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虚拟仪器的构成：假如依照构成仪器的三大功用部件来分，一切操控体系、工业计测体系均可概括至虚拟仪器的结构中来。现在较为常见的虚拟仪器是数据收集体系(SCADA)，见图1。可编程仪器的信号处理、守时操控、集成总线、高速缓存、DMA等技能的运用，使这样的SCADA体系能到达仪器级的功用、精度与可靠性。
虚拟仪器的软件开发渠道：虚拟仪器的软件开发渠道现在首要有两类：第一类是依据传统言语的Turbo C、VB、VC++等，这类言语具有习惯面广、开发灵敏的特色，但开发人员需有较多的编程经历和较强的调试才能;第二类是依据图形组态和编程的图形组态软件，如HP公司的VEE、IOtech公司的Dasylab、NI公司的Labview、Capital Equipment公司的Testpoint 2.0和HEM公司的Snap-Master等。这类组态软件都经过树立和衔接图标来构成虚拟仪器作业程序并界说其功用，而不是用传统的文本编辑办法。它们具有编程效率高、通用性强、穿插渠道互换性好的特色，适用于大批量多品种仪器的出产。该类软件缺陷是短少程序流程操控，大都解说履行。
虚拟仪器技能的三大组成部分：
(1)高效的软件
软件是虚拟仪器技能中最重要的部份。运用正确的软件东西
并经过规划或调用特定的程序模块，工程师和科学家们能够高效地创立自己的运用以及友爱的人机交互界面。供给的职业规范图形化编程软件——LabVIEW，不只能轻松便利地完结与各种软硬件的衔接，更能供给强壮的后续数据处理才能，设置数据处理、转化、存储的办法，并将成果显现给用户。此外，还供给了更多交互式的丈量东西和更高层的体系办理软件东西，例如衔接规划与测验的交互式软件SignalExpress、用于传统C言语的LabWindows/CVI、针对微软Visual Studio的Measurement Studio等等，均可满意客户对高功用运用的需求。 有了功用强壮的软件，您就能够在仪器中创立智能性和决议计划功用，然后发挥虚拟仪器技能在测验运用中的强壮优势。
(2)模块化的I/O硬件
面临现在日益杂乱的测验丈量运用，现已供给了全方位的软硬件的解决计划。不管您是运用PCI， PXI， PCMCIA， USB或者是1394总线，都能供给相应的模块化的硬件产品，产品种类从数据收集、信号条理、声响和振荡丈量、视觉、运动、仪器操控、分布式I/O到CAN接口等工业通讯，包罗万象。高功用的硬件产品结合灵敏的开发软件，能够为担任测验和规划作业的工程师们创立彻底自界说的丈量体系，满意各种共同的运用要求。
(3)用于集成的软硬件渠道
专为测验使命规划的PXI硬件渠道，现已成为当今测验、丈量和自动化运用的规范渠道，它的开放式构架、灵敏性和PC技能的本钱优势为丈量和自动化职业带来了一场天翻地覆的变革。 PXI作为一种专为工业数据收集与自动化运费用身定制的模块化仪器渠道，内建有高端的守时和触发总线，再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测验丈量开发软件，您就能够树立彻底自界说的测验丈量解决计划。不管是面临简略的数据收集运用，仍是高端的混合信号同步收集，凭借PXI高功用的硬件渠道，您都能应付自如。这便是虚拟仪器技能带给您的无与伦比的优势。
3 多功用无纸记载仪的技能要求和体系功用
记载仪是工业出产自动化体系中非常常见的二次外表。传统型模仿记载仪结构简略、功用单一，存在着卡纸、卡笔、断线等易发毛病和换笔、换纸、添墨等很多日常保护作业。此类记载仪因为其结构与功用的局限性，无法满意归纳出产办理、出产进程智能化、数据传输网络化和在线数据剖析处理的需求。90年代以来，跟着虚拟仪器技能的日益开展，选用低本钱自动化技能，研发与开发各类多功用智能型记载外表呈迅猛开展之势，并逐步批量进入工业运用领域。特别是在石化、冶金等职业的根底自动化与进程自动化体系中，已很多融入各品种型的虚拟嵌入式外表，其杰出的功用、杰出的数据在线处理才能和实时数据通讯才能以及友爱的人机交互渠道，得到人们日益注重。
依据虚拟仪器的多功用无纸记载仪在技能上不只要具有传统式外表所应具有的电气功用和环境习惯才能，并且还应具有如下的通用技能指标和体系功用：
(1)信号采样：设置模仿输入通道1～16路，采样周期可选0.25秒/0.5秒/1秒。记载距离可经过设置画面设定为1秒/2秒/4秒/8秒/20秒/40秒/120秒等。开关量输入24点，接纳被测目标的状况信号。模仿量输入通道可答应0～10V、1～5V、4～20mA的规范信号和S、B、R、K、N、T、E、J热电偶以及PT100、Cu50热电阻等多种信号输入，且可供给阻隔输入。
(2)设置功用：体系应具有强壮的设置功用，可对外表的通道称号、量程、报警上下限、信号类型、单位、记载周期、流量累计、流量温度压力补偿参数等进行设置。答应保存100组用户自界说设置。
(3)存储功用：装备硬盘，使存储前史数据量达GB级。依据采样时刻不同，16个通道数据可存储三年以上，构成数据文件并能调出恣意前史时刻曲线、数据、报警、流量累计值;可经过软盘转存恣意时刻段的前史数据或经过RS-232接口传送给其他PC机，在其上进行回放和剖析打印。
