輪機(jī)工程畢業(yè)論文---淺析基于數(shù)據(jù)采集卡的船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺析基于數(shù)據(jù)采集卡的船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)是船舶自動化系統(tǒng)的重要組成部分。船舶機(jī)艙的自動化程度在某種程度上就代表了整個船舶自動化系統(tǒng)的先進(jìn)程度。船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)主要用于輔佐操作人員監(jiān)控各項(xiàng)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的變化情況，一旦發(fā)生異常，立即向操作人員發(fā)出警報(bào)，以便操作人員在第一時間檢查警報(bào)信號發(fā)生處，并迅速做出處理，以減少非正常情況對船舶動力乃至整個船舶自動化系統(tǒng)造

2、成的損害，從而大大降低船舶的損耗。一直以來，船舶成本低、高效益、無事故是機(jī)艙監(jiān)控的目的。因此，研究船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)有很大的必要性和實(shí)用性。</p><p>　　LabVIEW作為編程語言，編程靈活高效且面對對象，其強(qiáng)大的圖形編輯能力及可視化編程環(huán)境更是快捷簡便；數(shù)據(jù)采集卡作為普遍使用的一種實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過以太網(wǎng)、USB、火線（1394）等多種型號的總線接入計(jì)算機(jī)，使用方便。</p&g

3、t;<p>　　本文主要介紹了基于LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡的船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括了用戶登錄、模擬量采集和開關(guān)量采集三部分，其中模擬量部分采集了溫度、壓力、電壓等信號。系統(tǒng)監(jiān)控了船舶運(yùn)行時主柴油機(jī)、輔柴油機(jī)、電站、主鍋爐和輔鍋爐的多個相關(guān)量。</p><p>　　關(guān)鍵詞：LabVIEW；監(jiān)控系統(tǒng)；船舶；機(jī)艙監(jiān)控；數(shù)據(jù)采集。</p><p><b>　　目

4、 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論8</b></p><p>　　1.1.課題研究目的及意義8</p><p>　　1.2.機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8</p><p>　　1.3.論文的主要內(nèi)容9</p><p>　　第二章 LabVIEW軟件介

5、紹10</p><p>　　2.1LabVIEW簡介10</p><p>　　2.1.1LabVIEW概述10</p><p>　　2.1.2LabVIEW的優(yōu)勢10</p><p>　　2.2LabVIEW編程環(huán)境11</p><p>　　2.2.1啟動界面11</p><p

6、>　　2.2.2控件選板12</p><p>　　2.2.3函數(shù)選板13</p><p>　　2.2.4工具欄15</p><p>　　2.2.5工具選板16</p><p>　　2.3LabVIEW和數(shù)據(jù)采集18</p><p>　　第三章 機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)21</p>

7、<p>　　3.1系統(tǒng)組成21</p><p>　　3.2設(shè)計(jì)步驟21</p><p>　　3.2.1用戶登錄21</p><p>　　3.2.2模擬量采集23</p><p>　　3.2.3開關(guān)量采集29</p><p>　　第四章 程序仿真31</p><p>

8、;　　4.1用戶登錄仿真31</p><p>　　4.2模擬量采集部分仿真32</p><p>　　4.3開關(guān)量采集部分仿真32</p><p><b>　　結(jié)論33</b></p><p><b>　　致謝33</b></p><p><b>　　

9、參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　課題研究目的及意義</b></p><p>　　船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)是船舶自動化系統(tǒng)的重要組成部分，船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)主要用于輔佐操作人員監(jiān)控各項(xiàng)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的變化情況，一旦發(fā)生異常，立即向操作人員發(fā)出警報(bào)，以便操作

10、人員在第一時間檢查警報(bào)信號發(fā)生處，并迅速做出處理，以減少非正常情況對船舶動力乃至整個船舶自動化系統(tǒng)造成的損害，從而大大降低船舶的損耗[1]。該系統(tǒng)工作的可靠性直接影響到船舶的安全航行。因此，船舶機(jī)艙的自動化程度在某種程度上就代表了整個船舶自動化系統(tǒng)的先進(jìn)程度。最初的機(jī)艙自動化報(bào)警系統(tǒng)主要由繼電器和報(bào)道提邏輯電路組成，現(xiàn)在已經(jīng)不適合機(jī)艙自動化的發(fā)展要求了[2]。一直以來，船舶成本低、高效益、無事故是機(jī)艙監(jiān)控的目的，因此，研究更先進(jìn)船舶機(jī)艙

