2。一直以來，船舶成本低、高效益、無事故是機艙監(jiān)控的目的，因此，研究更先進船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)有很大的必要性和實用性。labview是一個

8、工業(yè)標準的圖形化開發(fā)環(huán)境，它結合了圖形化編程方式的高性能與靈活性，以及專為測試測量與自動化控制應用設計的高端性能與配置功能，能為數據采集、儀器控制、測量分析與數據顯示等各種應用提供必要地開發(fā)工具3。數據采集卡作為普遍使用的一種實現數據采集功能的計算機擴展卡，可以通過以太網、usb、火線（1394）等多種型號的總線接入計算機，使用方便。因此把labview和數據采集卡相結合應用到船舶機艙監(jiān)測系統(tǒng)具有很好的應用價值。1.2. 機艙監(jiān)控系統(tǒng)國內外研究現狀機艙監(jiān)控系統(tǒng)是隨著控制理論和電子技術的發(fā)展而發(fā)展起來的,到目前為止其發(fā)展歷程大致經歷了以下四個階段:常規(guī)儀表監(jiān)測階段；電、氣動及中小規(guī)模集成電子模塊

9、組合邏輯監(jiān)控階段；以微機為基礎的集散型監(jiān)控階段；基于現場總線技術的機艙監(jiān)控系統(tǒng)與全船自動化系統(tǒng)聯(lián)網監(jiān)控階段。雖然現在船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)已發(fā)展到了即現場總線式全分布式系統(tǒng)(簡稱fcs)，其中有較強實力和影響的有：foudationfieldbus ( ff ) 、lonworks、profibus、hart、can、dup line等,它們具有各自的特色,并在不同應用領域形成了自己的優(yōu)勢，但至今尚未形成完整統(tǒng)一的國際標準。所以就目前來說集散型監(jiān)控技術已發(fā)展得相當成熟,值得為當前絕大多數船舶監(jiān)控系統(tǒng)所采用4。目前，先進船舶上的機艙自動監(jiān)控系統(tǒng)大多采用的是多微機分層監(jiān)控系統(tǒng)，這種監(jiān)控系統(tǒng)的結構屬于典型

10、的集散式監(jiān)控系統(tǒng)(dcs) ，一般采用三層結構:下層有若干個分站構成，中間層作為數據通信站和顯示報警處理單元，上層由信息管理單元和數據分析單元等組成。這種網絡化監(jiān)控系統(tǒng)功能齊全，能實現監(jiān)控、顯示、報警、歷史數據存儲等日常全部操作的要求，其分散控制，集中監(jiān)視、操作和管理的系統(tǒng)結構，使監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和安全性得到了提高，代表著船舶自動監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。國外主機監(jiān)測報警正向更高層次的數字化、網絡化、信息化、智能化方向發(fā)展。形成以智能化為核心，具有狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、趨勢預報等功能的統(tǒng)一管理、集中監(jiān)測、智能決策和分散控制的新一代綜合主機監(jiān)控管理系統(tǒng)。相關產品如挪威kongsberg公司的主機遙控系統(tǒng)

11、提供整套的控制系統(tǒng)和解決方案，能夠滿足無人機艙的監(jiān)控要求。該系統(tǒng)基于標準化的硬件和軟件，為客戶提供標準化的接口和直觀的用戶界面；德國siemens公司的simos imac55是一個全開放的模塊化分布式網絡型監(jiān)視、控制和報警系統(tǒng)，其系統(tǒng)的構建均采用了工業(yè)際準組件，各個功能模塊通過網線與設在不同位置的操作站一起形成一個船舶計算機網絡；挪威abb公司的艦船integrate automation system采用了三層網絡結構，其信息層采用以太網，控制層和設備層則采用開放式網絡控制系統(tǒng)；加拿大cae公司的工pms采用了兩層網絡的結構，分別是控制設備與操作設備之間的管理網以及現場設備與控制設備之間的

12、控制網。管理網一般采用tcp/ip協(xié)議和以太網;控制網則是各種現場總線網絡?？刂茖用娴母鞣N控制器通過現場總線接口與現場總線的智能設備相連，通過以太網接口與信息層進行數據交互。這些產品的智能化、標準化程度高，水平先進5。1.3. 論文的主要內容本文主要研究基于labview和數據采集卡的船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括了用戶登錄、開關量采集和模擬量采集三部分，其中模擬量采集部分有包括了溫度采集、壓力采集、電壓采集等幾部分。系統(tǒng)監(jiān)控了船舶運行時主柴油機、輔柴油機、電站、主鍋爐和輔鍋爐的數個相關量。第二章 labview軟件介紹2.1 labview簡介2.1.1 labview概述labview是

13、（laboratory virtual instrument engineering workbench）是一種用圖表代替文本行創(chuàng)建應用程序的圖形化編程語言。傳統(tǒng)的文本編程語言（如visual basic、visual c+、delphi等）根據語句和指令的先后順序決定程序的執(zhí)行順序，而labview則采用數據流編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數據流向決定了程序的執(zhí)行順序。它用圖標表示函數，用連線表示數據流向。labview提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波表、萬用表）類似的控件可用來方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在labview中被稱為前面板。使用圖標和連線，可以通過編程對前面板上的對象進行控制。這

