基于OPC和LabVIEW的数据采集系统在工业测控中的应用研究
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摘要
虚拟仪器是随着PC技术的发展而发展的,是计算机技术和仪器测量技术相结合的产物。与传统仪器相比,虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比、可操作性等方面都具有明显的技术优势。
随着各种新兴技术的不断地融合到监控组态软件中,监控组态软件得到了逐步的完善,并且可以按照客户的要求订制不同地功能。这样加快了软件的更新换代以适应市场的需要,使之有了更强的竞争力和更为广阔的市场前景。
在我国的工业控制领域中,主要流行的监控组态软件有iFix、WinCC、组态王、易控、昆仑工控等,但是由于这些软件要么价格昂贵要么实现的功能有限。特别在小型系统项目中,要求投入小并且要兼容以前的设备仪器,并且也要实现一定的监控功能,由于上述原因,有的时候就需要寻找其它软件(如LabVIEW)来代替上述监控软件,来实现其监控功能。LabVIEW是美国国家仪器开发的,是目前国际上应用比较广泛的虚拟仪器开发环境之一,已经应用于故障诊断、过程控制、检测等领域。
本课题首先从理论上分析了在中小型控制系统运用LabVIEW,结合先进的OPC接口技术、串口通讯技术等实现上位监控功能的可行性。在实际工程应用中,提出“LabVIEW+DSC+OPC”的解决方案,进而利用LabVIEW来实现上层界面的编程,来实现测试系统信息的管理、串口数据采集、测控数据的存储和查询等功能,以实现使监控软件可以兼容原来的仪器设备和自制的数据采集设备,以此来降低测试系统搭建的成本。
Virtual instrument is developed with the development of PC technology, and is the integration of computer technology and instrument measuring technologies. Compared with traditional instrument, virtual instrument has obvious technological advantages in intelligent degree, processing ability, performance price ratio, maneuverability, and other aspect.
With the integration of various kinds of new technologies, monitoring and control configuration software is gradually improved, and different kinds of functions of it can be realized according to requirements of customers. The development and upgrade of this software is accelerated, which makes it more competitive and with more wide market foreground.
In domestic industrial control field, iFix, WinCC, Kingview, Inspec, Kunlun Gongkong, and other monitoring and control configuration software are popular. However, these software are either very expensive or with limited functions. Especially in small-scale system, with low investment, the requirement for compatible with previous equipments and instruments and the requirement for realizing certain monitoring and control functions, other software (such as LabVIEW) are searched for replacing the above ones to realize its monitoring and control functions. LabVIEW is developed by America and is one of the widely used virtual instrument developing environment in the world. It has been used in fault diagnosis, process control, detection, and other fields.
The application of LabVIEW in medium- and small-scale control systems is analyzed in this dissertation. The feasibility of upper supervision function by combining with advanced OPC interface technology and serial port communication technology are analyzed. In practical application, the solution scheme of "LabVIEW+DSC+OPC" is proposed. By using LabVIEW, the programming of upper interface, management of measuring system information, data collection of serial port communication, storage and search of measuring and control data, and other functions are realized. This monitoring and control software can be compatible with the original instrument and equipment. With self-made data collection equipment, the cost of establishing the measuring system is reduced.
随着各种新兴技术的不断地融合到监控组态软件中,监控组态软件得到了逐步的完善,并且可以按照客户的要求订制不同地功能。这样加快了软件的更新换代以适应市场的需要,使之有了更强的竞争力和更为广阔的市场前景。
在我国的工业控制领域中,主要流行的监控组态软件有iFix、WinCC、组态王、易控、昆仑工控等,但是由于这些软件要么价格昂贵要么实现的功能有限。特别在小型系统项目中,要求投入小并且要兼容以前的设备仪器,并且也要实现一定的监控功能,由于上述原因,有的时候就需要寻找其它软件(如LabVIEW)来代替上述监控软件,来实现其监控功能。LabVIEW是美国国家仪器开发的,是目前国际上应用比较广泛的虚拟仪器开发环境之一,已经应用于故障诊断、过程控制、检测等领域。
本课题首先从理论上分析了在中小型控制系统运用LabVIEW,结合先进的OPC接口技术、串口通讯技术等实现上位监控功能的可行性。在实际工程应用中,提出“LabVIEW+DSC+OPC”的解决方案,进而利用LabVIEW来实现上层界面的编程,来实现测试系统信息的管理、串口数据采集、测控数据的存储和查询等功能,以实现使监控软件可以兼容原来的仪器设备和自制的数据采集设备,以此来降低测试系统搭建的成本。
Virtual instrument is developed with the development of PC technology, and is the integration of computer technology and instrument measuring technologies. Compared with traditional instrument, virtual instrument has obvious technological advantages in intelligent degree, processing ability, performance price ratio, maneuverability, and other aspect.
