1 虛擬儀器技術

　　虛擬儀器的構成：如果按照構成儀器的三大功能部件來分，所有控制系統、工業計測系統均可歸納至虛擬儀器的框架中來。目前較為常見的虛擬儀器是數據采集系統(SCADA)，見圖1?？?a target="_blank">編程儀器的信號處理、定時控制、集成總線、高速緩存、DMA等技術的應用，使這樣的SCADA系統能達到儀器級的性能、精度與可靠性。

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　　虛擬儀器的軟件開發平臺：虛擬儀器的軟件開發平臺目前主要有兩類：第一類是基于傳統語言的Turbo C、VB、VC++等，這類語言具有適應面廣、開發靈活的特點，但開發人員需有較多的編程經驗和較強的調試能力;第二類是基于圖形組態和編程的圖形組態軟件，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。這類組態軟件都通過建立和連接圖標來構成虛擬儀器工作程序并定義其功能，而不是用傳統的文本編輯形式。它們具有編程效率高、通用性強、交叉平臺互換性好的特點，適用于大批量多品種儀器的生產。該類軟件缺點是缺少程序流程控制，大都解釋執行。

　　虛擬儀器技術的三大組成部分：

　　(1)高效的軟件

　　軟件是虛擬儀器技術中最重要的部份。使用正確的軟件工具 虛擬儀器技術

　　并通過設計或調用特定的程序模塊，工程師和科學家們可以高效地創建自己的應用以及友好的人機交互界面。提供的行業標準圖形化編程軟件——LabVIEW，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強大的后續數據處理能力，設置數據處理、轉換、存儲的方式，并將結果顯示給用戶。此外，還提供了更多交互式的測量工具和更高層的系統管理軟件工具，例如連接設計與測試的交互式軟件SignalExpress、用于傳統C語言的LabWindows/CVI、針對微軟Visual Studio的Measurement Studio等等，均可滿足客戶對高性能應用的需求。 　　有了功能強大的軟件，您就可以在儀器中創建智能性和決策功能，從而發揮虛擬儀器技術在測試應用中的強大優勢。

　　(2)模塊化的I/O硬件

　　面對如今日益復雜的測試測量應用，已經提供了全方位的軟硬件的解決方案。無論您是使用PCI， PXI， PCMCIA， USB或者是1394總線，都能提供相應的模塊化的硬件產品，產品種類從數據采集、信號條理、聲音和振動測量、視覺、運動、儀器控制、分布式I/O到CAN接口等工業通訊，應有盡有。高性能的硬件產品結合靈活的開發軟件，可以為負責測試和設計工作的工程師們創建完全自定義的測量系統，滿足各種獨特的應用要求。

　　(3)用于集成的軟硬件平臺

　　專為測試任務設計的PXI硬件平臺，已經成為當今測試、測量和自動化應用的標準平臺，它的開放式構架、靈活性和PC技術的成本優勢為測量和自動化行業帶來了一場翻天覆地的改革。 　　PXI作為一種專為工業數據采集與自動化應用度身定制的模塊化儀器平臺，內建有高端的定時和觸發總線，再配以各類模塊化的I/O硬件和相應的測試測量開發軟件 ，您就可以建立完全自定義的測試測量解決方案。無論是面對簡單的數據采集應用，還是高端的混合信號同步采集，借助PXI高性能的硬件平臺，您都能應付自如。這就是虛擬儀器技術帶給您的無可比擬的優勢。