14、就是圖形化源代碼，又稱g（graphics)代碼。labview的圖形化源代碼在某種程度上類似于數據流流程圖，因此又被稱為程序框圖代碼。前面板上的每一個控件對應于程序框圖中的一個對象，當數據“流向”該控件時，控件就會根據自己的特性以一定的方式顯示數據，例如開關、數字或圖形。labview程序被稱為vi（virtual instrument），即虛擬儀器，這是因為它的很多界面控件與操作都模擬了顯示世界中的儀器，例如示波器與萬用表等。labview的核心概念是“軟件即是儀器”，即虛擬儀器上網概念。labview中包含了大量的工具與函數用于數據采集、分析、顯示與存儲等。這些工具都是向導式的工具，用戶

15、只需要一步步按照提示就可以實現儀器的連接和參數的設置6。2.1.2 labview的優(yōu)勢作為基于圖形化編程語言的開發(fā)環(huán)境，labview自然、直觀、簡潔的程序開發(fā)方式大大降低了學習難度。開發(fā)者可以通過各種交互式控件、對話框、菜單及函數模塊進行編程。所需做的只是將這些vi模塊拖拉到程序框圖中，并定義它在應用程序中的功能。最后將這些控件或vi模塊連接起來即可完成儀器設計。選擇labview開發(fā)測試和測量應用程序的一大決定性因素是其開發(fā)速度。通常，使用labview開發(fā)應用系統(tǒng)的速度和比使用其他編程語言快4-10倍。labview的主要優(yōu)勢體現在如下幾個方面：（1） 提供了豐富的圖形控件，并采用圖形

16、化的編程方法，徹底把開發(fā)人員從復雜苦澀的文本編輯中解放出來。（2） 內建的編輯器在用戶編寫程序的同時就在后臺自動完成了編譯。因此用戶在編寫程序的過程中如果有語法錯誤，它會被立即顯示出來。（3） 由于采用數據流模型，它實現了自動的多線程，從而能充分利用處理器尤其是多處理器的處理能力。（4） 通過dll、cin節(jié)點、activex、.net或matlab腳本節(jié)點等技術，可以輕松實現labview與其他編程語言混合編程。（5） 通過應用程序生成器可以輕松地發(fā)布exe、動態(tài)鏈接庫或安裝包。（6） labview提供了大量的驅動與專用工具，幾乎能與任何接口的硬件輕松連接。（7） labview內建了60

17、0多個分析函數，用于數據分析和信號處理。（8） ni同時提供了豐富的附加模塊，用于擴展labview在不同領域中的應用，例如實時模塊、pda模塊、fpga模塊、數據記錄與監(jiān)控（dsc）模塊、機器視覺模塊與觸摸屏模塊等6。2.2 labview編程環(huán)境2.2.1 啟動界面 成功安裝labview8.5之后，雙擊桌面圖標或單擊開始菜單的對應項，即可啟動labview8.5，其啟動界面如圖2-1所示。圖2-1 labview8.5中文版啟動界面啟動界面左側的“文件”向導框內列出了最常用的命令，如新建vi、新建項目、新建基于模板的vi等以及最近打開過的項目和vi程序，以便用戶使用。右側的資源向導框內列

18、出了常用資源（如系統(tǒng)幫助、范例、網絡資源）以及對labview新特性的介紹，這些都是學習和使用labview的絕佳幫手，特別是其中的“查找范例.”項，提供了豐富的編程實例，幾乎所有的常用功能都可以從中找到例子。單擊啟動界面上的“新建”下的“vi”項或單擊快捷鍵ctrl+n，創(chuàng)建一個新vi，會彈出如圖2-2所示的前面板和框圖編輯窗口。圖2-2 前面板和框圖編輯窗口2.2.2 控件選板 在前面板進行編程的時候，用鼠標右鍵單擊前面板的空白區(qū)域，所彈出的控件選板如圖2-3所示，本系統(tǒng)所用的各個子選板及其用途如下。圖2-3 控件選板（1）整體布局v 新式：提供新式風格的各種控件v 系統(tǒng)：提供與所在操作系

19、統(tǒng)風格統(tǒng)一的各種控件v 經典：提供經典風格的各種控件v express（特快通道）：包含了最常用的幾類控件v .net與activex：提供.net和activex支持的相關控件 選擇“選擇控件.”項可以讀取事先定制好的控件文件，用于添加用戶自定義的控件。（2）控件介紹 新式、系統(tǒng)、經典分別為不同風格的控件子選板，其包含的控件功能是相同的，以新式子選板為例，其下一級子選板及用途有：v 數值：數值型控件，如編輯框、滑動條、進度條、表盤等v 布爾：布爾型控件，如按鈕、開關、led等v 字符串與路徑：字符串和路徑控件v 數組、矩陣與簇：復合型控件，如數組、矩陣和簇v 修飾：各種修飾控件，如線條、箭頭