11、監(jiān)控系統(tǒng)有很大的必要性和實(shí)用性。</p><p>　　LabVIEW是一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖形化開發(fā)環(huán)境，它結(jié)合了圖形化編程方式的高性能與靈活性，以及專為測試測量與自動化控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的高端性能與配置功能，能為數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析與數(shù)據(jù)顯示等各種應(yīng)用提供必要地開發(fā)工具[3]。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集卡作為普遍使用的一種實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過以太網(wǎng)、USB、火線（13

12、94）等多種型號的總線接入計(jì)算機(jī)，使用方便。因此把LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡相結(jié)合應(yīng)用到船舶機(jī)艙監(jiān)測系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用價值。</p><p>　　機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)是隨著控制理論和電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的,到目前為止其發(fā)展歷程大致經(jīng)歷了以下四個階段:常規(guī)儀表監(jiān)測階段；電、氣動及中小規(guī)模集成電子模塊組合邏輯監(jiān)控階段；以微機(jī)為基礎(chǔ)的集散型監(jiān)控階段；基

13、于現(xiàn)場總線技術(shù)的機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)與全船自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控階段。雖然現(xiàn)在船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)已發(fā)展到了即現(xiàn)場總線式全分布式系統(tǒng)(簡稱FCS)，其中有較強(qiáng)實(shí)力和影響的有：FoudationFieldbus ( FF ) 、LonWorks、Profibus、HART、CAN、Dup line等,它們具有各自的特色,并在不同應(yīng)用領(lǐng)域形成了自己的優(yōu)勢，但至今尚未形成完整統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。所以就目前來說集散型監(jiān)控技術(shù)已發(fā)展得相當(dāng)成熟,值得為當(dāng)前絕大多數(shù)船舶

14、監(jiān)控系統(tǒng)所采用[4]。</p><p>　　目前，先進(jìn)船舶上的機(jī)艙自動監(jiān)控系統(tǒng)大多采用的是多微機(jī)分層監(jiān)控系統(tǒng)，這種監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)屬于典型的集散式監(jiān)控系統(tǒng)(DCS) ，一般采用三層結(jié)構(gòu):下層有若干個分站構(gòu)成，中間層作為數(shù)據(jù)通信站和顯示報(bào)警處理單元，上層由信息管理單元和數(shù)據(jù)分析單元等組成。這種網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系統(tǒng)功能齊全，能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、顯示、報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)存儲等日常全部操作的要求，其分散控制，集中監(jiān)視、操作和管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，

15、使監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和安全性得到了提高，代表著船舶自動監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。</p><p>　　國外主機(jī)監(jiān)測報(bào)警正向更高層次的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化方向發(fā)展。形成以智能化為核心，具有狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、趨勢預(yù)報(bào)等功能的統(tǒng)一管理、集中監(jiān)測、智能決策和分散控制的新一代綜合主機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)。相關(guān)產(chǎn)品如挪威Kongsberg公司的主機(jī)遙控系統(tǒng)提供整套的控制系統(tǒng)和解決方案，能夠滿足無人機(jī)艙的監(jiān)控要求。該系統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)化

16、的硬件和軟件，為客戶提供標(biāo)準(zhǔn)化的接口和直觀的用戶界面；德國Siemens公司的SIMOS IMAC55是一個全開放的模塊化分布式網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)視、控制和報(bào)警系統(tǒng)，其系統(tǒng)的構(gòu)建均采用了工業(yè)際準(zhǔn)組件，各個功能模塊通過網(wǎng)線與設(shè)在不同位置的操作站一起形成一個船舶計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；挪威ABB公司的艦船Integrate Automation System采用了三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其信息層采用以太網(wǎng)，控制層和設(shè)備層則采用開放式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；加拿大CAE公司的工PMS

17、采用了兩層網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，分別是控制設(shè)備與操作設(shè)備之間的管理網(wǎng)以及現(xiàn)場設(shè)備與控制設(shè)備之間的控制網(wǎng)。管理網(wǎng)一般采用TCP/IP協(xié)議和以太網(wǎng);控制網(wǎng)則是各種現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)?？刂茖用娴母鞣N控制器通過現(xiàn)場總線接口與現(xiàn)場總線的智能設(shè)備相連，通過以太網(wǎng)接口</p><p><b>　　論文的主要內(nèi)容</b></p><p>　　本文主要研究基于LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡的船舶機(jī)艙監(jiān)控系

