第8章-網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)舉例課件

1、第8章 網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)舉例 8.1網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器在遠(yuǎn)程教學(xué)中的應(yīng)用 8.2 基于labVIEW的室內(nèi)環(huán)境舒適度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.3 基于Web虛擬儀器的多道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第8章 網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)舉例 8.1網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器8.1網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器在遠(yuǎn)程教學(xué)中的應(yīng)用 8.1.1 系統(tǒng)構(gòu)架 整個(gè)系統(tǒng)主要由三部分組成：信號源模塊、信號采集模塊（DAQ數(shù)據(jù)采集卡）、信號分析處理模塊（PC機(jī)上的虛擬試驗(yàn)平臺(tái)），系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖8-1所示。 DAQ數(shù)據(jù)采集卡型號為PCI-MIO-16E-4。 為了實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和客戶機(jī)的實(shí)時(shí)高效通信，本系統(tǒng)中信號的網(wǎng)絡(luò)傳輸采用DataSocket技

2、術(shù)實(shí)現(xiàn)。 整個(gè)軟件試驗(yàn)平臺(tái)由三個(gè)子模塊組成：試驗(yàn)人員信息登記模塊、幫助模塊以及信號分析處理模塊。 被測對象DAQ卡服務(wù)器DataSocket Server客戶機(jī)8.1網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器在遠(yuǎn)程教學(xué)中的應(yīng)用 被測對象DAQ卡服務(wù)8.1.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)1DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號實(shí)時(shí)傳輸DataSocket技術(shù)基于TCP/IP協(xié)議并對其進(jìn)行高度封裝，能在測試測量過程中實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與多用戶的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換與共享，在利用DataSocket進(jìn)行有效通信前，必須首先配置DataSocket Server Manager并運(yùn)行DataSocket Server。C/S模式下服務(wù)器端采集并發(fā)送數(shù)據(jù)的框圖程

3、序如圖8-2所示。 8.1.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn) 與服務(wù)器端的框圖程序相對應(yīng)，客戶端利用服務(wù)器端生成的統(tǒng)一資源定位符（URL）和DataSocket Read函數(shù)等編寫的程序可以實(shí)時(shí)讀取服務(wù)器端發(fā)送的數(shù)據(jù)。DataSocket 接收端正確接受數(shù)據(jù)時(shí)的前面板如圖8-3所示。 與服務(wù)器端的框圖程序相對應(yīng)，客戶端利用服務(wù)器端生成的2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)回放模塊labVIEW中提供了豐富的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)函數(shù)，可以根據(jù)需要把數(shù)據(jù)保存成文本文件（.txt文本或者.xls文件）、二進(jìn)制文件或者波形文件。為了便于從文件中查看存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)選用文本文件保存方式，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的框圖程序如圖8-4所示。 2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)回放模塊

4、（4）程序中的20000是設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的最大值，若客戶端和服務(wù)器端在20000毫秒之內(nèi)沒有建立連接則程序報(bào)錯(cuò)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放的操作界面如圖8-5所示。 （4）程序中的20000是設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的最大值，若客戶端和3實(shí)驗(yàn)人員信息登記子模塊為了對試驗(yàn)人員進(jìn)行較好的信息記錄，本試驗(yàn)平臺(tái)專門開發(fā)了試驗(yàn)人員信息登記子模塊，將試驗(yàn)人員的姓名、學(xué)號、登陸日期、登陸系統(tǒng)的起始時(shí)間、退出時(shí)間等基本信息記錄在指定的.txt文件中。其前面板和框圖程序分別如圖8-6、圖8-7所示。 3實(shí)驗(yàn)人員信息登記子模塊4獨(dú)立應(yīng)用程序（exe程序）生成 獨(dú)立應(yīng)用程序的生成過程為：（1）將完整的程序保存好，導(dǎo)入新建的項(xiàng)目中并保存項(xiàng)

5、目；（2）右鍵點(diǎn)擊項(xiàng)目瀏覽器中的程序生成規(guī)范，選擇新建中的應(yīng)用程序；（3）彈出我的應(yīng)用程序?qū)傩詫υ捒颍趹?yīng)用程序信息中設(shè)置目標(biāo)文件名和應(yīng)用程序目標(biāo)目錄等信息；（4）在源文件選項(xiàng)中將目標(biāo)程序?qū)氲絾?dòng)VI欄；（5）單擊生成即開始獨(dú)立應(yīng)用程序生成，待獨(dú)立應(yīng)用程序生成結(jié)束后會(huì)彈出對話框，單擊完成即可。 4獨(dú)立應(yīng)用程序（exe程序）生成 8.1.3 系統(tǒng)界面圖所開發(fā)的試驗(yàn)平臺(tái)界面的圖如圖8-8、圖8-9、圖8-10、圖8-11、圖8-12所示。8.1.3 系統(tǒng)界面圖第8章-網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)舉例課件第8章-網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)舉例課件第8章-網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)舉例課件8.2 基于