20、、形狀、標簽等，這類控件的特點只是作為前面板裝飾用，無對應的框圖子程序2.2.3 函數選板 鼠標右鍵單擊框圖的空白區(qū)域，彈出的函數選板如圖2-4所示，本系統(tǒng)所用的各個子選板及其用途如下：圖2-4 函數選板（1）整體布局v 測量i/o：提供與測量i/o相關的各種函數v 儀器i/o：提供與儀器i/o相關的各種函數v 數學：提供大量常用數學函數v 信號處理：信號處理相關函數v 數據通信：各種網絡通信相關函數和進程同步函數v 互聯(lián)接口：各種與外部代碼調用、.net支持、activex支持、注冊表讀寫、版本控制、端口讀寫、輸入設備控制等相關的接口函數v express（特快通道）：包含了一些最常用的函數

21、和程序框架選擇“選擇vi.”項可以從磁盤上讀取一個子vi并添加到當前框圖中。（2）控件介紹 子選板中最為常用的是編程子選板，其下一級子選板及其用途如下：v 結構：各種結構，用于程序流程控制，如循環(huán)結構、選擇結構、順序結構、事件結構、公式節(jié)點、mathscript節(jié)點、局部變量和全局變量等v 數組：與數組操作相關的各種函數，如初始化、增刪元素、查找、排序、分割、逆轉、二維數組轉置，以及數組與簇、數組與矩陣之間類型轉換v 簇、類與變體：與簇、類和變體相關的各種函數，如簇的捆綁、解除捆綁，以及簇與變體和其他數據類型之間的類型轉換v 數值：常用的數字計算、各種數值型數據間的相互轉換、復數計算和常用數字

22、常量等v 布爾：與、或、非、異或等各種邏輯運算和類型轉換函數v 字符串：與字符串操作、類型轉換和xml相關的函數v 比較：各種數據比較函數v 定時：各種定時、等待、時間類型轉換函數2.2.4 工具欄（1）前面板工具欄 在編輯前面板的時候，界面上方的工具欄可以提供一些便捷功能，尤為實用，如圖2-5所示。圖2-5 前面板工具欄 其中各個按鈕的主要用途如下：v 運行：單擊可運行當前vi，運行中該按鈕變?yōu)椋绻摪粹o變?yōu)椋硎井斍皏i中存在錯誤，無法運行，單擊該按鈕即可彈出對話框顯示錯誤原因。 v 連續(xù)運行：單擊可重復連續(xù)運行當前viv 中止執(zhí)行：當vi運行時變亮為，可單擊終止當前vi運行v 暫停：單

23、擊可暫停當前vi運行，再次單擊繼續(xù)運行v 文本設置：對選中文本的字體、大小、顏色、風格、對齊方式等進行設置v 對齊對象：使用不同方式對選中的若干對象進行對齊v 分布對象：使用不同方式對選中的若干對象間隔進行調整v 調整對象大?。菏褂貌煌绞綄x中的若干前面板的大小進行調整，也可精確指定某控件的尺寸v 重新排序：調整選中對象的上下疊放次序v 顯示/隱藏即時幫助窗口：單擊后可顯示/隱藏一個小懸浮窗口，其中是關于鼠標所指定對象的幫助內容（2） 框圖工具欄 框圖界面上方的工具欄與前面板工具欄類似，如圖2-6所示。圖2-6 框圖工具欄框圖工具欄中與前面板工具欄不同部分的按鈕用途如下：v 高亮顯示執(zhí)行過程

24、：單擊該按鈕，變?yōu)楹?，vi運行時變慢，并可觀察到數據流在框圖中的流動過程，對初學者理解數據流運行方式尤為有用v 保存連線值：單擊后變?yōu)?，可使vi運行后為各條連線上的數據保留值，可用探針直接觀察數據值v 單步進入：調試時使程序單步進入循環(huán)或子viv 單步通過：調試時程序單步執(zhí)行完整個循環(huán)或子viv 單步退出：單步進入某循環(huán)或者自vi后，單擊此按鈕可使程序執(zhí)行完該循環(huán)或者子vi剩下的部分并跳出72.2.5 工具選板 在前面板和程序框圖中都可以看到工具選板。工具選板上的每一個工具都對應于鼠標的一個操作模式。光標對應于選板上所選擇的工具圖標。可選擇合適的工具對前面板和程序框圖上的對象進行操作和修改。

25、如果自動工具選擇已打開，當光標移動到前面板或程序框圖的對象上時，labview將自動從工具選板上選擇相應的工具。請打開工具選板，選擇查看工具選板。labview將記住工具選板的位置和大小，因此當labview重啟時選板的位置和大小保持不變。 labview8.5簡體中文版的工具選板如圖2-7所示。利用工具選板可以創(chuàng)建、修改labview中的對象，并對程序進行調試。工具選板是labview中對對象進行編輯的工具。圖2-7 工具選板 工具選板中各種不同工具的圖標及其相應的功能如下：v 自動/手動選擇切換，當按下自動選擇按鈕，鼠標經過前、后面板上的對象時，系統(tǒng)會自動選擇工具選板中相應的工具，方便用戶

