基于工控機(jī)的虛擬儀器軟件設(shè)計(jì)方案

基于工控機(jī)的虛擬儀器軟件設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，輔以一定的外圍簡(jiǎn)單電路，通過(guò)GPIB、USB以及串行通信口，把現(xiàn)有的測(cè)量?jī)x器連接起來(lái)，并通過(guò)編程人員開(kāi)發(fā)針對(duì)測(cè)量過(guò)程的控制軟件。測(cè)量者只需要把儀器與設(shè)備正確地連接起來(lái)，向汁算機(jī)發(fā)出簡(jiǎn)單的操作指令就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量、數(shù)據(jù)分析、處理和記錄的全過(guò)程。1、作為COM組件的測(cè)量?jī)x器在軟件開(kāi)發(fā)中，可以先將儀器設(shè)計(jì)成COM組件。儀器的功能在C()M組件設(shè)汁中要全部實(shí)現(xiàn)并給出相應(yīng)的接口函數(shù)，在虛擬儀器軟件中通過(guò)調(diào)用這些組件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)具體儀器的操作。這樣，編程人員在開(kāi)發(fā)虛擬儀器控制軟件時(shí)可以把具體的儀器當(dāng)成組件來(lái)對(duì)待，通過(guò)組件的各個(gè)函數(shù)來(lái)完成實(shí)際儀器的各個(gè)指令操作。這樣做不但容易對(duì)硬件可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行排錯(cuò)，而且一旦硬件更新，開(kāi)發(fā)人員只需要作針對(duì)C0M的升級(jí)維護(hù)即可。以某型頻譜分析儀為例，設(shè)汁測(cè)量某信號(hào)在控壓變化范圍內(nèi)的雜散值的過(guò)程：1)首先調(diào)整頻譜儀到對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，并根據(jù)該信號(hào)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(hào)．這樣實(shí)現(xiàn)了測(cè)量雜散初始化的子過(guò)程；2)在不同的控壓點(diǎn)讀取帶寬內(nèi)信號(hào)主瓣外的所有信號(hào)，以最大的旁瓣值作為雜散值。為了避免信號(hào)的白噪聲影響雜散值的測(cè)量．采用同一控壓點(diǎn)測(cè)量若干組信號(hào)用軟件求平均的思路．平滑白噪聲引起的信號(hào)起伏，取平滑后的雜散值作為測(cè)量結(jié)果，這樣實(shí)現(xiàn)了測(cè)量當(dāng)前信號(hào)雜散值的子過(guò)程。該型頻譜儀在連續(xù)測(cè)量若干組信號(hào)求平均的過(guò)程中，相鄰兩組數(shù)據(jù)測(cè)量之間有一個(gè)工控機(jī)與頻譜儀通信的時(shí)間，這就削弱了信號(hào)的時(shí)間相關(guān)性，不利于平滑白噪聲。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，引入了可以作均值測(cè)量的頻譜儀，工控機(jī)只需讀取均值測(cè)量后主瓣外的所有信號(hào)最大值作為當(dāng)前信號(hào)雜散值即可。按上述思路重新設(shè)計(jì)頻譜儀COM組件，測(cè)量雜散值的過(guò)程還是按照上述的測(cè)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(duì)同一信號(hào)改進(jìn)前后軟件測(cè)出的雜散值分別為－76.3dB和－78.2dB，而用標(biāo)定設(shè)備測(cè)出的值為－78.51dB，改進(jìn)后軟件的測(cè)量值更加準(zhǔn)確。2、采用Access數(shù)據(jù)庫(kù)作實(shí)時(shí)測(cè)量存檔在測(cè)量過(guò)程中，有時(shí)設(shè)備會(huì)因?yàn)橥蝗粩嚯?、?jì)算機(jī)病毒發(fā)作等一系列不可預(yù)期的故障導(dǎo)致測(cè)量過(guò)程意外中斷，但此時(shí)用戶測(cè)量可能還沒(méi)有結(jié)束，也沒(méi)有大提交測(cè)量報(bào)表，而在系統(tǒng)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)將會(huì)全部丟失，這對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是非常不利的，所以必須對(duì)用戶的所有測(cè)量結(jié)果做一個(gè)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)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(píng)價(jià)采用本文的方案，使用VB．NET程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)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(cè)量上。整套系統(tǒng)研發(fā)周期短、維護(hù)簡(jiǎn)單方便。而“實(shí)時(shí)測(cè)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(gè)抵御外部突發(fā)事件的能力，有效地保護(hù)了測(cè)量數(shù)據(jù)。每一個(gè)產(chǎn)品測(cè)量所需時(shí)間僅為原先人工用儀器測(cè)量的1／3～1／4(不包括后期的數(shù)據(jù)處理時(shí)間)，極大地