18、統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括了用戶登錄、開關(guān)量采集和模擬量采集三部分，其中模擬量采集部分有包括了溫度采集、壓力采集、電壓采集等幾部分。系統(tǒng)監(jiān)控了船舶運(yùn)行時主柴油機(jī)、輔柴油機(jī)、電站、主鍋爐和輔鍋爐的數(shù)個相關(guān)量。</p><p>　　第二章 LabVIEW軟件介紹</p><p><b>　　LabVIEW簡介</b></p><p><b>　　

19、LabVIEW概述</b></p><p>　　LabVIEW是（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖表代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。傳統(tǒng)的文本編程語言（如visual basic、visual C++、Delphi等）根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序的執(zhí)行順序，而LabVIEW則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)

20、之間的數(shù)據(jù)流向決定了程序的執(zhí)行順序。它用圖標(biāo)表示函數(shù)，用連線表示數(shù)據(jù)流向。</p><p>　　LabVIEW提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波表、萬用表）類似的控件可用來方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在LabVIEW中被稱為前面板。使用圖標(biāo)和連線，可以通過編程對前面板上的對象進(jìn)行控制。這就是圖形化源代碼，又稱G（Graphics)代碼。LabVIEW的圖形化源代碼在某種程度上類似于數(shù)據(jù)流流程圖，因此又被稱為程序框圖代

21、碼。前面板上的每一個控件對應(yīng)于程序框圖中的一個對象，當(dāng)數(shù)據(jù)“流向”該控件時，控件就會根據(jù)自己的特性以一定的方式顯示數(shù)據(jù)，例如開關(guān)、數(shù)字或圖形。</p><p>　　LabVIEW程序被稱為VI（Virtual Instrument），即虛擬儀器，這是因?yàn)樗暮芏嘟缑婵丶c操作都模擬了顯示世界中的儀器，例如示波器與萬用表等。LabVIEW的核心概念是“軟件即是儀器”，即虛擬儀器上網(wǎng)概念。LabVIEW中包含了大量的

22、工具與函數(shù)用于數(shù)據(jù)采集、分析、顯示與存儲等。這些工具都是向?qū)降墓ぞ?，用戶只需要一步步按照提示就可以?shí)現(xiàn)儀器的連接和參數(shù)的設(shè)置[6]。</p><p>　　LabVIEW的優(yōu)勢</p><p>　　作為基于圖形化編程語言的開發(fā)環(huán)境，LabVIEW自然、直觀、簡潔的程序開發(fā)方式大大降低了學(xué)習(xí)難度。開發(fā)者可以通過各種交互式控件、對話框、菜單及函數(shù)模塊進(jìn)行編程。所需做的只是將這些VI模塊拖拉到程

23、序框圖中，并定義它在應(yīng)用程序中的功能。最后將這些控件或VI模塊連接起來即可完成儀器設(shè)計(jì)。</p><p>　　選擇LabVIEW開發(fā)測試和測量應(yīng)用程序的一大決定性因素是其開發(fā)速度。通常，使用LabVIEW開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的速度和比使用其他編程語言快4-10倍。</p><p>　　LabVIEW的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在如下幾個方面：</p><p>　　提供了豐富的圖形控件，并

24、采用圖形化的編程方法，徹底把開發(fā)人員從復(fù)雜苦澀的文本編輯中解放出來。</p><p>　　內(nèi)建的編輯器在用戶編寫程序的同時就在后臺自動完成了編譯。因此用戶在編寫程序的過程中如果有語法錯誤，它會被立即顯示出來。</p><p>　　由于采用數(shù)據(jù)流模型，它實(shí)現(xiàn)了自動的多線程，從而能充分利用處理器尤其是多處理器的處理能力。</p><p>　　通過DLL、CIN節(jié)點(diǎn)、Ac