26、操作。當用戶選擇手動時，需要手動選擇工具選板中的相應工具v 操作工具，用來操縱前面板中的控制量和指示器。當用它指向數值或者字符量時，它會自動變成標簽工具v 位置、尺寸、選擇工具，用來選取對象，改變對象的位置和大小v 標簽工具，用于輸入標簽文本或者創(chuàng)建標簽v 連線工具，用于在后面板中連接兩個對象的數據端口，當用連線工具接近對象時，會顯示出其數據端口以供連線之用。如果打開了幫助窗口時，那么當用連線工具至于某連線上時，會在幫助窗口顯示其數據類型v 對象彈出菜單工具，當用該工具單擊某對象時，會彈出該對象的快捷菜單v 滾動窗口工具，使用該工具，無須滾動條就可以自由滾動整個圖形v 顏色設置工具，用來設置窗

27、口對象的前景色和背景色82.3 labview和數據采集數據采集是指從系統(tǒng)外部采集數據并進行轉換后傳輸到系統(tǒng)內部的過程，能夠提供這一功能的完整系統(tǒng)被稱為數據采集系統(tǒng)（data acquisition system）。一個通用daq測量系統(tǒng)其主要的測量任務實質上是由安裝在計算機上的軟件完成的，而daq硬件知識將輸入信號轉換成計算機所能操作的數字信號。這意味著一個daq設備能執(zhí)行多種測量任務，不同的測量任務僅僅是軟件的不同。9對于基于計算機的數據采集系統(tǒng)來說，所采集的數據信號一般為電信號（如電壓、電流等），所能處理的信號一般為數字信號，所以需要將外部的模擬物理量轉換為以電信號表示的數字量后交分析程

28、序處理，這一轉換過程稱為模擬輸入；而有時系統(tǒng)需要向外部提供激勵，所以有的數據采集系統(tǒng)也提供模擬輸出功能，將內部的數字激勵信號轉換為模擬輸出信號。典型數據采集系統(tǒng)如圖2-8所示。7傳感器和變換器數據采集設備信號調理pc機軟件圖2-8 典型的基于pc的daq系統(tǒng)（1）傳感器和變換器 數據采集系統(tǒng)的中的傳感器和變換器的主要功能是將系統(tǒng)外部的各種類型的物理量轉換為電信號，供數據采集系統(tǒng)進行采集和處理。常見的信號類型有5類，其中模擬信號包括直流（dc）信號、時域信號和頻域信號；數字信號包括通斷和脈沖序列兩種類型。對同一個信號可以采用多種測量角度。（2）信號調理從傳感器得到的信號可能會很微弱，或者包含大量

29、噪聲，或者是非線性等，這種信號在進入采集卡之前必須經過信號調理。信號調理的方法主要包括放大、衰弱、隔離、多路復用、濾波、激勵和數字信號調理等。（3）數據采集設備數據采集設備的功能是將數據轉換為計算機課處理的數字信號，并傳遞到計算機中去。通常情況下數據采集設備是一個數據采集卡，與計算機的連接可以采用多種方式。ni的數據采集設備支持的總線類型包括pci、pci express、pxi、pcmcia、usb、compactflash、ethernet以及火線等各種總線。數據采集卡的功能包括模擬輸入、模擬輸出、數字i/o、觸發(fā)采集和定時i/o。1 模擬輸入 模擬輸入主要考慮的基本參數包括通道數、采樣速

30、率、分辨率和輸入范圍等。通道數對于采用單端和差分兩種輸入方式的設備，模擬輸入通道數可以分為單端輸入通道數和差分輸入通道數。在單端輸入中，輸入信號均以共同的地線為基準。對于差分輸入，每一個輸入信號都有自有的基準地線；由于共模噪聲可以被導線所消除，從而減小了噪聲誤差。采樣速率這一參數決定了每秒鐘進行模數轉換的次數。一個高采樣速率可以在給定時間下采集更多數據，因此能更好地反映原始信號。分辨率模數轉換器用來表示模擬信號的位數即是分辨率。分辨率越高，信號范圍被分割成的區(qū)間數目越多，因此，能探測到的電壓變量就越小。在恰當地設計模擬輸入電路其他部分的情況下，可以對模擬信號進行非常準確的數字化。輸入范圍輸入范

31、圍是adc可以量化的最小和最大電壓。ni公司的多功能數據采集設備對量程范圍進行選擇，可以在不同輸入電壓下進行配置。2 模擬輸出模擬輸出用來為數據采集系統(tǒng)提供激勵源。數模轉換器（dac）的一些技術指標決定了所產生輸出信號的質量：穩(wěn)定時間、轉換速率和輸出分辨率。穩(wěn)定時間穩(wěn)定時間是指輸出達到規(guī)定精度時所需要的時間。穩(wěn)定時間通常由電壓上的滿量程變化來規(guī)定。轉換速率轉換速率是指數模轉換器所產生的輸出信號的最大變化速率。穩(wěn)定時間和轉換速率一起決定模數轉換器改變輸出信號值的最大變化速率。輸出分辨率輸出分辨率與輸入分辨率相似，它是產生模擬輸出的數字碼的位數。較大的位數可以縮小輸出電壓增量的量值，因此可以產生更

