LabVIEW在数据采集系统中的应用研究_王树东

ＬａｂＶＩＥＷ在数据采集系统中的应用研究

２１

王树东１，　何　明

（）兰州理工大学电气与信息工程学院　兰州　７甘肃省工业过程先进控制重点实验室　兰州　７１．３００５０；２．３００５０

摘　要：如今社会对数据的要求越来越高，数据是在线分析的基础，一些数据库的存储速率并不能满足要求，数据精度较低。能够实现数据的采集、保存、各种波形实时显示，触摸屏监测数采用ＬａｂＶＩＥＷ语言建立上位机的数据采集系统的人机界面，据等功能，采用硬盘二进制存储，大大的提高了数据的存储速率，防止了上位机由于故障而丢失数据的问题。实际运行表明，该系统数据采集过程稳定、可靠，存储的速率可达到每秒上万组数据，精度达到３数据准确，满足设计所需要求。２位，上位机；人机界面关键词：数据采集；ＥＷ；ＬａｂＶＩ

中图分类号：Ｔ７２　　文献标识码：Ｂ　　国家标准学科分类代码：０Ｎ９１１．５２０．６

ｉｓｉｔｉｏｎｓｓｔｅｍａｌｉｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｂａｓｅｄｏｎＬａｂＶＩＥＷＤａｔａａｃｕ　　　　　　　ｙｐｐｑ

１２１

ｄｏｎｅＭｉｎＷａｎＳｈｕ　ｇ　Ｈｇｇ　

，

（，，；１．ＣｏｌｌｅｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏＬａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ　　　　　　　　ｇｇｇｙｇｙ　

，）２．ＫｅＬａｂｏｒａｔｏｒｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＣｏｎｔｒｏｌｆｏｒＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＰｒｏｃｅｓｓＩｎＧａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅＬａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ　　　　　　　　　ｙｙ　　

，：，ｄｅｍａｎｄｓｆｏｒｄａｔａｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｏｕｒａｎａｌｓｉｓｏｆｏｎｌｉｎｅｓｔｏｒａｅｒａｔｅ．ＳｏｍｅｄａａｃｔＴｏｄａｓｏｃｉｅｔ＇ｓｉｎｃｒｅａｓｉｎＡｂｓｔｒ　　　　　　　　　　　　　　－ｙｇｙｙｇ　ＬａｂＶＩＥＷｌａｎｕａｅｔｏｂｕｉｌｄｔｈｅＰＣｄａｔａａｃｅｓｄｏｎｏｔｍｅｅｔｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｌｏｗｅｒｄａｔａａｃｃｕｒａｃ．ＨＭＩｕｓｉｎｔａｂａｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　－ｇｇｑｙｇ　

，，，，ｉｏｎｓｓｔｅｍｅｎａｂｌｅｓｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓｔｏｒａｅａｖａｒｉｅｔｏｆｒｅａｌｖｅｆｏｒｍｄｉｓｌａｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎｍｏｎｉｔｏｒｄａｔａｔｅｓｔｕｉｓｉｔｔｉｍｅｗａ　　　　　　　　　　－　ｙｇｙｐｙｑ　，，，ｓｔｏｒａｅｉｍｒｏｖｅｔｈｅｓｔｏｒａｅｏｆｄａｔａｒａｔｅｄｕｅｔｏｔｈｅｆａｉｌｓｔａｔｕｓａｎｄｏｔｈｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｓｔｈｅｕｓｅｏｆｈａｒｄｄｉｓｋｂｉｎａｒｒｅａｔｌ　　　　　　　　　　　　　　　　－ｇｐｇｙｇｙ　　ｒｅｔｏｒｅｖｅｎｔｔｈｅｈｏｓｔｃｏｍｕｔｅｒａｎｄｄａｔａｌｏｓｓｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｅａｃｔｕａｌｏｅｒａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｓｔｅｍｄａｔａａｃｕｉｓｉｔｉｏｎｕ　　　　　　　　　　　　　　　　　ｐｐｐｐｙｑ

，，，ｔｏ３２ｒｏｃｅｓｓｉｓｓｔａｂｌｅｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｓｔｏｒａｅｒｏｕｒａｔｅｃａｎｒｅａｃｈｔｅｎｓｏｆｔｈｏｕｓａｎｄｓｏｆｄａｔａｅｒｓｅｃｏｎｄａｎｄｕｂｉｔｒｅｃｉ　　　　　　　　　　　　　　　－－　ｐｇｇｐｐｐｐ　　，ｓｉｏｎａｃｃｕｒａｔｅｄａｔａｎｅｅｄｅｄｔｏｍｅｅｔｔｈｅｄｅｓｉｎｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．　　　　　　　ｇｑ