6、labVIEW的室內(nèi)環(huán)境舒適度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8.2.1系統(tǒng)總體構(gòu)架 完整的室內(nèi)環(huán)境舒適度監(jiān)測系統(tǒng)有環(huán)境參數(shù)采集模塊、服務(wù)器端舒適度合成模塊、客戶機(jī)端舒適度監(jiān)測模塊等組成，其框圖如圖8-13所示 信號預(yù)處理電路其它傳感器濕度傳感器溫度傳感器PCI數(shù)據(jù)采集卡服務(wù)器端舒適度合成系統(tǒng)客戶機(jī)監(jiān)測端基于WEB的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布8.2 基于labVIEW的室內(nèi)環(huán)境舒適度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 其它8.2.2溫度、濕度的數(shù)值符號轉(zhuǎn)換 溫度的數(shù)值-符號轉(zhuǎn)換在labVIEW中實(shí)現(xiàn)的框圖程序和前面板分別如圖8-15、圖8-16所示：8.2.2溫度、濕度的數(shù)值符號轉(zhuǎn)換8.2.3基于溫度濕度的舒適度合成 基于直接被測量的復(fù)合概念的語義由

7、其基本概念的語義融合而成，如舒適度的描述就必須基于相對濕度和溫度的知識，即以規(guī)則的形式定義復(fù)合概念“舒適度”的綜合語義。設(shè)環(huán)境溫度為035 ，該論域上定義3個(gè)概念S（T） = 冷，溫，熱，空氣濕度為0 100RH，該論域上定義3個(gè)概念S(H) = 低，中，高，同時(shí)在復(fù)合概念“舒適度”論域上定義3個(gè)概念S(C)=不舒適，較舒適，很舒適，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，有如下規(guī)則：R1：如果S(T)=溫且S(H)=中，則S(C)=很舒適；R2：如果S(T)=溫且S(H)=高或S(H)=低，則S(C)=較舒適；R3：如果S(T)=冷或熱且S(H)=低或中或高，則S(C)=不舒適。基于此規(guī)則的舒適度監(jiān)測系統(tǒng)的試驗(yàn)情況如圖8

8、-17所示： 8.2.3基于溫度濕度的舒適度合成 實(shí)現(xiàn)的框圖程序如圖8-18所示。實(shí)現(xiàn)的框圖程序如圖8-18所示。8.2.4 基于Web的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布1創(chuàng)建HTML文件創(chuàng)建HTML文件的方法是利用LabVIEW 的工具菜單中的Web 發(fā)布工具命令選項(xiàng)進(jìn)行。即在LabVIEW前面板設(shè)計(jì)窗口中單擊工具菜單的Web發(fā)布工具命令選項(xiàng)（如圖8-19所示），之后出現(xiàn)圖8-20所示的Web 發(fā)布工具對話框。 8.2.4 基于Web的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布第8章-網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)舉例課件 Web 發(fā)布工具對話框配置完成后，點(diǎn)擊下一步，出現(xiàn)文檔標(biāo)題、頁眉和頁腳等設(shè)置對話框，設(shè)置好的對話框如圖8-21所示。然后點(diǎn)擊下一步

9、，出現(xiàn)圖8-22所示對話框，需要設(shè)置文件名，以提供有效的URL（保存的文件名不要使用中文，以免URL出現(xiàn)亂字符）。 Web 發(fā)布工具對話框配置完成后，點(diǎn)擊下一步，出現(xiàn)文第8章-網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)舉例課件點(diǎn)擊保存至磁盤出現(xiàn)圖8-23的對話框，點(diǎn)擊確認(rèn)則完成，點(diǎn)擊連接則可以在本地瀏覽器中訪問室內(nèi)舒適度監(jiān)測系統(tǒng)的前面板。 2瀏覽HTML文件瀏覽HTML文件時(shí)，要在發(fā)布VI的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行Web服務(wù)器，并將發(fā)布的程序設(shè)置為可見。不過，在客戶機(jī)端不一定非要客戶端安裝LabVIEW，只需要安裝一個(gè)運(yùn)行引擎Run-Time Engine即可。進(jìn)入IE瀏覽器并按規(guī)定的格式輸入U(xiǎn)RL（格式為：“http:

10、/發(fā)布VI的計(jì)算機(jī)IP地址或計(jì)算機(jī)名/monitoring system.htm），即可瀏覽要查看和控制的VI前面板，如圖8-24和圖8-25所示。 點(diǎn)擊保存至磁盤出現(xiàn)圖8-23的對話框，點(diǎn)擊確認(rèn)則完成，點(diǎn)擊連第8章-網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)舉例課件第8章-網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)舉例課件如果客戶端已安裝了LabVIEW，用戶也可通過LabVIEW環(huán)境打開遠(yuǎn)程發(fā)布的VI。即在LabVIEW前面板程序主菜單中選擇操作連接遠(yuǎn)程前面板，然后在彈出的對話框中進(jìn)行相應(yīng)的配置服務(wù)器地址和VI名配置（如圖8-26）即可以實(shí)現(xiàn)客戶機(jī)對服務(wù)器端VI前面板的遠(yuǎn)程訪問。 如果客戶端已安裝了LabVIEW，用戶也

11、可通過LabVIEW3通過HTML文件遠(yuǎn)程控制程序如果創(chuàng)建HTML文件時(shí)瀏覽選項(xiàng)設(shè)置為“嵌入”模式，并在Web 服務(wù)器瀏覽器訪問權(quán)限設(shè)置中選“允許瀏覽與控制”，則可對程序進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 3通過HTML文件遠(yuǎn)程控制程序8.3 基于Web虛擬儀器的多道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8.3.1 基本思路 本例以多點(diǎn)溫度對象為重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，基于Web虛擬儀器的多道溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)成如圖8-27所示。 8.3 基于Web虛擬儀器的多道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本步驟如下:(1)組建實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)（1臺(tái)服務(wù)器、1個(gè)24口的HUB、10臺(tái)客戶機(jī)）并通過校園網(wǎng)接入Int

12、ernet網(wǎng)。(2)實(shí)驗(yàn)對象及其儀器設(shè)備的確定 (3)虛擬儀器數(shù)據(jù)采集卡的安裝與測試 在應(yīng)用服務(wù)器上安裝NI公司的PCI-6024E數(shù)據(jù)采集卡，該卡件具有16路單端模擬輸入或8路差動(dòng)輸入、2路模擬輸出（其信號范圍為+10V）、8DI/DO，采樣速率可達(dá)到200kS/s，配有一個(gè)68腳的接線器。注意安裝虛擬儀器硬件前，需要先安裝LabVIEW開發(fā)工具，這樣可以在安裝了硬件卡后使系統(tǒng)可以自動(dòng)識別并安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，進(jìn)而對所安裝的硬件進(jìn)行配置。即在LabVIEW7.1開發(fā)工具內(nèi)置的工具M(jìn)easurement & Automation Explorer 3.1中進(jìn)行，在AI頁配置硬件卡的輸入電壓范圍

13、與極性、模擬輸入模式等，如圖8-28所示。 8.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟第8章-網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)舉例課件(4)應(yīng)用軟件的開發(fā)前面板設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)功能要求：以數(shù)字和實(shí)時(shí)趨勢曲線的方式監(jiān)控4臺(tái)管式電阻爐溫度的變化。設(shè)計(jì)的面板如圖8-29所示。 (4)應(yīng)用軟件的開發(fā)框圖程序設(shè)計(jì)最重要的是數(shù)據(jù)采集編程，即在確定PCI-6024E卡可正常使用之后，還要使用LabVIEW中的NI-DAQ VIs來完成數(shù)據(jù)采集編程，即在FunctionsAll FunctionsNI Measurements中選擇 Analog Input子模板中的多通道單點(diǎn)采集編程節(jié)點(diǎn)AI Sample Chanels來實(shí)現(xiàn)溫度采集任務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)的框圖程序如圖8-30所示。 框圖程序設(shè)計(jì)(5)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)入服務(wù)器中的LabVIEW7.1，打開多道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序（文件名為sy2.vi），分別進(jìn)行采樣通道的選擇（ai0:3用于完成1#爐4#爐的溫度采集）、采樣率選擇、采樣點(diǎn)數(shù)的選擇、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式的選擇（Bin/Execl）、信號輸入模式（RSE單極性/Differen雙極性等）的選擇，之后進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，其運(yùn)行界面如圖7-31所示。 (5)系統(tǒng)運(yùn)行一旦在主菜單中選擇ToolsWeb Publishing Tool，就進(jìn)行VI前面板的發(fā)布。正在運(yùn)行中的多道溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)服務(wù)器如圖8-32所示。 一旦