32、平滑的變化信號。對于要求動態(tài)范圍寬、增量小的模擬輸出應用，需要有高分辨率的電壓輸出。3 觸發(fā)采集許多數據采集的應用過程需要基于一個外部事件啟動或停止一個數據采集的工作。數字觸發(fā)使用外部數字脈沖來同步采集與電壓生成。模擬觸發(fā)主要用于模擬輸入操作，當用一個輸入信號達到一個指定模擬電壓值時，根據相應的變化方向來啟動或停止數據采集的操作。ni公司為數據采集產品開發(fā)了rtsi總線。該總線使用一種定制的門陣列和一條帶形電纜，能在一塊數據采集卡上的多個功能之間或者兩塊甚至多塊數據采集卡之間發(fā)送定時和觸發(fā)信號。通過該總線，可以同步模數轉換、數模轉換、數字輸入、數字輸出和計數器/計時器的操作。4 數字i/o（d

33、io）dio接口經常被用來控制過程、產生測試波形、與外圍設備進行通信。在每一種情況下，最重要的參數有可應用的數字線的數目、在這些通路上能接收和提供數字數據的速率、通路的驅動能力。一個常見的dio應用時傳送計算機和設備之間的數據，這些設備包括數據記錄器、數據處理器及打印機。5 定時i/o 計數器/定時器在許多應用中具有很重要的作用，包括對數字時間產生次數的技術、數字脈沖計時以及產生方波和脈沖。應用一個計數器/計時器最重要的指標是分辨率和時鐘頻率。分辨率是計數器所應用的位數。越高的分辨率以為著計數器可以計數的位數越高。始時鐘頻率越高，計數器遞增得也越快，因此對于輸入可探測的信號頻率越高，對于輸出則

34、可以產生更高頻率的脈沖和方波形。（4）pc與軟件 軟件使pc機和數據采集硬件形成一個完整的數據采集、分析和顯示系統(tǒng)。軟件層中的驅動軟件可以直接對數據采集硬件的寄存器編程，管理數據采集硬件的操作并把它和處理器中斷，dma和內存這樣的計算機資源合在一起。驅動軟件隱藏了復雜的硬件底層編程細節(jié)，為用戶提供容易理解的接口6。第三章 機艙監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計3.1 系統(tǒng)組成本機艙監(jiān)控系統(tǒng)基于labview8.5設計，系統(tǒng)對船舶主柴油機、輔柴油機、電站、主鍋爐、輔鍋爐、齒輪箱等部分進行監(jiān)控。 系統(tǒng)主要由用戶登錄、數據采集兩大部分組成，其中數據采集部分分為開關量和模擬量采集兩部分。模擬量采集部分采集了壓力、溫度、

35、電壓等信號。3.2 設計步驟3.2.1 用戶登錄用戶登錄界面用于系統(tǒng)管理員和操作員等的登錄，登錄成功才可以進入系統(tǒng)進行一系列相關的數據采集操作。用戶登錄界面前面板和框圖如下圖3-3至3-6所示6。 圖3-4 用戶登錄框圖登錄成功圖3-5 用戶登錄框圖登錄失敗圖3-6 用戶登錄框圖退出用戶登錄界面結構介紹：1 while循環(huán) 重復執(zhí)行內部的子程序框圖，直到條件接線端（輸入端）接收到特定的布爾值。將布爾值連接至while循環(huán)的條件接線端。右鍵單擊條件接線端，從快捷菜單中選擇真(t)時停止或真(t)時繼續(xù)。while循環(huán)永遠至少執(zhí)行一次。2 事件結構 事件結構包括一個或多個子程序框圖，或事件分支，當

36、結構執(zhí)行時，僅有一個子程序框圖或分支在執(zhí)行。事件結構將等待直至某一事件發(fā)生，并執(zhí)行相應條件分支從而處理該事件。右鍵單擊結構邊框，可添加新的分支并配置需處理哪些事件。為事件結構邊框左上角的“超時”接線端連接一個值，以指定事件結構等待某個事件發(fā)生的時間（以毫秒為單位）。默認為1，即永不超時。事件數據節(jié)點位于每個事件分支結構的左邊框內側。該節(jié)點用于識別事件發(fā)生時labview返回的數據。根據事先為各事件分支所配置的事件，該節(jié)點顯示了事件結構每個分支中不同的數據。如果配置單個分支來處理多個事件，那么只有被所有事件類型所支持的數據才可用。在程序框圖上放置一個事件結構時，超時事件分支為默認分支。3 條件結

37、構 條件包括一個或多個子程序框圖或分支，當結構執(zhí)行時，僅有一個子程序框圖或分支在執(zhí)行。連接至選擇器接線端的值可以是布爾、字符串、整數，或枚舉類型，它決定了執(zhí)行哪個分支。右鍵單擊結構邊框，可添加或刪除分支。us可使用標簽工具來輸入條件選擇器標簽的值，并配置每個分支處理的值。4 等于？ 如果x等于y，則返回true。否則，函數返回false。該函數可改變比較模式。如比較兩個矩陣，默認的比較模式為比較集合，該函數將返回一個標量。可比較數組或相同數據類型元素組成的簇，產生一個布爾值數組或簇。連線板顯示了該多態(tài)函數的默認數據類型。5 與 計算輸入的邏輯與。兩個輸入必須為布爾或數值。如果兩個輸入都為tru