：Ｄ；ＨＩＭＫｅｗｏｒｄｓａｔａａｃｕｉｓｉｔｉｏｎＬａｂＶＩＥＷ；ＰＣ；　ｑｙ

１　引　言

随着科学技术的不断发展，对系统采集技术的要求不由美国国家仪断提高，ＥＷ是一种程序开发环境，ＬａｂＶＩ）器（公司研制开发的虚拟仪器，其突出优点在于能够与ＮＩ计算机技术结合，将计算机资源与仪器硬件，数字信号处理技术与不同功能的软件模块结合，组成不同的仪器功能。随着社会的不断进步，信号的在线监测显得尤为重要，信号是我们所要分析的基础，如果检测到的信号不满

］１２－

。足要求，会对我们的分析造成不利［

包，统一的Ｇ语言编程方式，可以实现不同领域的需求。设计了一套完整的数运用ＬＥＷ语言进行软件编程，ａｂＶＩ据采集系统。该系统通过下位机ＬＥＷ编程的数据ａｂＶＩ采集系统，实现数据采集、保存等功能，上位机对采集到的信号进行处理，分析，阀值监测等，并用ＮｂＶＩＥＷＩＴＰＣＬａ　　实现人机对话，实时控制数据采触摸屏创建多媒体界面，

］３５－

。　集系统运行［

２　原理与设计

２．１　数据采集系统整体架构

实时控系统主要是以电测量传感器、Ｉ数据采集卡、Ｎ制器、触摸屏和工控机进行数据的自动采集、数据处理、数据记录、波形显示、存储的系统。其工作过程为：传感器将相应被测对象的量值转换成电信号，经过采集卡采集上传

适用于各种不同的操作系ＬａｂＶＩＥＷ应用范围广泛，

统，其应用范围包含了工业自动化、测试测量、嵌入式应用、运动控制、图像处理、计算机仿真、信号处理、ＦＰＧＡ等采用不同的专用工具很多领域。以ＬａＥＷ为核心，ｂＶＩ

２００３１４　收稿日期：－中国科技核心期刊

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通过交换机将数据送入触摸屏进行实时显到实时控制器，

示，并将数据经过网线送入工业ＰＣ。对上位机接收到的数据进行数据处理包括数据的低通滤波，采样波形的实时显示，参数修正，历史数据，产生报表等。为防止上位机数据丢失，在控制器上接入外挂硬盘，根据采集速率对数据

６］

。通过上位机Ｓ进行存储［ｖｅｒ对历史数据进行检ＱＬＳｅｒ　

通过上位机　　触摸屏采用交换机通过网线连接上位机，

运行之后便可加载入触摸创建项目生成ＥＸＥ运行文件，开机屏，将触摸屏中的Ｅｔａｒｔ中，ＸＥ文件复制到Ｃ盘ｎｉｓ－便可自动运行，方便快捷，操作简单。

其系统通过交换机连接实时控制器ＮｔＲＩＯ，ＩＣｏｍａｃ　ｐ／主要包括实时控制器、可重配置Ｆ模块化ＩＯ、Ｃｏｍ－ＰＧＡ、负责把数据传到ａｃｔＲＩＯ的ＲＩＯ核心内置数据传输机制，ｐ

嵌入式处理器以进行实时分析，数据处理，数据记录与存储以及联网通信。利用ＣＲＩＯ的ＵＳＢ接口线连接ｏｍａｃｔｐ

］７８－

，硬盘［对采集到的数据进行存储，防止上位机故障数据

索，显示历史数据与历史波形，如图１所示数据采集系统结构

。

丢失。２．３　软件设计２．３．１　存储系统

设计主要包括数据采集和数据存储２部分，数据采

图１　数据采集系统结构

集主要由下位机Ｎ将写好的ｔＲＩＯ平台实现，ＩＣｏｍａｃ　ｐ

利用采ＥＷ代码编译下载到可编程控制器里面，ＬａｂＶＩ集卡实现数据的采集。为了保证数据的可靠性，准确性，以及高精度，采用二进制文件存储，ｃｈｎｉｃａｌＴＤＭＳ（ｔｅ）文件格式文件有３层结构：ｄａｔａｍａｎａｅｍｅｎｔｓｔｒｅａｍｉｎ　　ｇｇ

文件、组和通道，每一个文件可以有多个组，每个组可以有多个通道，在每个层次上，都可以定义一些属性添。由ｈ加若干附加信息，基于此设计存储ＶＩ以Ｉｏｓｔ端Ｖ同步采样速率将原始数据采用ＴＤＭＳ二进制文件格式存储到６如图２数据采集存储系统所示，００Ｇ硬盘中，基于二进制文件３层结构，可以方便的对数据库进行查询、删除、插入等操作

。

２．２　硬件设计

数据采集卡是计算机与外界的接口，它的主要作用是将外部的模拟信号转化为计算机能够处理的数字信号。采用了ＮＩＩ公司的高速多功能的ＤＡＱ板卡，ＰＣ６２５１是－具有１一款高速Ｍ系列多功能Ｄ６位模拟输入，ＡＱ板卡，

用于设置采集模拟量时的采集路数，更新２路模拟输出，／／分辨率为１速率２．单通道采４路数字ＩＯ，８ＭＳｓ，２６位，／，／。多通道采样速率达到１Ｍ样速率达到１．ＳｓＳｓ２５Ｍ在采样频率非常高的情况下也２５１是高速采集卡，ＰＣＩ６－

