基于LabVIEW的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 邵曉娟

測(cè)量?jī)x器發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了四代發(fā)展歷程，即模擬儀器、分立元件式儀器、數(shù)字化儀器和智能儀器。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展及其在電子測(cè)量技術(shù)與儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用，一種全新的儀器——虛擬儀器應(yīng)運(yùn)而生。它是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、通信技術(shù)和測(cè)量技術(shù)高速發(fā)展孕育出的一項(xiàng)革命性技術(shù)，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器的結(jié)構(gòu)、概念、和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)的巨大變革，它的出現(xiàn)使測(cè)試技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的自動(dòng)化發(fā)展紀(jì)元。采用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建的測(cè)試儀器，不但具有開(kāi)發(fā)效率高、可維護(hù)性強(qiáng)、測(cè)試精度高、穩(wěn)定性和可靠性等優(yōu)點(diǎn)，還具有較高的性能價(jià)格比，便于節(jié)省投資、設(shè)備更新和功能轉(zhuǎn)換與擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的升級(jí)。

LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering workbench)是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)的簡(jiǎn)稱，LabVIEW是一個(gè)功能完整的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，但它同時(shí)也是一種功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言。由于LabVIEW采用基于流程圖的圖形化編程方式，因此也被稱為G語(yǔ)言（graphical language）。其特色為提供斷點(diǎn)設(shè)置，單步調(diào)試和數(shù)據(jù)探針在內(nèi)的程序調(diào)試工具，在功能完整性和應(yīng)用靈活性上不遜于任何高級(jí)語(yǔ)言。LabVIEW針對(duì)數(shù)據(jù)采集、儀器控制、信號(hào)分析、和數(shù)據(jù)采集等任務(wù)，設(shè)計(jì)提供了豐富完善的功能圖標(biāo)，用戶只需直接調(diào)用，就可以免去自己去編寫(xiě)程序的繁瑣，而且LabVIEW作為開(kāi)放性的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供了各種接口總線和常用儀器的驅(qū)動(dòng)程序，是一個(gè)通用的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

1.重要庫(kù)房溫濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)控

本文結(jié)合虛擬儀器界面人性化、功能可定制、顯示圖形化等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于LabVIEW的庫(kù)房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效地解決目前人工操作和資金少等的問(wèn)題。系統(tǒng)中采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20、濕度傳感器HS1101測(cè)量溫濕度；采用Lab-PC-1200采集卡獲取數(shù)據(jù)；采用串行方式、PCI總線傳輸數(shù)據(jù)；RS-232/485接口雙向通信；采用PWM方式控制電路，擬建立一種開(kāi)放式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。圖1是基于LabVIEW的虛擬監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

2.LabVIEW的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

遠(yuǎn)程監(jiān)控具體實(shí)施方法采用上下位機(jī)的結(jié)構(gòu)。下位機(jī)主要任務(wù)是完成一塊基于嵌入式的多功能數(shù)據(jù)采集板。若是考慮成本采用簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)亦可，但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化的管理不是很方便。還需要考慮到通訊協(xié)議、接口技術(shù)等，不利于系統(tǒng)的升級(jí)。而且基于嵌入式的多功能的數(shù)據(jù)采集板卡具有獨(dú)立的CUP處理系統(tǒng)當(dāng)作主機(jī)的下位機(jī)使用，自行控制采樣的進(jìn)行。對(duì)于數(shù)據(jù)分析、最高采樣速度、通道數(shù)、數(shù)據(jù)總線接口類(lèi)型、通道隔離，自身標(biāo)定功能等性能指標(biāo)方面達(dá)到很好的效果。只有解決了本地?cái)?shù)據(jù)采集問(wèn)題之后，基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集才得以實(shí)現(xiàn)。

LabVIEW有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集：方法一是DAQ設(shè)備共享式，即采用RDA（Remote Data Acquisition）技術(shù)實(shí)現(xiàn)DAQ（Data Acquisition）設(shè)備的遠(yuǎn)程控制；方法二是數(shù)據(jù)共享方式，即利用DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集。LabVIEW除了采用了TCP通信、UDP通信，也實(shí)現(xiàn)了DataSocket技術(shù)，它是面向測(cè)量和網(wǎng)上實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)交換，可用于一個(gè)計(jì)算機(jī)內(nèi)或者網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交換。其特點(diǎn)就是實(shí)時(shí)性。DataSocket接收程序見(jiàn)圖2。