38、e，函數返回true。否則，返回false。3.2.2 模擬量采集由表3-1可知，模擬量采集部分主要采集溫度、壓力、電壓、頻率等模擬信號。該部分程序圖如下所示：（1）模擬量采集部分結構及控件介紹1 deviceopen 打開已安裝的設備并為后續(xù)操作指定設備號。設備號由研華設備管理器（devmgr.exe）分配。操作之前必須打開設備。deviceopen的error out端必須與deviceclose的error in端相連。如果成功打設備，它必須關閉的。devnum是在系統(tǒng)中已安裝的硬件的設備號。driverhandle是處理由devnum即研華設備管理器分配指定的設備。error out是

39、錯誤信息。如果error in顯示一個錯誤，error out包含相同的錯誤信息。error out 簇包含的信息如下：status 為true則代表出現了錯誤；code 是錯誤代碼；source在大多數情況下是產生錯誤的vi或函數的名稱。2 aiconfig 通過配置由driverhandle指定的設備得相應的增益來設定模擬輸入通道的輸入電壓范圍。driverhandle是處理打開的設備。chan&gain是一個包含指定設備的通道參數和增益代碼的簇。 該簇包含兩個子信息：channel指定模擬輸入通道號； gaincode指定增益代碼。error in描述vi運行之前的錯誤

40、出現情況。此簇的默認輸入是沒有錯誤。如果錯誤已經發(fā)生，則在error out端輸出error in的值。只有在沒有錯誤的情況下該vi 才能正常運行。否則，該vi將錯誤信息從error in傳遞到error out。該簇包含以下參數：status 為true則代表出現了錯誤，系統(tǒng)默認值是flase；code 是錯誤代碼，系統(tǒng)默認值是0；source在大多數情況下是產生錯誤的vi或函數的名稱，默認值是空字符串。error out包含錯誤信息。如果error in顯示一個錯誤，error out包含相同的錯誤信息。該簇包含的參數同error in。3 aivoltagein 從模擬輸入通道讀取當前值

41、并從driverhandle指定的設備返回相應的電壓值。   driverhandle是處理打開的設備。chan&gain 一個包含指定設備的通道參數和增益代碼的簇。其中：channel 的范圍是從0到n - 1（n是等于可用的模擬通道數）。例如，一個16通道的模擬輸入設備的設備號范圍為015。gain增益代碼。該設備可能有不同的增益級別，每個級別都有相應的代碼。 trigmode觸發(fā)模式，0-正常（軟件），1-外部。error in描述vi運行之前的錯誤出現情況。此簇的默認輸入是沒有錯誤。如果錯誤已經發(fā)生，則在error out端輸出error in的值。只有在沒有錯誤的情

42、況下該vi 才能正常運行。否則，該vi將錯誤信息從error in傳遞到error out。該簇包含以下參數：status 為true則代表出現了錯誤，系統(tǒng)默認值是flase；code 是錯誤代碼，系統(tǒng)默認值是0；source在大多數情況下是產生錯誤的vi或函數的名稱，默認值是空字符串。voltage是測量結果（單位為伏特）。error out包含錯誤的信息。如果error in顯示一個錯誤，error out包含相同的錯誤信息。該簇包含的參數同error in。4 初始化數組創(chuàng)建一個n維數組，其中的每個元素都被初始化為元素的值?？墒褂枚ㄎ还ぞ哒{整函數的大小，增加輸出數組的維數。連線板顯示了該

43、多態(tài)函數的默認數據類型。元素是用于初始化初始化的數組中所有元素的值。元素可以是任意類型的標量數據。初始化的數組的數據類型與元素一致。維數大小0n-1必須為數值。如維數大小為0，函數將創(chuàng)建空數組。n維數組的維數大小接線端必須為n。5 捆綁捆綁用于將獨立元素組合為簇。也可使用該函數改變現有簇中獨立元素的值，而無需為所有元素指定新值。要實現上述操作，將簇連接到該函數中間的簇接線端。連接簇到該函數時，函數將自動調整大小以顯示簇中的各個元素輸入。連線板顯示了該多態(tài)函數的默認數據類型。創(chuàng)建新簇時，必須連接所有的輸入。輸出簇中的元素順序必須與輸入元素一致。將一個現有簇連接到函數中間的接線端時，輸入為可選。l

44、abview僅替換連接的簇元素。簇是要改變值的簇。如該輸入端沒有連線，函數將返回簇。連線簇接線端時，“捆綁”函數將用元素0.n-1替換簇。輸入接線端的數量必須匹配輸入簇中元素的數量。元素0n-1可接收任意類型的數據。輸出簇是作為結果的簇。6 平鋪式順序結構該結構包括一個或多個順序執(zhí)行的子程序框圖或幀。平鋪式順序結構可確保子程序框圖按一定順序執(zhí)行。平鋪式順序結構的數據流不同于其它結構的數據流。平鋪式順序結構的幀當所有連接至幀的數據都可用時，按照從左至右的順序執(zhí)行。每幀執(zhí)行完畢后會將數據至傳遞至下一幀。這意味著某個幀的輸入可能取決于另一個幀的輸出。平鋪式順序結構中無需使用順序局部變量來傳遞幀與幀之