25、tiveX、.NET或MATLAB腳本節(jié)點(diǎn)等技術(shù)，可以輕松實(shí)現(xiàn)LabVIEW與其他編程語言混合編程。</p><p>　　通過應(yīng)用程序生成器可以輕松地發(fā)布EXE、動態(tài)鏈接庫或安裝包。</p><p>　　LabVIEW提供了大量的驅(qū)動與專用工具，幾乎能與任何接口的硬件輕松連接。</p><p>　　LabVIEW內(nèi)建了600多個分析函數(shù)，用于數(shù)據(jù)分析和信號處理。&l

26、t;/p><p>　　NI同時提供了豐富的附加模塊，用于擴(kuò)展LabVIEW在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，例如實(shí)時模塊、PDA模塊、FPGA模塊、數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控（DSC）模塊、機(jī)器視覺模塊與觸摸屏模塊等[6]。</p><p>　　LabVIEW編程環(huán)境</p><p><b>　　啟動界面</b></p><p>　　成功安裝LabV

27、IEW8.5之后，雙擊桌面圖標(biāo)或單擊開始菜單的對應(yīng)項(xiàng)，即可啟動LabVIEW8.5，其啟動界面如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 LabVIEW8.5中文版啟動界面</p><p>　　啟動界面左側(cè)的“文件”向?qū)Э騼?nèi)列出了最常用的命令，如新建VI、新建項(xiàng)目、新建基于模板的VI等以及最近打開過的項(xiàng)目和VI程序，以便用戶使用。</p><p>　　右側(cè)的資

28、源向?qū)Э騼?nèi)列出了常用資源（如系統(tǒng)幫助、范例、網(wǎng)絡(luò)資源）以及對LabVIEW新特性的介紹，這些都是學(xué)習(xí)和使用LabVIEW的絕佳幫手，特別是其中的“查找范例...”項(xiàng)，提供了豐富的編程實(shí)例，幾乎所有的常用功能都可以從中找到例子。</p><p>　　單擊啟動界面上的“新建”下的“VI”項(xiàng)或單擊快捷鍵Ctrl+N，創(chuàng)建一個新VI，會彈出如圖2-2所示的前面板和框圖編輯窗口。</p><p>　

29、　圖2-2 前面板和框圖編輯窗口</p><p><b>　　控件選板</b></p><p>　　在前面板進(jìn)行編程的時候，用鼠標(biāo)右鍵單擊前面板的空白區(qū)域，所彈出的控件選板如圖2-3所示，本系統(tǒng)所用的各個子選板及其用途如下。</p><p>　　圖2-3 控件選板</p><p><b>　?。?）整體布局

30、</b></p><p>　　新式：提供新式風(fēng)格的各種控件</p><p>　　系統(tǒng)：提供與所在操作系統(tǒng)風(fēng)格統(tǒng)一的各種控件</p><p>　　經(jīng)典：提供經(jīng)典風(fēng)格的各種控件</p><p>　　Express（特快通道）：包含了最常用的幾類控件</p><p>　　.NET與ActiveX：提供.NET和A

31、ctiveX支持的相關(guān)控件</p><p>　　選擇“選擇控件...”項(xiàng)可以讀取事先定制好的控件文件，用于添加用戶自定義的控件。</p><p><b>　　（2）控件介紹</b></p><p>　　新式、系統(tǒng)、經(jīng)典分別為不同風(fēng)格的控件子選板，其包含的控件功能是相同的，以新式子選板為例，其下一級子選板及用途有：</p><

32、p>　　數(shù)值：數(shù)值型控件，如編輯框、滑動條、進(jìn)度條、表盤等</p><p>　　布爾：布爾型控件，如按鈕、開關(guān)、LED等</p><p>　　字符串與路徑：字符串和路徑控件</p><p>　　數(shù)組、矩陣與簇：復(fù)合型控件，如數(shù)組、矩陣和簇</p><p>　　修飾：各種修飾控件，如線條、箭頭、形狀、標(biāo)簽等，這類控件的特點(diǎn)只是作為前面板裝

33、飾用，無對應(yīng)的框圖子程序</p><p><b>　　函數(shù)選板</b></p><p>　　鼠標(biāo)右鍵單擊框圖的空白區(qū)域，彈出的函數(shù)選板如圖2-4所示，本系統(tǒng)所用的各個子選板及其用途如下：</p><p>　　圖2-4 函數(shù)選板</p><p><b>　?。?）整體布局</b></p>

