2.虛擬儀(yi) 表技術及其應用

       虛擬儀(yi) 表是利用現有的計算機加上特殊的儀(yi) 表硬件和專(zhuan) 用軟件 ,形成既有普通儀(yi) 表的基本功能 ,又有一般儀(yi) 表所沒有的特殊功能的新型儀(yi) 表。用戶通過顯示器上各處虛擬的按鍵、開關(guan) 、旋扭 ,去使用儀(yi) 表的各種功能 ,控製儀(yi) 表的運行。從(cong) 顯示器上的虛擬顯示屏、數碼顯示器和指示燈 ,了解儀(yi) 器的狀態,讀取測試結果。虛擬儀(yi) 表以計算機為(wei) 基礎 ,配合各種數據采集卡、輸入/輸出設備 ,完成普通儀(yi) 表的信號采集與(yu) 控製功能。普通儀(yi) 表的另外兩(liang) 個(ge) 主要功能:信號分析與(yu) 處理、結果的表達與(yu) 輸出 ,則主要由計算機內(nei) 運行的專(zhuan) 用軟件實現。

       虛擬儀(yi) 表性能價(jia) 格比高具體(ti) 表現在: ①基於(yu) 通用計算機的虛擬儀(yi) 表可以使多種儀(yi) 表共享計算機資源和數據采集設備 ,從(cong) 而大大增強了儀(yi) 表的功能和降低了成本; ②虛擬儀(yi) 表是一個(ge) 開放性、模塊化係統 , 用戶能根據各自具體(ti) 的測試任務、通過各種標準化、模塊化的軟件模塊和硬件板卡組成自己的測試儀(yi) 表 , 儀(yi) 表的升級也可以通過簡單的軟件模塊重組完成 ,在多數情況下甚至無需更換硬件; ③虛擬儀(yi) 表智能化程度高 , 普通儀(yi) 表的信號分析與(yu) 處理、輸入與(yu) 輸出控製在虛擬儀(yi) 表中都由計算機軟件完成,充分利用了軟件強大的運算分析和邏輯判斷能力。

       近年來 ,世界各國的虛擬儀(yi) 表公司開發了不少虛擬儀(yi) 表開發平台軟件 ,其中最早和最具影響的開發軟件 ,是 NI 公司采用圖形化編程方案的 LabVIEW軟件。科研人員和工程師隻需選用 LabVIEW中合適的信號分析處理模塊和顯示控件 ,通過簡單的連線和參數設置即可組成各種不同組態的虛擬儀(yi) 表。在硬件方麵,虛擬儀(yi) 表產(chan) 品主要以各種數據采集卡為(wei) 主,輔以各種標準總線組成虛擬儀(yi) 表係統。

       在實際應用方麵 ,國外已有一些應用虛擬儀(yi) 表的例子。美國 Geomatics公司於(yu) 采用虛擬儀(yi) 器開發平台軟件開發而成的自動灌溉監測係統。該係統運行在 Macintosh 計算機上 ,以星型結構連接一係列的土壤溫度計、壓力與(yu) 流量傳(chuan) 感器、電磁閥、水泵等,現場處理器配置有模擬量輸入通道、鎖存器、繼電器 ,並通過 RS232 接口與(yu) 主機實行串行通信。國內(nei) 也開發出基於(yu) 虛擬儀(yi) 表的原油管道泄漏監測係統。
    

       3.現場總線與(yu) 虛擬儀(yi) 表技術相融合的發展趨勢

       隨著現代工業(ye) 生產(chan) 的發展 ,特別是計算機集成製造係統的日益推廣和普及 ,生產(chan) 過程中的各種傳(chuan) 感器、智能儀(yi) 表和智能變送器正呈現出越來越明顯的分布式發展趨勢 ,這對虛擬儀(yi) 表的分布性和網絡化提出了發展的要求。現場總線技術的發展和應用滿足了虛擬儀(yi) 表這種發展的要求。現場總線的雙向數字通信、連接簡單可靠、成本低廉正是日趨複雜和網絡化的虛擬儀(yi) 表係統所必需的特性。現場總線控製係統中 ,控製功能分散到現場設備中 ,控製室內(nei) 儀(yi) 表裝置和監控計算機主要完成數據處理、監督控製、優(you) 化控製、協調控製和管理自動化等功能。而虛擬儀(yi) 表係統中通過現場總線連接起來的各種傳(chuan) 感器也可以充分利用監控計算機強大的計算分析和邏輯判斷能力 ,提供統一、友好的人機交互界麵 ,與(yu) 控製係統更緊密的融合在一起。現場總線控製係統適應了工業(ye) 界對數字通信和自動控製的要求 ,而且使控製網絡與(yu) Internet 互連 ,構成不同層次的複雜網絡成為(wei) 可能 ,代表了今後工業(ye) 控製體(ti) 係發展的一個(ge) 方向。虛擬儀(yi) 表技術應用於(yu) 現場總線控製係統 ,將使現場總線控製係統成為(wei) 企業(ye) 的信息神經網絡的一部分。企業(ye) 的信息神經網絡通過虛擬儀(yi) 表係統收集生產(chan) 過程中的各種信息 ,為(wei) 企業(ye) 的經營策略和生產(chan) 調度提供支持;同時 ,各種生產(chan) 調度信息也可以直接通過現場總線控製係統傳(chuan) 送到生產(chan) 現場的各國內(nei) 外已開始有將現場總線與(yu) 虛擬儀(yi) 表技術相融合的測控係統麵世。如國內(nei) 的大慶三維公司於(yu) 2001 年 8 月推出的 HMI/ SCADA 平台 ,采用了LonWorks現場總線作為(wei) 現場級網絡 ,借鑒了 LabVIEW的虛擬儀(yi) 表思想和技術形成了其組態控製策略編輯器。
    

       4.結束語

       應用現場總線與(yu) 虛擬儀(yi) 表技術相融合的測控係統將會(hui) 充分發揮這兩(liang) 種技術的優(you) 勢 ,形成互補。借助於(yu) 現場總線技術的虛擬儀(yi) 表係統將能實現分布式網絡化 ,充分發揮網絡上其它設備強大的計算分析和邏輯判斷能力。融合虛擬儀(yi) 表的現場總線控製係統將能提供統一、友好的人機界麵 ,適應當代多網合一的發展要求。在完成廣州市重點攻關(guan) 項目“現代溫室的網絡化人機協同調控係統及開發應用”中融合運用了現場總線和虛擬儀(yi) 表技術 ,在目前正在進行的研究工作中取得了較好的效果。可以預見 ,現場總線與(yu) 虛擬儀(yi) 表技術的融合將是工業(ye) 自動化和過程控製領域的重要發展趨勢之一。