45、間的數據。平鋪式順序結構在程序框圖上顯示每個幀，故無需使用順序局部變量即可完成幀與幀之間的連線，同時也不會把代碼隱藏起來。在平鋪式順序結構中添加或刪除幀時，結構會自動調整尺寸大小。右鍵單擊平鋪式順序結構，在快捷菜單中選擇替換為層疊式順序，可將平鋪式順序結構轉換為層疊式順序結構。不可在平鋪式順序結構的各個幀之間拖曳隧道。7 數組插入 在n維數組中索引指定的位置插入元素或子數組。將一個數組連接到該函數時，函數將自動調整大小以顯示數組各個維度的索引。如未連接任何索引輸入，該函數將把新的元素或字數組添加到n維數組之后。新元素或數組的基本數據類型必須和輸入數組的類型一致。n維數組是要插入元素、行、列的數

46、組。輸入可以是任意類型的n維數組。索引0n-1指定數組中要插入元素、行、列或頁的點。該函數只在一個維度上調整數組的大小。只能連接一個索引輸入端。連接的索引決定了數組中可以插入元素的維度。例如，要插入行，連接行索引；要插入列，則連接列索引。連接至n或n-1維數組的數組的維數必須等于或小于連接至n維數組的數組維數。n或n-1維數組是要插入n維數組的元素、行、列或頁。輸出數組函數返回的數組中已經對元素、行、列或頁進行了替換。8 局部變量 局部變量可從一個vi的不同位置訪問前面板對象，并將無法用連線連接的數據在程序框圖上的節(jié)點之間傳遞。局部變量可對前面板上的輸入控件或顯示件進行數據讀寫。寫入一個局部變

47、量相當于將數據傳遞給其它接線端。但是，局部變量還可向輸入控件寫入數據和從顯示控件讀取數據。事實上，通過局部變量，前面板對象既可作為輸入訪問也可作為輸出訪問。9 for循環(huán)將連接到總數(n)接線端的值n作為執(zhí)行次數的子程序框圖。計數接線端(i)提供了當前的循環(huán)總數，其取值在0到n-1的范圍內。創(chuàng)建for循環(huán)后，可使用移位寄存器將值從上一個循環(huán)傳遞到下一個循環(huán)。如果將一個數組連接到for循環(huán)，則啟用自動索引可讀取和處理數組中的各個元素。也可配置for循環(huán)使其返回一個由循環(huán)生成的值所組成的數組，從而啟用啟用自動索引?？蔀閒or循環(huán)添加一個條件接線端，從而在出現布爾條件或發(fā)生錯誤時循環(huán)停止。帶有條件接

48、線端的for循環(huán)在條件發(fā)生時或所有循環(huán)完成時才停止執(zhí)行。右鍵單擊for循環(huán)邊框并從快捷菜單中選擇條件接線端，從而為for循環(huán)添加一個條件接線端。運行vi前，必須為for循環(huán)的條件接線端連線，同時需連接其計數接線端或啟用輸入數組的自動索引。循環(huán)計數為零時，for循環(huán)生成默認數據。10 deviceclose 通過指定從deviceopen獲取的driverhandle來關閉該設備。設備操作后需要關閉，以釋放資源，并準備下一次deviceopen操作。driverhandle是處理打開的設備。error in描述vi運行之前的錯誤出現情況。此簇的默認輸入是沒有錯誤。如果錯誤已經發(fā)生，則在error

49、 out端輸出error in的值。只有在沒有錯誤的情況下該vi 才能正常運行。否則，該vi將錯誤信息從error in傳遞到error out。該簇包含以下參數：status 為true則代表出現了錯誤，系統(tǒng)默認值是flase；code 是錯誤代碼，系統(tǒng)默認值是0；source在大多數情況下是產生錯誤的vi或函數的名稱，默認值是空字符串。error out包含錯誤的信息。如果error in顯示一個錯誤，error out包含相同的錯誤信息。該簇包含的參數同error in。11 或 計算輸入的邏輯或。兩個輸入必須為布爾或數值。如果兩個輸入都為false，則函數返回false。否則，返回tr

50、ue。（2） 模擬量采集部分設計介紹研華數據采集卡對應的模擬量采集的軟件控件為aiconfig和aivoltagein。在aiconfig中配置采集通道的增益和通道號等信息，用aivoltagei采集信息。本部分最內層為for循環(huán)，將循環(huán)次數設置為64，即循環(huán)以供執(zhí)行64次。將當前循環(huán)總數設置為通道號和數組插入的索引號，增益人為設置。數組插入的輸出數組為模擬量采集的顯示數組，其原數組為模擬量采集顯示數組的局部變量。模擬量采集數組的初始值為0。系統(tǒng)總體采用while循環(huán)結構，具體的執(zhí)行步驟是先在研華設備管理器中選擇并打開設備，若此時出現錯誤，則status值為ture，程序執(zhí)行條件結構中的真分支