(4)显现功用：全中文人机界面，显现信息丰厚直观，操作简略。首要显现画面应有：①单通道趋势、棒图、瞬时数字显现(选显/循显)画面;②单通道前史趋势回忆;③多通道棒图、数字显现画面;④多通道前史趋势回忆;⑤多通道流量累计画面;⑥参数设置画面;⑦报警显现画面;⑧软盘转存画面;⑨RS-232通讯画面。
(5)连锁与报警功用：装备24点开关量输出通道，依据采样信号，供给简略的连锁和状况操控信号;并可恣意设置各通道上限、上上限、下限、下下限报警，在各显现画面上实时显现报警值，一起完成报警输出。
(6)数据办理功用：①显现各通道记载信号平均值、瞬时峰值、谷值等;②显现流量累积的班平均值、日平均值、月平均值;③显现流量累积的班累积值、日累积值、月累积值、年累积值;④供给常用数理统计东西，便利调用剖析。
(7)打印功用：可衔接通用打印机，随时打印恣意时刻前史数据，打印单通道和多通道趋势曲线、报警信息、流量累积值等。
(8)流量温压补偿功用：包含对蒸汽、天然气、液体等各类流体的温压补偿。依据每种流体不同的测验办法，经过参数设置画面，以完成适宜的丈量与补偿功用。
(9)通讯功用：可选择运用RS-232C、RS-485通道接口与计算机联网，进行远距离通讯，可多台外表组网完成会集办理。
(10)首要技能参数：
·显现精度：工程量实时显现精度为±0.3%FS(满量程)，曲线棒状图显现及回忆精度为±0.5%FS;
·存储时刻：仅受硬盘容量约束，一般16路模仿信号值可保存三年以上;
·通讯接口：供给RS-232C/RS-485两个串行通讯接口。
以上技能指标和体系功用界说是多功用无纸记载仪软、硬件装备与规划的根本依据。
3 多功用无纸记载仪的硬件渠道与软件开发
3.1硬件计划
现在无纸记载仪的硬件渠道的架构大致分为两类：第一类选用通用型单片机(MCS51系列、MCS96系列、MCS196系列等)或专用掩膜电路，并辅以外围I/O通道、存储电路等，具有本钱低价的特色，但开发周期长、存储容量小、软件通用性差;第二类是选用ALL-IN-ONE结构模板，构成嵌入式PC机体系，具有结构紧凑、功用强壮、可靠性高、兼容性好、运用灵敏便利、支撑自开发、开发周期短等特色。
PC/104总线的嵌入式工控模板是针对工业运用环境的恶劣条件而规划的，与PC机彻底兼容，硬件接口均契合PC机规范?可直接驳接硬盘、软驱、显现器、键盘、鼠标等外部设备，同享PC机的设备驱动程序和其它依据PC的老练软件。
本机选用了PC/104宗族中的PCM-3335模板，其装备为386SX-40CPU、板载4MRAM、一个ATA硬盘接口、一个1.44MB软驱接口、一个VGA接口、一个平板显现器接口、一个打印机并口和RS-232串口。
除PCM-3335模板外，构成硬件渠道的其它部件有：
·一个1GB硬盘驱动器和1.44MB软盘驱动器，用于记载数据、前史数据、组态文件的存储和转储。
·一个分辨率为320×RGB×240的6″五颜六色液晶显现器，自带操控器和显现缓冲区VRAM，用于图形、图表、数据的显现，答应数据并行传输。
·2×3薄膜数字键盘，首要用于人工设定或功用切换等操作。
·16路12位A/D转化模板，可编程信号增益为1～16，A/D转化速率达30kHz，用于对模仿信号的采样和转化。
·热电偶转化卡可编程增益为0.5～500，板上自带冷端补偿电路;热电阻转化卡可接铂、铜电阻，丈量规模为-200℃～+500℃;热电偶、热电阻转化卡与A/D转化模板合作可直接接纳热电偶或热电阻的温度信号。
·48路开关量输入/输出模板，24×2通道TTLD%&&&&&%为8255办法0，可经过软件设置来决议某一路的输入或输出状况。
·开关电源，供给+5V/7A、-5V/1A、+12V/3A、-12V/1A四组电源供各模板运用，PC/104模板大多只需+5V单一电源，且具有先进的电源办理功用、功耗低，然后降低了体系对电源的要求。
上述部件经过规范插件联接，完成了模块化外表结构规划，依据需求可替换部分模件，配以相应的软件，即可便利地组成适用各种运用场合的记载型智能外表。
多功用无纸记载仪硬件装备示意图见图2。本记载仪开发无需专用开发环境，只需在本装备上外接VGA显现器和一个规范键盘，即可完成体系开发。
3.2 软件规划与功用完成
因为PC/104模板与PC机体系彻底兼容，为软件开发带来了极大的便利，无需编写专门的硬件驱动程序。
本机软件选用通用编程言语TURBOC2.0编制，运行在DOS6.22操作体系渠道上，首要由采样中止服务程序、键盘扫描中止服务程序和主控程序组成。
采样中止服务程序首要是对各路模仿输入信号进行守时收集、数值滤波、工程量改换、信号补偿、报警判别、流量累计、数据存储等，中止周期为100～1000ms可调。
主控程序包含对各部分程序的初始化、设置参数的读入、实时数据的动态改写、画面切换、实时趋势显现、前史趋势显现、流量累计显现、报警显现及输出、数据的软盘转存、RS232或RS485通讯及数据、趋势、报警信息的打印等子程序模块。
体系开机后首先进行体系参数初始化和模仿量板、开关量板、RS232口等硬件的初始化，然后拓荒内存数据区，设置实时中止，进入画面显现状况。体系共设置九类画面，依据按键判别调用不同的画面功用子程序，以完成趋势、棒图、实时数据、前史趋势、数据转存、RS232通讯、报警、打印等画面的切换功用。