　　3 多功能無紙記錄儀的技術要求和系統功能

　　記錄儀是工業生產自動化系統中十分常見的二次儀表。傳統型模擬記錄儀結構簡單、功能單一，存在著卡紙、卡筆、斷線等易發故障和換筆、換紙、添墨等大量日常維護工作。此類記錄儀由于其結構與功能的局限性，無法滿足綜合生產管理、生產過程智能化、數據傳輸網絡化和在線數據分析處理的需要。90年代以來，隨著虛擬儀器技術的日益發展，采用低成本自動化技術，研制與開發各類多功能智能型記錄儀表呈迅猛發展之勢，并逐漸批量進入工業應用領域。特別是在石化、冶金等行業的基礎自動化與過程自動化系統中，已大量融入各種類型的虛擬嵌入式儀表，其卓越的性能、良好的數據在線處理能力和實時數據通訊能力以及友好的人機交互平臺，得到人們日益重視。

　　基于虛擬儀器的多功能無紙記錄儀在技術上不僅要具備傳統式儀表所應具有的電氣性能和環境適應能力，而且還應具備如下的通用技術指標和系統功能：

　　(1)信號采樣：設置模擬輸入通道1～16路，采樣周期可選0.25秒/0.5秒/1秒。記錄間隔可通過設置畫面設定為1秒/2秒/4秒/8秒/20秒/40秒/120秒等。開關量輸入24點，接收被測對象的狀態信號。模擬量輸入通道可允許0～10V、1～5V、4～20mA的標準信號和S、B、R、K、N、T、E、J熱電偶以及PT100、Cu50熱電阻等多種信號輸入，且可提供隔離輸入。

　　(2)設置功能：系統應具有強大的設置功能，可對儀表的通道名稱、量程、報警上下限、信號類型、單位、記錄周期、流量累計、流量溫度壓力補償參數等進行設置。允許保存100組用戶自定義設置。

　　(3)存儲功能：配置硬盤，使存儲歷史數據量達GB級。根據采樣時間不同，16個通道數據可存儲三年以上，形成數據文件并能調出任意歷史時刻曲線、數據、報警、流量累計值;可通過軟盤轉存任意時間段的歷史數據或通過RS-232接口傳送給其他PC機，在其上進行回放和分析打印。

　　(4)顯示功能：全中文人機界面，顯示信息豐富直觀，操作簡單。主要顯示畫面應有：①單通道趨勢、棒圖、瞬時數字顯示(選顯/循顯)畫面;②單通道歷史趨勢追憶;③多通道棒圖、數字顯示畫面;④多通道歷史趨勢追憶;⑤多通道流量累計畫面;⑥參數設置畫面;⑦報警顯示畫面;⑧軟盤轉存畫面;⑨RS-232通訊畫面。

　　(5)連鎖與報警功能：配置24點開關量輸出通道，根據采樣信號，提供簡單的連鎖和狀態控制信號;并可任意設置各通道上限、上上限、下限、下下限報警，在各顯示畫面上實時顯示報警值，同時實現報警輸出。

　　(6)數據管理功能：①顯示各通道記錄信號平均值、瞬時峰值、谷值等;②顯示流量累積的班平均值、日平均值、月平均值;③顯示流量累積的班累積值、日累積值、月累積值、年累積值;④提供常用數理統計工具，方便調用分析。

　　(7)打印功能：可連接通用打印機，隨時打印任意時刻歷史數據，打印單通道和多通道趨勢曲線、報警信息、流量累積值等。

　　(8)流量溫壓補償功能：包括對蒸汽、天然氣、液體等各類流體的溫壓補償。根據每種流體不同的測試方法，通過參數設置畫面，以實現合適的測量與補償功能。

　　(9)通訊功能：可選擇使用RS-232C、RS-485通道接口與計算機聯網，進行遠距離通訊，可多臺儀表組網實現集中管理。

　　(10)主要技術參數：

　　·顯示精度：工程量實時顯示精度為±0.3%FS(滿量程)，曲線棒狀圖顯示及追憶精度為±0.5%FS;

　　·存儲時間：僅受硬盤容量限制，一般16路模擬信號值可保存三年以上;

　　·通訊接口：提供RS-232C/RS-485兩個串行通訊接口。

　　以上技術指標和系統功能定義是多功能無紙記錄儀軟、硬件配置與設計的基本依據。