能保持高精度，可以满足系统的精确采集过程。

图２　数据采集存储

２．３．２　数据采集系统界面

数据采集系统登录界面，数据采集、数据查ＶＩ组成，

／询、数据修改、历史曲线与报表。图３为基于Ｌ数据采集系统在正常使用状态为所有通道以１Ｋａｂ－

在上位机ＳＳ采样率进存储到硬盘当中，ｖｅｒ数ＶＱＬＳｅｒＩＥＷＢ编程的数据采集系统在上位机中的登录界面，　

据库中根据时间每秒存储５组数据，以便数据查询时通过登录界面，系统管理员可以添加用户，修改密码等可以通过时间进行准确搜索查询。系统主要由５个子

９１０］－

。操作［

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自动将采集到的数据导入硬盘与数据库中进行存储，同时点击不同的控制按钮可以导出数据的表格以及图表，做到实时显示与实时控制。

设计如图４读取程序，其中Ｆｒｅｔ调用机箱ＰＧＡ　Ｔａｇ程序，将数据从ｔＦＩＦａｒｅｔ中取出，Ｏ配置存储缓冲区大ｇ小，当缓冲区满时ＤＦＯＦｕｌｌ灯亮。因为使用了不ａｔａＦＩ　　同的采样模块，这２种模块的设置速率方式不同，但如果分别修改速率，速率不匹配，影响了数据的正确性，因此其中一块的设置速率函数与速率输入端口不变，将此端口的速率做计算后再送入另一块采集卡中。改变其中一块的速率的同时，实现了同时采样，并实现了采集卡的变速采样，保证了数据的完整性与正确性

。

图３　数据采集系统主界面

Ｉ２．３．３　数据采集Ｖ

在数据采集系统主界面窗口点击“用户登录”控件即可进入数据采集与存储程序前面板。启动采集信号，系统将

图４　读取程序

修改、历史曲线与报表３．４２．　数据查询、

用户可以根据不同数据库的相关命令，利用ＬＥＷａｂＶＩ根据某一时间段对数据进行查询，也可以同时查询多个电源参数的数据，系统根据采集的数据绘制成历史曲线，用户可在历史曲线ＶＩ中观测采集数据的曲线走势了解当前数据情况，实现历史参数趋势比对，做到实时操控，并可对历

系统采集的电压与实际输出１从图中可以看出，０Ｖ正数据准确稳定。Ｄ采集卡设置的采样率越高，弦电压一致，

系统主界面如图６所示，当系统运行时，将写好的下位机程序通过ＦＧＡ背板ＰＧＡ编译工具包下载到ＦＰ中，通过读取函数Ｆ将ＲＴ端的数ＩＦＯ上传到ＲＴ端，

据以同步采样速率存储到外挂６ＲＴ与００Ｇ硬盘中，

在数据查询和数据修改程序中查询和修改采集到的数据，采样的数据越精确，波形也越准确。

史曲线的数据生成报表。数据库当中，有对用户及用户密Ｐ在上位机中通过二次函ＦＯ进行数据交互，Ｃ通过ＦＩ

码的保护，同时也防止了数据丢失。数对数据进行参数修正和处理，在实时显示界面对修

３　实验验证

当系统运行时，通过采集卡采集１并通过０Ｖ交流电，采集系统在上位机显示出来，图５为系统采集１０Ｖ交流电压所实时显示的运行界面

。

正前和修正后的数据对比。经实际对比，数据精确，可靠性高

。

图６　系统主界面

图５　系统采集运行操作界面

如图７Ｅ以Ｅｘｃｅｌ表看到硬盘中的数据，ｘｃｅｌ表格的形式

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每每秒采样到２打开。设置采样率为２５ｋ时，５０００组数据，　组由１由于Ｎ７个数据组成。第１列为时间数据，Ｉ公司在时，则理论上每ｍ由该间显示只能精确到ｍｓ存储２５组数据，ｓ该设计方案精度高，表格看出，１ｓ可以存储２５０００组数据，　可靠性好，达到了的理论要求

。

［］陈映喜．基于ＬａｂＶＩＥＷ的风光互补电源远程监３　熊欣，

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图７　Ｅｘｃｅｌ表

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４　结　论

该系统实时采基于ＬＥＷ开发了数据采集系统，ａｂＶＩ样，实时显示，且精度较高，数据准确，能够对各种电源模块的电压、电流参数精确测量，再通过参数修正，保证了数据的准确性。通过实际检验，采用硬盘对数据高速存储防止了因上位机故障而数据丢失的问题，硬盘中数据准确，达到了高速存储的要求，信号数据准确，精度较高，其工作状态和性能良好，设备正常工作。

参考文献

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作者简介

王树东，１９６１９８５年出生，８年毕业于甘肃工业大学自现任兰州理工大学电气与信息工程学院电气教动控制系，

研室教授，主要研究方向为计算机自动控制技术、智能检测技术的教学与应用研究工作。

兰州理工大学电信学院硕士研究何明，１９８８年出生，生，主要研究方向为智能电网。：ａｉｌ５０６４７１１２８．ｃｏｍＥ－ｍ＠ｑｑ

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