【正文】 功能塊位于定時(shí)循環(huán)結(jié)構(gòu)的首幀，包括三個(gè)主要部分：1)檢查上一階段（輸出階段）和上一循環(huán)的程序執(zhí)行是否完成；2)獲得、記錄并顯示當(dāng)前熱處理爐的溫度；3)配置下一階段（計(jì)算階段）的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間參數(shù)。用熱加熱爐加熱裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控來對加熱爐進(jìn)行控制，來保持溫度位于正常的工作范圍。 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求創(chuàng)建數(shù)字溫度子VI，并通過調(diào)用數(shù)字溫度計(jì)子VI進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集；用波形圖標(biāo)顯示出溫度的變化趨勢，并計(jì)算出溫度的最大值、最小值和平均值。本章分別闡述了它的概念、特點(diǎn)、組成、及應(yīng)用等內(nèi)容，并介紹了虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)及NI公司的提供的圖形化編程語言LabVIEW的特點(diǎn)及應(yīng)用。 本章小結(jié)本章主要介紹了虛擬儀器技術(shù)與LabVIEW的相關(guān)知識(shí)。由于采用圖形語言G語言變成,程序可讀性強(qiáng), 人機(jī)互動(dòng)更加方便,可以作為正式運(yùn)用的調(diào)試。設(shè)計(jì)使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以收集各種模擬信號(hào)，但與NI公司的數(shù)據(jù)采集板都比較貴,可以在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)際開發(fā)。LabVIEW是一種虛擬儀器平臺(tái)，開發(fā)的一個(gè)代碼來替換圖標(biāo)的編程語言文本來創(chuàng)建應(yīng)用程序開發(fā)工具。在極端不利的條件下，溫度測量，往往伴隨著影響或高速高溫氣體，其共同特點(diǎn)是高溫度的變化，是短暫的，響應(yīng)時(shí)間最多到MS或PS水平,測量流量巨大的力量是困難的。LabVIEW(即實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái))也是美國NI公司推出的,它集合了簡單易用的圖形式開發(fā)環(huán)境與靈活的G語言, 所見即所得的可視化技術(shù)為建立人機(jī)界面提供了一種簡易的編程環(huán)境。他將計(jì)算機(jī)作為儀器的硬件平臺(tái), 借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力, 將儀器的專業(yè)功能和操作面板在計(jì)算機(jī)界面實(shí)現(xiàn)。 Labview的應(yīng)用現(xiàn)狀 虛擬儀器( Virtual Instrument) 的概念是美國NI公司(National Instrument)提出來的。顯然LabVIEW依附并發(fā)展了模塊化程序設(shè)計(jì)的概念。用LabVIEW編制出的圖形化VI是分層次和模塊化的。首先，從功能菜單中選擇需要的功能節(jié)點(diǎn)，將之置于面板上合適的位置；然后用線(Wires)連接各功能節(jié)點(diǎn)在程序圖中的端口，用來在功能節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)把一個(gè)輸入控件或顯示放置到前面板上時(shí)，LabVIEW在程序圖中相應(yīng)地放置了一個(gè)端口(Terminals)，這個(gè)從屬于輸入控件或顯示控件的端口不能隨意刪除，只有刪除它對應(yīng)的輸入控件或顯示控件時(shí)它才隨之一起被刪除。前面板接收來自程序圖的指令。LabVIEW的核心是VI。這樣，LabVIEW中被連接的功能節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流就能控制程序的執(zhí)行次序，而不像文本程序受到行順序執(zhí)行的約束。數(shù)據(jù)流程序設(shè)計(jì)規(guī)定，一個(gè)函數(shù)只有當(dāng)它的所有輸入有效時(shí)才能執(zhí)行；而目標(biāo)的輸出，只有當(dāng)它的功能完成時(shí)才是有效的。諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式。進(jìn)一步而一言，許多低級(jí)子VI可以完成一些常用功能，因此，用戶可以開發(fā)特定的子VI庫，以適用一般的應(yīng)用程序。用戶可以將一個(gè)應(yīng)用分解為多個(gè)任務(wù)，再將任務(wù)細(xì)分，將一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用分解為多個(gè)簡單的子任務(wù)，為每個(gè)子任務(wù)建立一個(gè)VI，然后把這些VI組合在一起成為最終的應(yīng)用程序。一個(gè)VI由交互式用戶接口、數(shù)據(jù)流框圖和圖標(biāo)連接端口組成。