With the integration of various kinds of new technologies, monitoring and control configuration software is gradually improved, and different kinds of functions of it can be realized according to requirements of customers. The development and upgrade of this software is accelerated, which makes it more competitive and with more wide market foreground.
In domestic industrial control field, iFix, WinCC, Kingview, Inspec, Kunlun Gongkong, and other monitoring and control configuration software are popular. However, these software are either very expensive or with limited functions. Especially in small-scale system, with low investment, the requirement for compatible with previous equipments and instruments and the requirement for realizing certain monitoring and control functions, other software (such as LabVIEW) are searched for replacing the above ones to realize its monitoring and control functions. LabVIEW is developed by America and is one of the widely used virtual instrument developing environment in the world. It has been used in fault diagnosis, process control, detection, and other fields.
The application of LabVIEW in medium- and small-scale control systems is analyzed in this dissertation. The feasibility of upper supervision function by combining with advanced OPC interface technology and serial port communication technology are analyzed. In practical application, the solution scheme of "LabVIEW+DSC+OPC" is proposed. By using LabVIEW, the programming of upper interface, management of measuring system information, data collection of serial port communication, storage and search of measuring and control data, and other functions are realized. This monitoring and control software can be compatible with the original instrument and equipment. With self-made data collection equipment, the cost of establishing the measuring system is reduced.
引文
[1]日本OPC协会供稿,郑立翻译.OPC应用程序入门.OPC(中国)促进委员会
[2]陆晓春,OPC规范下数据访问服务器的研究与实现,河海大学常州分校学报,(2006)3,49-52
[3]陈锡辉,张银鸿编著.LabVIEW8.20程序设计从入门到精通.北京:清华大学出版社,2007.7
[4]马国华编著.监控组态软件及其应用.北京:清华大学出版社,2005.9
[5]欧金成,组态软件的现状与发展,工业控制计算机,(2002)15,1-5
[6]黄爱明,国内软件测试现状及对策研究,中国管理信息化,(2007)10,42-44.
[7]钟伟红,工控组态软件的现状及发展,安徽电子信息职业技术学院学报,(2006)04,94-96
[8]马国华,监控组态软件的发展趋势与现状,世界仪表与自动化,(2002)05,10-11
[9]林威汉,国内组态软件的现状与未来,电气时代,(2002)06,9-12
[10]www.opcfoundation.org/
[11]www.opcchina.com.cn/
[12]孙敏,OPC技术在组态软件中的应用,制造业自动化,(2004)02,74-76
[13]杨智,监控组态软件中基于OPC规范的数据接口研究与设计,机械与电子,(2005)3,14-17
[14]孙敏,基于OPC技术的监控组态程序的开发,仪器仪表学报,(2003)24,104-106
[15]潘爱民编著.COM原理与应用.北京:清华大学出版社,1999.11
[16]王红爱.OPC CLIENT/SERVER开发方法研究.北京化工大学硕士学位论文.2004.5
[17]史宏亮.基于COM技术的OPC DA Server的研究与实现.北京化工大学硕士学位论文.2003,2
[18]花新峰,OPC数据访问客户端开发方法讨论,现代电子技术,(2005)19, 120-123
[19]www.ni.com/China
[20][美]Robert H.Bishop编著,乔瑞萍,林欣等译.LabVIEW 7实用教程.北京:电子工业出版社,2005.8
[21]王磊,陶梅编著.精通LabVIEW8.0.北京:电子工业出版社,2007.1
[22]裴锋,基于LabVIEW DSC监控软件开发,仪器仪表用户,(2005)05,97-98
[23]俞梅,基于LabVIEW DSC的监控软件的应用研究,微计算机信息(测试自动化),(2007)03,88-90
[24]何奇文,OPC技术在LabVIEW 8.0 DSC模块中的运用,计算机工程与设计,(2006)22,4389-4391
[25]翟峰,基于LabVIEW和OPC实时数据采集系统研制,压电与声光,(2006)28,741-743
