基于LabVIEW的數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)--基于B/S模式的軟件設(shè)計(jì) （一）

　　圖5.2是LabVIEW數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集顯示界面，軟件的操作過程說明如下：

　　(1)AD通道校準(zhǔn)是指對采集板卡的計(jì)量校準(zhǔn)，如果測得模擬量沒有在精度要求范圍內(nèi)，軟件有自己校準(zhǔn)功能。

　　(2)參數(shù)設(shè)置界面是按照用戶的要求來配置一些參數(shù)，比如說位移的起始點(diǎn)、終止點(diǎn)、步長等參數(shù)。

　　(3)測試界面如上圖5.2所示，也是軟件的主界面，但選擇好測試方式后，(硬件部分連接好的情況下)就開始了實(shí)時(shí)采集與顯示。對于采集的數(shù)據(jù)，測試完畢后，點(diǎn)擊保存可以保存到Excel表中，也可以保存成特定格式的數(shù)據(jù)，在將此數(shù)據(jù)倒到分析軟件中，進(jìn)行無償?shù)姆治?，從而可以進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。但是對于工廠中大量的測試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫是首先存儲方式?？梢岳肔abSQL方式向數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表添加記錄，假設(shè)數(shù)據(jù)表為位移Displacement表。具體步驟如下：

　?、俳⑴c數(shù)據(jù)庫的連接。首先通過ADO Connection Create.vi創(chuàng)建一個(gè)Connection對象，然后利用ADO Connection Open.vi建立與數(shù)據(jù)庫的連接。數(shù)據(jù)庫由ADO Connection Open.vi的ConnectionString指定，此參數(shù)由前面板的字符串控件提供，如下圖5.3所示。

　?、谏蒘QL命令，執(zhí)行命令。在前面板table控件中輸入表名，Current和Error控件中輸入字段值。在程序框圖中使用Format Into String生成SQL命令，將它連接到ADO Connection Execute.vi即可執(zhí)行，同時(shí)可在前面板Command Text控件顯示此命令。

　?、蹟嚅_與數(shù)據(jù)庫之間的連接。利用ADO Connection Close.vi關(guān)閉Connection對象，并使用ADO Connection Destroy.vi刪除Connection對象。

　　(4)歷史數(shù)據(jù)回放界面，可以根據(jù)用戶需要，按照測試的日期時(shí)間打開所需要回放查詢的文件。數(shù)據(jù)回放界面繪制出的相應(yīng)歷史曲線如圖5.4所示。

　　在實(shí)時(shí)與歷史曲線顯示部分，趨勢曲線能夠形象清楚地描繪出現(xiàn)場數(shù)據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)的分布趨勢，通過趨勢圖，操作員可以根據(jù)各個(gè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)的變化趨勢看出各個(gè)量的變化情況，且能查看任何歷史時(shí)刻的數(shù)據(jù)，供現(xiàn)場操作人員作出適當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

　　5.1.3數(shù)據(jù)記錄監(jiān)控模塊DSC的應(yīng)用

　　(1)測控系統(tǒng)在上述功能的實(shí)現(xiàn)過程中，遇到了三個(gè)實(shí)際工程問題：

　?、俦O(jiān)控界面中現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示的速度慢，最慢達(dá)到5秒的延遲，很顯然這不符合工業(yè)現(xiàn)場過程控制實(shí)時(shí)性的要求。

　?、谟捎?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/LabVIEW">LabVIEW軟件本身不像FIX工控軟件一樣，帶有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。當(dāng)系統(tǒng)比較小時(shí)，即在控制點(diǎn)數(shù)少的情況下，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能可以利用全局變量的概念，將監(jiān)視或控制的現(xiàn)場測量點(diǎn)都看作是全局變量，暫且稱它們?yōu)?ldquo;全局變量庫”。然后把LabVIEW實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能看作是一個(gè)子程序，每一個(gè)子程序都是從全局變量庫中取數(shù)據(jù)或向里寫數(shù)據(jù)。也就是將這個(gè)“全局變量庫”看作是一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)場每一個(gè)測量點(diǎn)都與庫中的參數(shù)一一對應(yīng)。這種方法在控制點(diǎn)數(shù)少的情況下還是可行的，但是，當(dāng)系統(tǒng)是大中型的情況即現(xiàn)場控制點(diǎn)數(shù)很多的時(shí)候，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，使用全局變量的方法，不僅編程量大，而且數(shù)據(jù)查找起來沒有數(shù)據(jù)庫查找起來方便快捷，另外，全局變量一直是編程人員所盡量避免使用的方法。

