在Labwindows/CVI环境下开发基于虚拟仪器技术的引控数据采集系统
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摘要
论文针对引控数据采集系统的多路信号采集与监控进行了研究，提出了在Labwindows／CVI环境下开发基于虚拟仪器技术的引控数据采集系统。该系统主要包括三个部分：第一部分是外部总线以及对高频信号的采集与处理，它主要解决了系统与外部测试仪器的通讯，借助示波器实现了高频信号的采集；第二部分是PC-DAQ数据采集设计，这部分完成对九路低频信号的采集。它主要解决了连续数据采集，数据流存盘与多任务处理等问题；第三部分是实时监测十二个继电器的工作状态，该部分实现了系统工作过程中加电时序的监测，对系统联试过程中出现异常状况提醒操作人员即时断电起重要作用。
引控数据采集系统设计采用硬件功能化、模块化、插卡化以减少装置和设备数量。硬件尽量选择了标准设备，以易维修性、生产性。软件按层次化、模块化设计，层次化设计的主要目的是隔离硬件和应用程序，以支持未来不可避免的硬件升级。同时采取多线程编程技术，实现多任务同时执行，使系统构成灵活，故障定位准确、便于维修。论文前两章简述了系统的开发背景和虚拟仪器技术。第三章对如何在Labwindows／CVI环境下开发基于虚拟仪器技术的引控数据采集系统的设计思想、系统原理、系统结构以及系统组成作了详细的阐述，并对系统的不确定度进行了分析。第四章阐述了GPIB总线接口的数据采集设计。在本系统中它完成对高频信号的数据采集。一个完整的基于GPIB总线接口系统主要由带GPIB接口的测试设备、GPIB卡以及电缆和计算机组成。在本章中介绍了基于GPIB接口总线的特点，着重说明了GPIB总线接口系统的原理和方法并给出了源代码。第五章对PC-DAQ的数据采集设计作了详细的阐
述。在信号处理、信号接地与测量、数据采集原则、防止伪信息以及多通道数
据采集等方面进行了理论分析;解决了连续的数据采集、数据流存盘、用多线
程方法同时执行多任务、数字滤波、历史数据的查询和波形显示等技术难题。
同时给出了较详尽的设计过程。本章还对用PCL一730数字FO卡监测十二个继
电器的原理方法进行了研究，并给出了自检程序界面。第六章详细说明了引控
数据采集系统软件的设计过程，给出了各个程序模块设计界面，对数据采集的
相关问题作了较为详细的说明。第七章介绍了测试系统受到交直流噪声干扰后
常见的故障，并给出了抑制噪声的措施。最后两章介绍了系统试验结果，并对
测试系统的未来发展作了展望。
基于虚拟仪器技术的引控数据采集系统己投入使用，经过环境试验、运输
试验、系统联试试验，证明该系统测试准确、稳定可靠、抗干扰能力较强。该
测试系统所需设备少，自动化程度高，它改变了原来测试系统中各台仪器独立
使用、手动操作、人工记录数据、自动化程度较低的状态。引控数据采集系统
的开发成功为今后测试系统的发展打下了坚实的基础。
The thesis studies a multi-signals data acquisition, supervisory and control system. In Labwindows/CVI, A approach control data acquisition system based on virtual instrument is developed. The system includes three parts: (1), exterior bus and high frequency signal data acquisition and signal processing; (2), PC-DAQ data acquisition. It solves some problems about continuing data acquisition, data stream storage and multi-tasks disposal; (3), Real-time monitor work-state of twelve relays .
This thesis expounds the system principle, structure and form. It introduces that high-frequency data acquisition method bases on the common GPIB bus .To data acquisition based on PC-DAQ, it makes theoretical analysis in signal-processing grounded signal source and measurement, data acquisition principle .avoiding pseudo-signal and multi data acquisition etc.... It also solves technical difficult problems about continuing data acquisition, data stream storage, multi-thread, digital filter ,query data and waveform display etc... In addition, it studies a supervisory method on monitoring work-state of twelve relays .
Approach control data acquisition and monitoring system which is proved by environmental experiment, transportation experiment, system test, It is test nicety , steady reliability ,anti-jamming . It changes the past measurement system with instrument independent, hand-operation, hand record data, low automatization operation into measurement system with few instrument, high automatization .