LabVIEW的動(dòng)態(tài)連續(xù)跟蹤方式，可以連續(xù)、動(dòng)態(tài)地觀察程序中的數(shù)據(jù)流向及其變化情況，比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便、更有效。像C和C++等其它計(jì)算機(jī)高級(jí)語言一樣，LabVIEW也是一種通用編程語言，具有各種各樣、功能強(qiáng)大的函數(shù)庫，包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，甚至還有網(wǎng)絡(luò)功能。特別是對于熟悉儀器結(jié)構(gòu)和硬件電路的硬件工程師、工程技術(shù)人員和測試技術(shù)人員來說，編程就像設(shè)計(jì)電路圖一樣；因此，硬件工程師、工程技術(shù)人員和測試技術(shù)人員們學(xué)習(xí)LabVIEW駕輕就熟，在較短的時(shí)間內(nèi)就能夠?qū)W會(huì)并應(yīng)用LabVIEW，也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。LabVIEW是一種虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件，能夠以其直觀簡便的編程方式、眾多的源代碼級(jí)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、多種多樣的分析和表達(dá)功能支持，為用戶快捷地構(gòu)筑自己在實(shí)際工程中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。得到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的普遍認(rèn)可和好評。虛擬儀器系統(tǒng)的軟件從底層到頂層可分為三個(gè)層次，即VISA庫、儀器驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用程序。由于計(jì)算機(jī)很容易與網(wǎng)絡(luò)、外圍設(shè)備，以及其他應(yīng)用連接，對于數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)控制、遠(yuǎn)程傳送都非常方便。軟件可以定義為各種儀器，可以說“軟件即是儀器”。PCIDAQ/PCI、串行口方案主要適合構(gòu)成大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)，如測試任務(wù)需要，也可將上述集中方案結(jié)合構(gòu)成混合測試系統(tǒng)。6）基于現(xiàn)場總線的虛擬儀器，它是以 Field Bus標(biāo)準(zhǔn)總線儀器及PC機(jī)為儀器硬件平臺(tái)。5）基于PXI儀器的虛擬儀器，它是以PXI(PCI Extension for Instrumentation)標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊及PC機(jī)為硬件平臺(tái)，PXI總線方式是在PCI總線內(nèi)核技術(shù)上增加同步觸發(fā)總線，參考時(shí)鐘規(guī)范和要求形成。其中，控制其安裝在零號(hào)槽中，稱為零槽控制器。3）基于串行口儀器的虛擬儀器，它是由Serial標(biāo)準(zhǔn)總線儀器及PC機(jī)為儀器硬件平臺(tái)，符合RS232或者RS422標(biāo)準(zhǔn)的PLC和單片機(jī)系統(tǒng)。圖1 虛擬儀器的硬件構(gòu)成框圖1）基于數(shù)據(jù)采集卡的虛擬儀器，它是以信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡(Data Acquisition，簡稱DAQ)及PC機(jī)為儀器硬件平臺(tái)，采用PCI或ISA計(jì)算機(jī)本身的總線，將DAQ直接插入PC機(jī)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的總線擴(kuò)展插槽即可，因此這種虛擬儀器又稱PCDAQ/PCI插卡式虛擬儀器。 虛擬儀器的硬件構(gòu)成硬件接口電路與計(jì)算機(jī)儀器構(gòu)成了虛擬儀器的硬件。只要提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就構(gòu)成了基于計(jì)算機(jī)組成的虛擬測量測試儀器。 虛擬儀器的體系結(jié)構(gòu)任何測量測試儀器的主要功能都是由三大部分組成：數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)測試和分析；結(jié)果輸出顯示。虛擬儀器利用軟件，選配一個(gè)或幾個(gè)帶有共性的基本儀器硬件來組成一個(gè)通用硬件平臺(tái)，通過調(diào)用不同的軟件來擴(kuò)展或組成各種功能的儀器或系統(tǒng)，由于虛擬儀器具有標(biāo)準(zhǔn)性、開放性和模塊化結(jié)構(gòu)，用戶可以將儀器的設(shè)計(jì)、使用和管理統(tǒng)一到虛擬儀器標(biāo)準(zhǔn)，提高可重復(fù)利用率。