圖1 基于LabVIEW的虛擬監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 DataSocket接收程序

圖3 連接遠(yuǎn)程面板的配置

利用LabVIEW的VI Server可以實(shí)現(xiàn)LabVIEW VI的遠(yuǎn)程調(diào)用和控制，但是VI Server有一個(gè)缺點(diǎn)：不具備Remote Panel（遠(yuǎn)程面板）發(fā)布的能力，即不能直接在本地（Client端）計(jì)算機(jī)上打開(kāi)并操作位于遠(yuǎn)程（Web Server端）計(jì)算機(jī)上的VI前面板?，F(xiàn)行的LabVIEW版本集成了Remote Panel技術(shù)，解除了用戶必須具有高深的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)并付出艱苦的努力實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的煩惱，用戶可以以極為簡(jiǎn)單的方式在本地計(jì)算機(jī)上打開(kāi)并操作位于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的面板，甚至可以將LabVIEW VI的面板窗口嵌入到一個(gè)網(wǎng)頁(yè)中并在網(wǎng)頁(yè)中操作它。還可以利用LabVNC等第三方公司提供的工具實(shí)現(xiàn)此功能。

3.實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控

本文主要實(shí)現(xiàn)LabVIEW遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基Windows Xp+IIS5.1，使用LabVIEW7版本。首先搭建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，即Web Server?？梢允褂肞WS或IIS來(lái)實(shí)現(xiàn)。這里應(yīng)用Windows XP自帶的IIS5.1。打開(kāi)IIS5.1的設(shè)置頁(yè)面，在“默認(rèn)Web站點(diǎn)”上單擊右鍵，選“屬性”，以進(jìn)入名為0；默認(rèn)Web站點(diǎn)屬性設(shè)置界面。選擇網(wǎng)站選項(xiàng)卡，IP地址選擇全部未分配。其他默認(rèn)。修改主目錄選項(xiàng)卡，由于共享上網(wǎng)，選擇另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的共享。并選擇網(wǎng)絡(luò)目錄。接著添加首頁(yè)文件名，轉(zhuǎn)到“文檔”選項(xiàng)卡，再按“添加”按鈕，根據(jù)提示在“默認(rèn)文檔名”后輸入自己網(wǎng)頁(yè)的首頁(yè)文件名“wgb.htm”。再設(shè)置目錄安全性，點(diǎn)擊編輯按鈕，選擇匿名登陸即可。

接著就進(jìn)入LabVIEW的遠(yuǎn)程監(jiān)控了。按照要求客戶端（Client）最好也安裝LabVIEW軟件方便測(cè)試。服務(wù)器端打開(kāi)LabVIEW7的界面。Web Server計(jì)算機(jī)中打開(kāi)control mixer process.vi，同時(shí)還需要作如下設(shè)置，配置LabVIEW Web Server。選擇Tools/Options…。選擇Web Server：configuration，選擇前面設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)文件目錄，同時(shí)HTTP PORT端口選擇8088，其他默認(rèn)。Web Server：Browser Access，是設(shè)置允許或禁止訪問(wèn)的客戶機(jī)以及訪問(wèn)權(quán)限。這里添加ly用戶。最后設(shè)置Web Server：Visible VI。這里給全部權(quán)限。選擇Tools/web publishing tool…。設(shè)置之后保存。即可實(shí)現(xiàn)通過(guò)客戶端在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器在網(wǎng)頁(yè)中操作系統(tǒng)的工作界面。在客戶端打開(kāi)IE，地址欄中輸入http：//wgb.xicp.net：8088/Control Mixer Process.htm即可。在面板中可以停止或啟動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行，在面板中單擊右鍵，選擇Request Control of Vi或者Release Control of Vi，分別選取控制權(quán)和放棄控制權(quán)，也就實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。連接遠(yuǎn)程面板的配置見(jiàn)圖3所示。

本系統(tǒng)研究結(jié)果表明：系統(tǒng)控制可靠，界面更加人性化，便于使用，日常維護(hù)中所有操作均通過(guò)鍵盤(pán)或鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)，溫濕度監(jiān)控曲線實(shí)時(shí)顯示，系統(tǒng)連續(xù)控制品質(zhì)實(shí)時(shí)可視，具有溫濕度調(diào)節(jié)機(jī)制，很好的滿足了檔案庫(kù)房溫濕度自動(dòng)控制要求。

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