Виртуальные приборы и компьютерные измерительные системы

Практическим воплощением концепции виртуального инструмента стала среда разработки программ LabVIEW. Отличие этой среды от других, использующих тесто ориентированные языки, заключается в применении графического программирования. В LabVIEW имеется большая библиотека функций и процедур, универсальных для большинства прикладных задач управления средствами измерения, сбора и обработки данных.

Программы, созданные в среде LabVIEW, имеют три основные составные части: переднюю панель, блок-диаграмму и пиктограмму.

Передняя (лицевая) панель виртуального инструмента (ВИ) содержит графическое изображение шкалы, кнопок, клавиш, регуляторов и других органов управления и индикации (рис.12.4).

Рисунок 12.4 – Лицевая панель ВП – анализатор спектра

Конструирование лицевой панели в LabVIEW сводится к составлению картинки из различных элементов, находящихся в меню.

Блок-диаграмма представляет собой графическое решение задачи. Она составляется на графическом языке программирования (рис.12.5). Затем встроенный в LabVIEW компилятор транслирует программу в машин­ный код.

Рисунок 12.5 – Блок-диаграмма анализатора спектра

Функциональными блоками, выбираемыми из меню, могут быть блоки элементарных алгебраических операций, функции сбора и анализа данных, сетевые операции и др.

Пиктограмма является графическим представлением ВИ в блок-диаграмме. Пиктограмма позволяет «свернуть» ВИ в «объект», который можно использовать в блок-диаграммах других ВИ в качестве функций. Аппаратная составляющая виртуальных измерительных приборов, обеспечивающая ввод реальных сигналов измерительной информации, может реализоваться в виде встраиваемых в компьютер сменных плат или в виде внешних устройств.

Сменная встраиваемая плата сбора данных и управления (ПСДУ) содержит обычно следующие основные элементы (рис.12.6): мульти­плексор, обеспечивающий параллельный ввод сигналов; устройство вы­борки и хранения УВХ; аналого-цифровой преобразователь АЦП; ци­фровой сигнальный микропроцессор МП. Обмен данными между ПСДУ и компьютером происходит либо через механизм прерываний, либо в режиме прямого доступа к памяти.

Рисунок 12.6 – Структура встраиваемой платы сбора данных DAQ

Информационный сигнал поступает с датчиков (Д) на ПСДУ че­рез устройства согласования сигналов (УСС), которые могут выполнять различные функции: усиление, питание датчиков, переключение реле, электрическую изоляцию, фильтрацию сигналов и др.

Внешние устройства сбора данных и управления (УСДУ) (рис,12.7) начали разрабатывать и внедрять с появлением переносных портативных компьютеров.

Рисунок 12.7 – Структура внешнего устройства сбора данных

В таких устройствах преобразование сигнала в ци­фровую форму проводится несколькими полностью синхронизированными АЦП, реализованными обычно в виде единой матрицы логических элементов. Они очень удобны для использова­ния в производстве, например, промышленный компьютер стандарта PXI (рис.12.8).

Рисунок 12.8 – Промышленная модульная система PXI/SCXI

Таким образом, набор аппаратных и программных средств, добавленных к обычному компьютеру и образующие ВИ, можно рассматривать как основу компьютерных измерительных технологий (КИС). Взаимодействие между отдельными элементами системы в КИС осуще­ствляется с использованием внутренней шины персонального компью­тера, а стандартные измерительные приборы могут заменяться вирту­альными приборами.

Дата добавления: 2015-05-10