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基于虚拟仪器的远程测控系统设计及实现

刘民岷  
【摘要】: 虚拟仪器(Virtual Instruments简称VI)是随着计算机软件技术发展起来的一项新型技术。它克服了传统仪器的弊端,利用计算机的强大计算能力和灵活的软件技术,在有限的硬件的基础上实现出符合需要的完全不同的各种仪器体系。本论文介绍了虚拟仪器的概念、特点、原理和组成。并论述了虚拟仪器的硬件结构和常用开发软件,较为详细地介绍了LabWindows/CVI开发环境的特点及其开放方式,重点阐述了一个二维精密伺服工作平台虚拟仪器网络测控系统的实现。 本论文的核心是描述在NI公司提供的PCI 7344运动控制卡的基础上,利用虚拟仪器技术建立一个对二维精密伺服工作平台的网络实时测控系统。通过PCI 7344运动控制卡同时控制一个步进电机驱动器和一个交流伺服电机驱动器,这两个驱动器分别驱动精密二维平台的X轴和Y轴运动,从而实现两轴的同步运动控制。该系统主要实现两大功能:一个是实现圆弧运动控制,另一个是实现两轴混合顺序向量运动控制。在圆弧运动功能模块里面,用户可以指定运动的半径、初始角度、运动角度、运动速度和加速度。在两轴混合向量运动功能模块里,用户除了可以指定运动的速度、加速度外,还可以定义每一段混合运动的起始位置。两大功能模块都可以通过位置监视器实时观察二维精密平台的运动轨迹。本系统利用DLL技术实现两大模块的功能,圆弧运动部分和向量运动部分都生成动态链接库,由主面板选择所需功能后再调入相应的动态链接库执行。这样大大提高了系统的性能,降低了系统占用,也使得系统易于扩展功能,同时生成的动态链接库也可以供其它程序使用。系统的网络部分使用网络通信中间件DataSocket技术实现,服务器程序不直接和客户机通信,而是单独地加载一个独立的DataSocket服务器,服务器程序将数据发送到这个独立的DataSocket服务器,客户端也从该服务器取数据。客户端可以将数据显示在二维平台运动位置监视器上,同时也可以将数据以文件的形式保存起来供日后分析使用。这样的结构使得服务器程序不必考虑负载问题,由单独的DataSocket服务器处理客户的访问,可以适应大用户量的要求。由于考虑到安全因素和网络速度现状,系统没有实现客户端对二维精密平台的直接控制。


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