系統(tǒng)必需的基本硬件，如數(shù)據(jù)采集電路等被高度集成，制成數(shù)據(jù)采集卡，實(shí)現(xiàn)硬件模塊的即插即用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)形成網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器，它是一種基于Web技術(shù)的新型虛擬儀器，使得虛擬儀器成為Internet的一部分，可方便地構(gòu)建遠(yuǎn)程自動(dòng)測控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)測量、控制過程的網(wǎng)絡(luò)化。當(dāng)需要時(shí)，用戶可通過軟件編程添加新的功能，而不必購買新的儀器，使得一臺(tái)虛擬儀器可以實(shí)現(xiàn)各種儀器的不同功能，大大提高了儀器功能的靈活性。而且，虛擬儀器充分利用了計(jì)算機(jī)豐富的圖形用戶界面資源，建立圖形化軟面板來代替常規(guī)的儀器控制面板，真正做到界面友好、人機(jī)交互。軟件在儀器中充當(dāng)了以往由硬件甚至整機(jī)來實(shí)現(xiàn)的角色，軟件是虛擬儀器的核心，而虛擬儀器中的硬件僅僅是為了解決信號(hào)的輸入、輸出，這是虛擬儀器相對于傳統(tǒng)儀器，在概念上的重大突破。 虛擬儀器的主要特點(diǎn)虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)介入儀器領(lǐng)域所形成的一種新型的富有生命力的儀器種類。用鍵盤或鼠標(biāo)代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的面板按鍵與旋鈕，人手不再觸及儀器本身，實(shí)現(xiàn)硬件軟件化的結(jié)果。利用計(jì)算機(jī)屏幕形象、方便地模擬各種儀器控制面板，以各種形式表達(dá)輸出檢測結(jié)果。虛擬儀器是指具有虛擬儀器面板的個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器，即是在通用計(jì)算機(jī)上加上一組軟件或硬件，使得使用者在操作這臺(tái)計(jì)算機(jī)時(shí)，就像在操作一臺(tái)他自己設(shè)計(jì)的專用傳統(tǒng)電子儀器。2 虛擬儀器概述 虛擬儀器的概念隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)儀器己經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代測控系統(tǒng)的要求，美國國家儀器公司率先提出虛擬儀器的概念，它徹底打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義、用戶無法改變的模式，使得用戶可以自己定義儀器，靈活地設(shè)計(jì)儀器系統(tǒng)，以滿足多樣化的需求。4）講述了如何建立LabVIEW溫度儀的前面板、程序框圖。2）詳細(xì)介紹了虛擬儀器技術(shù)的概念、特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)，虛擬儀器開發(fā)軟件LabVIEW及圖形化編程語言的特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀。當(dāng)采集過程結(jié)束后，在波形圖表上會(huì)顯示溫度波形，并計(jì)算采集溫度的最大值、最小值和平均值。1．3 課題研究的主要內(nèi)容本文重點(diǎn)介紹了一個(gè)熱處理爐加熱、保溫的實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置，當(dāng)溫度在數(shù)據(jù)采集過程中，溫度計(jì)控件能夠?qū)崟r(shí)的顯示溫度數(shù)據(jù)。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器將會(huì)逐步取代傳統(tǒng)儀器而成為測試儀器的主流。在國內(nèi)已有部分院校的實(shí)驗(yàn)室引入了虛擬儀器,國內(nèi)專家預(yù)測:未來幾年內(nèi)，我國將有50%的儀器為虛擬儀器。世界各國的公司，特別是美國的NI公司，為使虛擬儀器能夠適應(yīng)各種總線的配置，開發(fā)了大量的軟件以及適應(yīng)要求的硬件，可以靈活地組建各種不同復(fù)雜程度的虛擬儀器自動(dòng)測控系統(tǒng)。除了上述的幾種開發(fā)軟件之外，美國HP公司的HVEE和HPTIG軟件，美國Tektronix公司的EzTest和TekTNS軟件，以及美國 HEM Data公司的SanpMaster軟件，也是國際上公認(rèn)的優(yōu)秀虛擬儀器開發(fā)軟件。最早和最具影響力的開發(fā)軟件，是NI公司的LabVIEW和LabWINDOWS/CVI。美國斯坦福大學(xué)的機(jī)械工程系要求三、四年級(jí)的學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)用虛擬儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和實(shí)驗(yàn)控制。1．2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀虛擬儀器目前在國外發(fā)展得非?？欤悦绹鴩覂x器公司(NI公司)為代表的一些廠商己經(jīng)在市場上推出了基于虛擬儀器技術(shù)而設(shè)計(jì)的商品化儀