　?、塾捎谠趯?shí)際的過程控制監(jiān)視中，要求各個(gè)界面之間來回的切換，實(shí)現(xiàn)界面的友好操作性。FIX監(jiān)控軟件通過編程有調(diào)用各個(gè)界面的函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)界面之間的切換。然而，在用LabvEIW實(shí)現(xiàn)界面之間切換的過程中，將上述的“全局變量庫”作在“數(shù)據(jù)總攬”的界面里，其它各個(gè)子程序(界面)，例如，“實(shí)時(shí)和歷史曲線”、“歷史數(shù)據(jù)”、各個(gè)流程圖等，都是和它進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。所以“數(shù)據(jù)總攬”子程序起著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的作用，它在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中不能被關(guān)閉，本課題是利用VI Sevrer技術(shù)使得“數(shù)據(jù)總攬”子程序在系統(tǒng)己開運(yùn)行時(shí)就以最小化的形式開始運(yùn)行，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。但是，考慮到“歷史數(shù)據(jù)”和“歷史曲線”兩個(gè)子程序由于需要存取歷史數(shù)據(jù)的原因，而在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中不能被關(guān)閉，所以也將它們始終處于最小化的狀態(tài)運(yùn)行。按照上述的做法，發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，各個(gè)界面之間切換起來速度較慢，這不能充分滿足現(xiàn)場過程控制的實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。

　　(2)基于DSC模塊的問題解決方法

　　第一個(gè)問題，數(shù)據(jù)讀和寫的速度有明顯的差別。利用Datasocket技術(shù)編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀和寫，寫數(shù)據(jù)的速度卻很快。所以可能是編程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)緩沖或者程序中等待事件的發(fā)生執(zhí)行效率低的原因，決定數(shù)據(jù)顯示部分通過在前面板直接用Datasocket連接OPC服務(wù)器。結(jié)果數(shù)據(jù)顯示速度明顯達(dá)到幾百毫秒，滿足了實(shí)時(shí)要求。而且這種方法開發(fā)時(shí)間短，效率高。

　　用LabVEIW能夠初步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、顯示和存儲等功能的前提下，考慮到NI公司推出的LabVIEW一附加模塊——數(shù)據(jù)記錄監(jiān)控模塊DSC(Datalogging and Superviosry Control Module)，此模塊是專為過程控制而設(shè)計(jì)開發(fā)的，是專用于輕松設(shè)計(jì)和維護(hù)分布式監(jiān)控系統(tǒng)的理想軟件工具。利用這個(gè)模塊可以很方便地完成與設(shè)備的連接，包括LabVEIW實(shí)時(shí)目標(biāo)模塊和OPC設(shè)備。從系統(tǒng)概覽到節(jié)點(diǎn)執(zhí)行，該模塊提供了內(nèi)置式的開發(fā)工具，來成功記錄數(shù)據(jù)、警報(bào)和事件;顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的趨勢;同時(shí)還可通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，利用SQL/ODBC標(biāo)準(zhǔn)查詢從中提取數(shù)據(jù)。該模塊的應(yīng)用增強(qiáng)了搜索和提取數(shù)據(jù)的靈活性，提高了數(shù)據(jù)記錄的可靠性和保護(hù)能力 。

　　相比其它附加模塊，DSC模塊有以下六個(gè)特點(diǎn)：內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具;用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和與第三方設(shè)備結(jié)合;應(yīng)用的安全性設(shè)置;針對分布式監(jiān)控的開發(fā)工具;用于分布式數(shù)據(jù)記錄的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫;實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線。

　　(3)“LabVEIW+DSC”相結(jié)合運(yùn)用“LabVEIW+DSC”相結(jié)合，軟件體系結(jié)構(gòu)圖如圖5.5所示。

　　為提高系統(tǒng)的開放性，選用了“LabVIEW+OPC”的設(shè)計(jì)方法。就是用LabVIEW作為上位機(jī)監(jiān)控軟件，采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)——DataSocket技術(shù)，通過OPC服務(wù)器接口來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)共享。這里采用的OPC服務(wù)器是Matrikon公司研發(fā)的，它作為一中間橋梁，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控軟件LabVIEW和現(xiàn)場智能組件之間的數(shù)據(jù)通信，通過OPC配置項(xiàng)建立與底層設(shè)備的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的一一對應(yīng)關(guān)系。如下圖5.6所示：

　　圖5.6是OPC服務(wù)器的配置，其中項(xiàng)名Name是用戶自己定義的對應(yīng)于現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，Item Path必須符合OPC服務(wù)器與MODBUS協(xié)議的語法要求，即“[port].Device. 0~4：”，同時(shí)設(shè)置該項(xiàng)是讀數(shù)據(jù)還是寫數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的類型、更新時(shí)間等等 。

　　LabVIEW訪問OPC的方法有很多種，本文采用的是通過DSC模塊中Tag Configuration Editor引擎，建立LabVIEW和OPC服務(wù)器的連接。DSC模塊使用Tag連接OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)，通過Tag Configuration Editor，可以將DSC的Tag與OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)對應(yīng)起來，生成.scf文件，相當(dāng)于LabVIEW的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，如圖5.7所示。