第九章 LabVIEW与工控设备的编程技术
随着计算机技术尤其是软件技术的不断发展，越来越多的用户采用专门的组态软件来构建数据采集与控制系统，如iFix、WinCC、组态王Kingview等，以快速完成数据采集和控制任务。美国NI公司的LabVIEW软件虽然从严格意义上讲并非专业的组态软件平台，但以其丰富的界面表达能力、强大的信号处理功能以及独特的图形化数据流编程特点成为构建测量与控制系统的常用平台。如今，通用计算机加研华数据采集控制模块/板卡加LabVIEW编程，已经成为一种高效而便捷的测量与控制系统解决方案。 为了方便用户在LabVIEW 软件中使用研华公司的数据采集模块/板卡完成测量与控制系统，研华公司提供了相应的LabVIEW 驱动程序。这个驱动程序可以在研华公司的网站上免费下载。
本章将以最新的LabVIEW 8.5中文版为例，讨论在LabVIEW下面如何使用研华的数据采集模块/板卡，实现一个完整的测量与控制系统。通过本章的学习，学生应掌握以下内容：
☆研华LabVIEW 驱动程序的安装
☆研华数据采集板卡的LabVIEW 编程
cna5
☆研华ADAM数据采集模块（RS-485）的LabVIEW 编程
1萝卜硫素． 什么是虚拟仪器
虚拟仪器是现代仪器技术与计算机技术深层次结合的产物。计算机与仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说，这种结合有两种方式。一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓的智能化仪器。另一种方式是将仪器装入计算机，以通用的计算机硬件及操作系统为依托。虚拟仪器主要指这种方式。
所谓虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）, 即是在通用计算机平台上，用户根据自己的需求来定义和设计仪器的测量功能。其实质是以计算机为基础，配以相应测试功能的硬件作为信号输入输出的接口, 完成信号的采集、测量与调理,从而完成各种测试功能的一种计算机化仪器系统。
它利用虚拟仪器软件开发平台（例如LabVIEW，labwindow/CVI），在计算机的屏幕上形象地模拟各种仪器的面板（包括显示器、按钮、指示灯、旋钮、开关等）以及相应的功能。用户在屏幕上通过虚拟仪器面板对仪器的操作就如同在真实仪器上操作一样直观、方便、灵活。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。
图9-1 常用虚拟仪器方案
2． 虚拟仪器的特点
oadm虚拟仪器的出现和兴起，改变了传统仪器的概念、模式和结构。与传统仪器的比较，其在智能化程度、处理能力、性能价格比和可操作性等方面具有明显的技术优势。其特点可归纳为下表：
表9-1 虚拟仪器与传统仪器的比较
虚拟仪器 | 传统仪器 |
开放和维护费用低 | 开发和维护费用高 |
技术更新周期短（0.5~1年） | 技术更新周期长（5~10年） |
软件是关键 | 硬件是关键 |
价格低 | 价格昂贵 |
开放灵活与计算机同步，可重复用和重配置 | 固定 |
可用网络联络周边各仪器 | 只可连有限的设备 |
自动、智能化、远距离传输 | 功能单一、操作不便 |
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3． 虚拟仪器的基本功能
任何一台仪器或系统可概括为由三大功能模块组成：信号的采集、数据的处理、结果的输出。
（1）信号调理与采集功能
对被测信号进行调理和采集是虚拟仪器的基本功能。此项功能主要是由虚拟仪器的硬件平台完成的。仪器硬件可以是：插入式数据采集卡DAQ、带标准总线接口的仪器，如GPIB、VXI、PXI等。
（2）数据分析和处理功能
虚拟仪器充分利用了计算机的高速存储和运算功能，并通过软件实现对输入信号的分析处理，如数值计算、信号分析、统计处理、数字滤波等。
（3）参数设置和结果表达
虚拟仪器充分利用计算机的人机对话功能，完成仪器的各种工作参数的设置，如量程、频
率等参数的设置，对测量结果的表达与输出有多种方式，如屏幕显示，绘图打印、网络传输等。
4． 虚拟仪器的构成
虚拟仪器由两大部分构成 ：通用仪器硬件平台(简称硬件平台)和应用软件
（1）硬件平台
由计算机和I/O 接口设备组成。计算机是硬件平台的核心，一般是工作站，也可以是普通的PC。
I/O 接口设备负责被测信号的采集、调整、放大、模数转换。常用有以下五种类型，如图9-2所示：
图9-2 虚拟仪器的构成
（2）虚拟仪器软件
应用程序（包含两方面功能的程序）：实现虚拟面板功能的软件程序和定义测试功能的流程图软件程序。
I/O 接口仪器驱动程序：完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通信。
5． 虚拟仪器的开发平台和领导厂商
虚拟仪器软件开发平台有基于文本式编程语言开发工具和基于图形化编程语言开发工具。前者如VC++,VB,C++Build,LabWindows/CVI等，后者有NI公司的LabVIEW和HP 公司的HP VEE。其中，已经有三十年虚拟仪器开发经验的美国NI公司已经作为业界的领导厂商。
1976年，James Truchard、Jeff Kodosky和南澳大学Bill Nowlin在奥斯汀成立了NI公司。三十年后NI已经成长为一个成功的跨国企业：拥有超过3,800名员工。分布于世界40个国家的50多
个分公司和办事处 。NI创造了基于计算机的革新性测试测量和自动化产品，改善了人们的日常生活，又为客户提供了测量与自动化及相关行业的最佳方案。在过去的三十年中，NI开辟了虚拟仪器领域，它将现成商用技术与革新性软硬件相结合，从而为嵌入式设计、工业控制和测试与自动化提供了独特的解决方法。
用一句话可以概括NI产品无所不在的应用：“一等风流NI共提供1000多款软硬件产品，应用遍布电子、机械、通信、汽车制造、生物、医药、化工、科研、教育等各个行业领域。从日本的Honda汽车测试、澳洲的心脏起搏器设计/验证, 到英国电信电话线路性能测试，全世界数以万计的工程师和科学家们都在使用NI的产品达到他们共同的目的——更快、更好、更省钱。”
9．1．2 LabVIEW概述
1． 什么是LabVIEW
LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。L
abVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX三维建模等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
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