引控数据采集系统设计采用硬件功能化、模块化、插卡化以减少装置和设备数量。硬件尽量选择了标准设备，以易维修性、生产性。软件按层次化、模块化设计，层次化设计的主要目的是隔离硬件和应用程序，以支持未来不可避免的硬件升级。同时采取多线程编程技术，实现多任务同时执行，使系统构成灵活，故障定位准确、便于维修。论文前两章简述了系统的开发背景和虚拟仪器技术。第三章对如何在Labwindows／CVI环境下开发基于虚拟仪器技术的引控数据采集系统的设计思想、系统原理、系统结构以及系统组成作了详细的阐述，并对系统的不确定度进行了分析。第四章阐述了GPIB总线接口的数据采集设计。在本系统中它完成对高频信号的数据采集。一个完整的基于GPIB总线接口系统主要由带GPIB接口的测试设备、GPIB卡以及电缆和计算机组成。在本章中介绍了基于GPIB接口总线的特点，着重说明了GPIB总线接口系统的原理和方法并给出了源代码。第五章对PC-DAQ的数据采集设计作了详细的阐
述。在信号处理、信号接地与测量、数据采集原则、防止伪信息以及多通道数
据采集等方面进行了理论分析;解决了连续的数据采集、数据流存盘、用多线
程方法同时执行多任务、数字滤波、历史数据的查询和波形显示等技术难题。
同时给出了较详尽的设计过程。本章还对用PCL一730数字FO卡监测十二个继
电器的原理方法进行了研究，并给出了自检程序界面。第六章详细说明了引控
数据采集系统软件的设计过程，给出了各个程序模块设计界面，对数据采集的
相关问题作了较为详细的说明。第七章介绍了测试系统受到交直流噪声干扰后
常见的故障，并给出了抑制噪声的措施。最后两章介绍了系统试验结果，并对
测试系统的未来发展作了展望。
基于虚拟仪器技术的引控数据采集系统己投入使用，经过环境试验、运输
试验、系统联试试验，证明该系统测试准确、稳定可靠、抗干扰能力较强。该
测试系统所需设备少，自动化程度高，它改变了原来测试系统中各台仪器独立
使用、手动操作、人工记录数据、自动化程度较低的状态。引控数据采集系统
的开发成功为今后测试系统的发展打下了坚实的基础。
The thesis studies a multi-signals data acquisition, supervisory and control system. In Labwindows/CVI, A approach control data acquisition system based on virtual instrument is developed. The system includes three parts: (1), exterior bus and high frequency signal data acquisition and signal processing; (2), PC-DAQ data acquisition. It solves some problems about continuing data acquisition, data stream storage and multi-tasks disposal; (3), Real-time monitor work-state of twelve relays .
This thesis expounds the system principle, structure and form. It introduces that high-frequency data acquisition method bases on the common GPIB bus .To data acquisition based on PC-DAQ, it makes theoretical analysis in signal-processing grounded signal source and measurement, data acquisition principle .avoiding pseudo-signal and multi data acquisition etc.... It also solves technical difficult problems about continuing data acquisition, data stream storage, multi-thread, digital filter ,query data and waveform display etc... In addition, it studies a supervisory method on monitoring work-state of twelve relays .
Approach control data acquisition and monitoring system which is proved by environmental experiment, transportation experiment, system test, It is test nicety , steady reliability ,anti-jamming . It changes the past measurement system with instrument independent, hand-operation, hand record data, low automatization operation into measurement system with few instrument, high automatization .