51、；若此時沒有錯誤，則status值為false，程序后續(xù)執(zhí)行條件結構中的假分支，即執(zhí)行for循環(huán)。如第一次執(zhí)行時，i值為0，則在模擬量采集數組的第零列插入此次執(zhí)行循環(huán)所采集的值；第二次采集時，i值為1，則在上次生成的模擬量采集量數組的第一列插入此次執(zhí)行所采集的數值；依此類推直至循環(huán)結束。若在循環(huán)執(zhí)行過程中產生錯誤則停止執(zhí)行程序。3.2.3 開關量采集該部分采集程序圖如下所示:（1）開關量采集部分結構控件介紹1 dioreadportdword 從driverhandle指定的設備的數字輸入端口讀取雙字（四個字節(jié)，由四個連續(xù)端口讀入）。driverhandle是處理打開的設備。port是目前正在

52、運作的數字端口號。error in描述vi運行之前的錯誤出現情況。此簇的默認輸入是沒有錯誤。如果錯誤已經發(fā)生，則在error out端輸出error in的值。只有在沒有錯誤的情況下該vi 才能正常運行。否則，該vi將錯誤信息從error in傳遞到error out。該簇包含以下參數：status 為true則代表出現了錯誤，系統(tǒng)默認值是flase；code 是錯誤代碼，系統(tǒng)默認值是0；source在大多數情況下是產生錯誤的vi或函數的名稱，默認值是空字符串。state從指定的數據值位讀取的值。 mask驅動程序返回的32位有效通道掩碼。如果di通道是有效的，相應的掩碼位將被設置為

53、1。如果di通道是無效的，將被設置為零。error out包含錯誤的信息。如果error in顯示一個錯誤，error out包含相同的錯誤信息。該簇包含的參數同error in。2 數值至布爾數組轉換將一個整數或浮點數轉換為一個布爾數組。如將一個整數連線至數字接線端，則布爾數組將視整數的位數返回一個含有8個、16個、32個或64個元素的布爾數組。如將一個定點數連線至數字接線端，則布爾數組所返回數組的大小等于該定點數的字長。數組第0個元素與整數二進制表示的補數的最低有效位相對應。3 乘 返回輸入的積。（2） 開關量采集部分設計介紹研華數據采集卡對應的開關量采集軟件控件是dioreadportd

54、word。該部分總體結構與模擬量采集部分相似，總體采用while循環(huán)和平鋪順序結構。具體的執(zhí)行步驟是先從設備管理器中選取并打開設備，若有錯誤則執(zhí)行條件結構的真分支，若無錯誤則執(zhí)行條件結構的假分支。條件結構的假分支中為一for循環(huán)，因控件模塊為雙字讀取型，所以總循環(huán)次數為兩次，通過乘法器和當前循環(huán)次數設定開關量采集的數字端口號。由于開關量采集控件讀出的是數值，因此用數值至布爾數組轉換函數將其轉換為布爾數組。程序第一次執(zhí)行時，i為0，模塊port 值為0， 數組插入的索引號為0，即在數組的第一列插入由采集所得數組轉換成的布爾數組；i為1時，port值為4，數組插入索引號為16，即在之前數組的第16

55、列插入此次生成的布爾數組。若程序在此執(zhí)行過程中有錯誤產生則退出事件結構并停止執(zhí)行while循環(huán)。第四章 程序仿真因主客觀原因，程序仿真時屏蔽采集卡部分人為賦值仿真。4.1 用戶登錄仿真用戶登錄的用戶名為zjg3201,密碼為3201。輸入用戶名和密碼后點擊“登錄”按鈕開始登錄，若用戶名和密碼輸入正確，前面板登錄結果對話框會顯示“登錄成功！歡迎您！”，如圖4-1所示；若輸入錯誤則顯示“用戶名或密碼錯誤！登錄失??！”，如圖4-2所示。點登錄成功后點擊退出時，將退出系統(tǒng)。圖4-1 登錄成功圖4-2 登錄失敗4.2 模擬量采集部分仿真 假設模擬量采集通道每次采集到的數據都是10，屏蔽采集卡部分的仿真圖如下: 其程序執(zhí)行過程中部分顯示結果如下：4.3 開關量采集部分仿真假設系統(tǒng)每次采集到的數值都是1234，屏蔽采集卡部分的仿真圖如下：其結果如下：結論本文提出了labview和數據采集卡相結合的船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)，著重監(jiān)控了船舶運行中的主柴油機、輔柴油機、電站、主鍋爐和輔鍋爐的相關模擬量和開關量。本文著重介紹了基于研華數據采集卡的模擬量和開關量采集。運用labview編程簡單快捷，數據采集卡使用簡單便捷，因此將兩者結合開發(fā)系統(tǒng)還是具有一定的使用意義的。但由于時間和個人能力有限，該設計難免有許多不完善之處，敬請更正。致謝做畢業(yè)設計之前，我labview可謂是一無所知，現在能完成這個畢業(yè)