基于工控機(jī)的虛擬儀器軟件設(shè)計方案

基于工控機(jī)的虛擬儀器軟件設(shè)計方案

系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，輔以一定的外圍簡單電路，通過GPIB、USB以及串行通信口，把現(xiàn)有的測量儀器連接起來，并通過編程人員開發(fā)針對測量過程的控制軟件。測量者只需要把儀器與設(shè)備正確地連接起來，向汁算機(jī)發(fā)出簡單的操作指令就可以實現(xiàn)測量、數(shù)據(jù)分析、處理和記錄的全過程。1、作為COM組件的測量儀器在軟件開發(fā)中，可以先將儀器設(shè)計成COM組件。儀器的功能在C()M組件設(shè)汁中要全部實現(xiàn)并給出相應(yīng)的接口函數(shù)，在虛擬儀器軟件中通過調(diào)用這些組件來實現(xiàn)對具體儀器的操作。這樣，編程人員在開發(fā)虛擬儀器控制軟件時可以把具體的儀器當(dāng)成組件來對待，通過組件的各個函數(shù)來完成實際儀器的各個指令操作。這樣做不但容易對硬件可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行排錯，而且一旦硬件更新，開發(fā)人員只需要作針對C0M的升級維護(hù)即可。以某型頻譜分析儀為例，設(shè)汁測量某信號在控壓變化范圍內(nèi)的雜散值的過程：1)首先調(diào)整頻譜儀到對數(shù)坐標(biāo)系，并根據(jù)該信號的變化范圍設(shè)定頻譜儀的中心頻率及合適的帶寬以保證頻譜儀在控壓變化范圍內(nèi)可以捕獲信號．這樣實現(xiàn)了測量雜散初始化的子過程；2)在不同的控壓點(diǎn)讀取帶寬內(nèi)信號主瓣外的所有信號，以最大的旁瓣值作為雜散值。為了避免信號的白噪聲影響雜散值的測量．采用同一控壓點(diǎn)測量若干組信號用軟件求平均的思路．平滑白噪聲引起的信號起伏，取平滑后的雜散值作為測量結(jié)果，這樣實現(xiàn)了測量當(dāng)前信號雜散值的子過程。該型頻譜儀在連續(xù)測量若干組信號求平均的過程中，相鄰兩組數(shù)據(jù)測量之間有一個工控機(jī)與頻譜儀通信的時間，這就削弱了信號的時間相關(guān)性，不利于平滑白噪聲。為了提高測量的準(zhǔn)確性，引入了可以作均值測量的頻譜儀，工控機(jī)只需讀取均值測量后主瓣外的所有信號最大值作為當(dāng)前信號雜散值即可。按上述思路重新設(shè)計頻譜儀COM組件，測量雜散值的過程還是按照上述的測量流程圖，虛擬儀器軟件調(diào)用更新后的組件，程序員甚至可以不用改虛擬儀器軟件中的一句源代碼。對同一信號改進(jìn)前后軟件測出的雜散值分別為－76.3dB和－78.2dB，而用標(biāo)定設(shè)備測出的值為－78.51dB，改進(jìn)后軟件的測量值更加準(zhǔn)確。2、采用Access數(shù)據(jù)庫作實時測量存檔在測量過程中，有時設(shè)備會因為突然斷電、計算機(jī)病毒發(fā)作等一系列不可預(yù)期的故障導(dǎo)致測量過程意外中斷，但此時用戶測量可能還沒有結(jié)束，也沒有大提交測量報表，而在系統(tǒng)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)將會全部丟失，這對用戶來說是非常不利的，所以必須對用戶的所有測量結(jié)果做一個實時的數(shù)據(jù)庫備份。虛擬儀器軟件的工作流程如圖2所示。3、系統(tǒng)性能評價采用本文的方案，使用VB．NET程序設(shè)計語言開發(fā)的虛擬儀器軟件成功的應(yīng)用在某產(chǎn)品的指標(biāo)測量上。整套系統(tǒng)研發(fā)周期短、維護(hù)簡單方便。而“實時測量存檔”在軟件內(nèi)部異常保護(hù)的基礎(chǔ)上又增加了一個抵御外部突發(fā)事件的能力，有效地保護(hù)了測量數(shù)據(jù)。每一個產(chǎn)品測量所需時間僅為原先人工用儀器測量的1／3～1／4(不包括后期的數(shù)據(jù)處理時間)，極大地