引文
[1] 刘君华等．虚拟仪器图形化编程语言Labview教程．西安电子科技大学出版社，2001
[2] 曹军义等．虚拟仪器技术的发展与展望(J)．自动化仪表，2003(1)
[3] 彭云辉等．虚拟仪器技术的新发展(J)．国外电子测量技术，2002(2)
[4] 尹念东．虚拟仪器技术及其应用前景(J)．计量与测试技术，2002(6)
[5] 王春花等．一种基于FPGA技术的虚拟逻辑分析仪的研究与实现(J)．电子技术应用,2000(3)
[6] Jeff Bier. Infineon's TriCore Tackles DSP[Z]. Microprocessor Report, 1999
[7] 赵勇等．虚拟仪器软件平台技术现状和发展趋势(J)．国外电子测量技术，2002(2)
[8] 林正盛．虚拟仪器技术及其发展(J)．现代计量测试，1997(4)
[9] 杨昌棋等．基于FFT的虚拟实时噪声倍频程分析仪(J)．测控技术，2000(9)
[10] 邱健等．实现波形和数据采样的虚拟仪器技术(J)．国外电子测量技术，2002(2)
[11] 张锐等．一种基于虚拟示波器技术的数据采集系统(J)．计算机测量与控制，2003(11)
[12] 杨建华等．采用DMA技术的真实并行多路高速数据采集系统(J)．数据采集与处理,2002(3)
[13] 贾惠芹等．计算机与数字化测量(J)．测控技术，2001(1)
[14] 林正盛．虚拟仪器技术及应用(J)．微型机及应用，1997(8)
[15] 祝中山等．PC卡式虚拟仪器软件标准化探讨(J)．电测与仪表，1998(6)
[16] 周永强等．虚拟仪器数据采集系统的研制(J)．长江科学学院院报，1999(2)
[17] 刘思久等．面向GPIB接口的总线接口的虚拟仪器功能(J)．电测与仪表，1998(4)
[18] 冯慧等．基于Windows环境的GPIB接口设计实现(J)．测控技术，2000(8)
[19] 安捷伦公司．仪器接地及其测量的探讨(J)．国外电子测量技术，2002(5)
[20] 赵德永．基于虚拟仪器技术的锅炉供热自动控制系统．中科泛华论文集，2001
[21] 李永新等．Labview在准动态压力发生器中的应用．中科泛华论文集，2001
[22] 吴唏．基于Labwindows／CVI5．0平台的八通道数据采集系统．中科泛华论文集，2001
[23] 李廷军等．一种高速实时数据采集系统的设计(J)．电测与仪表．2003(2)
[24] 杨雷等．测试网络中长线传输若干问题分析(J)．电测与仪表．2003(2)
[25] 中科泛华Labview高级培训教程．2002
[26] The Measurement and Automation catalog 2001,2001
[27] 张毅刚，乔立岩．虚拟仪器软件开发环境Lab windows／CVI6．0编程指南．2002
[28] 刘君华等．虚拟仪器编程语言-Labwindows／CVI教程．电子工业出版社，2001
[29] Kris Jamsa,Lars Klander．C／C++ programmer's Bible．中国水利水电出版社，2001
[30] Tek-TDS520A Programmer Manual．Tek corp，1997
[31] Richard Heathfield,Lawrence Kirby．标准C语言实用全书．电子工业出版社，2001
[32] DAQ BNC-2090 User Manual.USA, 2001
[33] GPIB NI-488.2 Function Reference Manual for Windows, 2001
[34] Labwindows/CVI Programmer Reference Manual. 2001
[35] Labwindows/CVI Advanced Analysis Library Reference Manual. 2001
[36] Labwindows/CVI User Interface Reference Manual. 2001
[37] 夏士智．测量系统设计与应用．机械工业出版社，1995
[38] PCI-6024数据采集卡用户使用手册
[39] Labwindows／CVI软件用户手册
[40] 刘君华．现代检测技术与测试系统设计．西安交通大学出版社，1999
[41] 杨乐平．自动化测试与虚拟仪器技术．国防科技大学出版社，1998
[42] PCL-730用户使用手册
[43] 洪志全等．现代计算机接口．电子工业出版社，2000
[44] 卢文祥等．工程测试与信息处理．华中理工大学出版社，1995
[45] 赵茂泰．智能仪器原理及应用．电子工业出版社，1999
[46] 张松春等．电子控制设备抗干扰技术及应用(第2版)．机械工业出版社，1994
[2] 曹军义等．虚拟仪器技术的发展与展望(J)．自动化仪表，2003(1)
[3] 彭云辉等．虚拟仪器技术的新发展(J)．国外电子测量技术，2002(2)
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[12] 杨建华等．采用DMA技术的真实并行多路高速数据采集系统(J)．数据采集与处理,2002(3)
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[33] GPIB NI-488.2 Function Reference Manual for Windows, 2001
[34] Labwindows/CVI Programmer Reference Manual. 2001
[35] Labwindows/CVI Advanced Analysis Library Reference Manual. 2001
[36] Labwindows/CVI User Interface Reference Manual. 2001
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[38] PCI-6024数据采集卡用户使用手册
[39] Labwindows／CVI软件用户手册
[40] 刘君华．现代检测技术与测试系统设计．西安交通大学出版社，1999
[41] 杨乐平．自动化测试与虚拟仪器技术．国防科技大学出版社，1998
[42] PCL-730用户使用手册
[43] 洪志全等．现代计算机接口．电子工业出版社，2000
[44] 卢文祥等．工程测试与信息处理．华中理工大学出版社，1995
[45] 赵茂泰．智能仪器原理及应用．电子工业出版社，1999
[46] 张松春等．电子控制设备抗干扰技术及应用(第2版)．机械工业出版社，1994