[26]刘金宁,基于LabVIEW实现对OPC服务器的访问,计算机工程与设计,(2004)10,1756-1759
[27]范逸之,陈立元编著.Visual Basic与RS-232串行通信控制.北京:清华大学出版社,2004.6
[28]范逸之编著.Visual Basic与分布式监控系统-RS-232/485串行通信.北京:清华大学出版社,2002.1
[29]邓素萍,串行通讯RS232/RS485转换器,国外电子元器件,(2001)07,62-63
[30]刘志群,基于RS485实现的PC机与单片机多机通讯,闽江学院学报,(2007)02,44-46
[31]http://bbs.dzkf.net/thread-2839-1-1.html
[32]http://www.programsalon.com/dowrdoads69/sourcecode/windows/csharp/detai1247813.html
[33]http://www.ic37.com/htm_tech/2008-1/11500_9370.htm
[34]http://www.et-dz.com/html/dianzijishujichu/dianziyingyong/20080512/71,19.html
[35]包建华,工控组态软件MCGS及其应用,工矿自动化,(2007)03,92-94
[36]刘伟,基于MCGS和80C51的流量监控系统设计,通化师范学院学报,(2007)08,27-31
[37]张爱平主编.LabVIEW入门与虚拟仪器.北京:电子工业出版社,2004.5
[38]杨乐平等编著.LabVIEW程序设计与应用.北京:电子工业出版社,2001.7
[39]杨乐平等编著.LabVIEW高级程序设计.北京:清华大学出版社,2006.6
[40]蒋波,利用ADO技术实现LabVIEW与数据库的接口,中国仪器仪表,(2004)11,16-19
[41]徐洪安,用ADO构建LabVlEW中的数据库访问接口,北京工业大学学报,(2003)06,138-140
[42]潘锦玲,LabVIEW中利用ADO技术实现发动机测功机数据采集系统数据库访问,仪器仪表学报,(2004)08,321-324
[43]王成辉编著.Access 2002中文版入门与提高.北京:清华大学出版社,2002.4
[44]毕超主编.Access课程设计案例精编.北京:中国水利水电出版社,2006.1
[45]王洪波,LabVlEW与Access数据库访问接口研究,微计算机信息(测试自动化),(2004)06,56-57
[46]鲍永刚,张英福,王德高编著.SQL语言及其在关系数据库中的应用.北京:科学出版社,2007.1
[47][美]Leon Atldnson编著,周靖,许青松译.MySQL核心编程-高级开发者指南.北京:清华大学出版社,2003,4
[48]周求湛等编著.虚拟仪器与LabVIEW-(TM)7 Express程序设计.北京:北京航空航天大学出版社,2004.6
[49]李刚,林凌编著.LabVIEW-易学易用的计算机图形化编程语言.北京:北京航空航天大学出版社,2001.10
[50]王颖,基于LabVIEW 7 Express的数据采集系统,测控技术,(2004)04,68-69
[51]逯颖,基于LabVIEW的串口通讯接口设计与实现,现代电子技术,(2006)17,123-124
[52]夏建芳,虚拟仪器与单片机串口通讯的实现,机械工程与自动化,(2006)02,136-137
[53]于桢,基于LabVIEW与单片机串口的信号处理的研究,天津科技大学学报,(2004)03,35-37
[54]夏红梅,基于LabVIEW开发环境的图书馆管理系统设计,科学技术与工程,(2007)02,402-405
[55]楚现知,基于LabVIEW的监控界面设计与单片机的串行通讯,工业控制计算机,(2005)07,69-70
[56]周红霞,基于LabVIEW的虚拟仪器及串口通讯的实现,石家庄职业技术学院学报,(2007)04,17-19
[57]栾美艳.采用虚拟测控软件LabVIEW实现控制系统得监控功能.大连交通大学硕士学位论文.2004.12
[58]孙映卓,用LabVIEW实现数据记录的最佳应用,测控技术,(2003)22,69-71
[59]廖传书,多路时间采集系统的LabVIEW设计,武汉理工大学学报·信息与管理工程版,(2007)29,5-7
[60]马伟,基于MCS-51与LabVIEW的数据采集系统,工业控制计算机,(2007)09,27-28
[61]毛建东,基于LabVIEW的单片机数据采集系统得设计,微计算机信息,(2006)32,41-42
[62]周立功等编著.增强型80C51单片机速成与实践.北京:北京航空航天大学出版社,2003.7
[63]郑波祥,基于LabVIEW与DSP串口的数据采集,微计算机信息(测控自动化),(2004)20,45-46
[64]美国国家仪器公司中国分公司,LabVIEW用于数据记录(一),仪表技术,(2003)04,37-38
[65]美国国家仪器公司中国分公司,LabVIEW用于数据记录(二)仪表技术,(2003)05,38
[2]陆晓春,OPC规范下数据访问服务器的研究与实现,河海大学常州分校学报,(2006)3,49-52
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[30]刘志群,基于RS485实现的PC机与单片机多机通讯,闽江学院学报,(2007)02,44-46
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[32]http://www.programsalon.com/dowrdoads69/sourcecode/windows/csharp/detai1247813.html
[33]http://www.ic37.com/htm_tech/2008-1/11500_9370.htm
[34]http://www.et-dz.com/html/dianzijishujichu/dianziyingyong/20080512/71,19.html
[35]包建华,工控组态软件MCGS及其应用,工矿自动化,(2007)03,92-94
[36]刘伟,基于MCGS和80C51的流量监控系统设计,通化师范学院学报,(2007)08,27-31
[37]张爱平主编.LabVIEW入门与虚拟仪器.北京:电子工业出版社,2004.5
[38]杨乐平等编著.LabVIEW程序设计与应用.北京:电子工业出版社,2001.7
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[60]马伟,基于MCS-51与LabVIEW的数据采集系统,工业控制计算机,(2007)09,27-28
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