34、<p>　　測量I/O：提供與測量I/O相關(guān)的各種函數(shù)</p><p>　　儀器I/O：提供與儀器I/O相關(guān)的各種函數(shù)</p><p>　　數(shù)學(xué)：提供大量常用數(shù)學(xué)函數(shù)</p><p>　　信號處理：信號處理相關(guān)函數(shù)</p><p>　　數(shù)據(jù)通信：各種網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)函數(shù)和進(jìn)程同步函數(shù)</p><p>　　互聯(lián)

35、接口：各種與外部代碼調(diào)用、.NET支持、ActiveX支持、注冊表讀寫、版本控制、端口讀寫、輸入設(shè)備控制等相關(guān)的接口函數(shù)</p><p>　　Express（特快通道）：包含了一些最常用的函數(shù)和程序框架</p><p>　　選擇“選擇VI...”項(xiàng)可以從磁盤上讀取一個子VI并添加到當(dāng)前框圖中。</p><p><b>　?。?）控件介紹</b>

36、</p><p>　　子選板中最為常用的是編程子選板，其下一級子選板及其用途如下：</p><p>　　結(jié)構(gòu)：各種結(jié)構(gòu)，用于程序流程控制，如循環(huán)結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)、事件結(jié)構(gòu)、公式節(jié)點(diǎn)、MathScript節(jié)點(diǎn)、局部變量和全局變量等</p><p>　　數(shù)組：與數(shù)組操作相關(guān)的各種函數(shù)，如初始化、增刪元素、查找、排序、分割、逆轉(zhuǎn)、二維數(shù)組轉(zhuǎn)置，以及數(shù)組與簇、數(shù)組與

37、矩陣之間類型轉(zhuǎn)換</p><p>　　簇、類與變體：與簇、類和變體相關(guān)的各種函數(shù)，如簇的捆綁、解除捆綁，以及簇與變體和其他數(shù)據(jù)類型之間的類型轉(zhuǎn)換</p><p>　　數(shù)值：常用的數(shù)字計(jì)算、各種數(shù)值型數(shù)據(jù)間的相互轉(zhuǎn)換、復(fù)數(shù)計(jì)算和常用數(shù)字常量等</p><p>　　布爾：與、或、非、異或等各種邏輯運(yùn)算和類型轉(zhuǎn)換函數(shù)</p><p>　　字符串：與

38、字符串操作、類型轉(zhuǎn)換和XML相關(guān)的函數(shù)</p><p>　　比較：各種數(shù)據(jù)比較函數(shù)</p><p>　　定時：各種定時、等待、時間類型轉(zhuǎn)換函數(shù)</p><p><b>　　工具欄</b></p><p>　?。?）前面板工具欄 </p><p>　　在編輯前面板的時候，界面上方的工具欄可以提供一

39、些便捷功能，尤為實(shí)用，如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5 前面板工具欄</p><p>　　其中各個按鈕的主要用途如下：</p><p>　　運(yùn)行：單擊可運(yùn)行當(dāng)前VI，運(yùn)行中該按鈕變?yōu)?，如果該按鈕變?yōu)椋硎井?dāng)前VI中存在錯誤，無法運(yùn)行，單擊該按鈕即可彈出對話框顯示錯誤原因。 </p><p>　　連續(xù)運(yùn)行：單擊可重復(fù)連續(xù)運(yùn)行當(dāng)

40、前VI</p><p>　　中止執(zhí)行：當(dāng)VI運(yùn)行時變亮為，可單擊終止當(dāng)前VI運(yùn)行</p><p>　　暫停：單擊可暫停當(dāng)前VI運(yùn)行，再次單擊繼續(xù)運(yùn)行</p><p>　　文本設(shè)置：對選中文本的字體、大小、顏色、風(fēng)格、對齊方式等進(jìn)行設(shè)置</p><p>　　對齊對象：使用不同方式對選中的若干對象進(jìn)行對齊</p><p>

41、　　分布對象：使用不同方式對選中的若干對象間隔進(jìn)行調(diào)整</p><p>　　調(diào)整對象大小：使用不同方式對選中的若干前面板的大小進(jìn)行調(diào)整，也可精確指定某控件的尺寸</p><p>　　重新排序：調(diào)整選中對象的上下疊放次序</p><p>　　顯示/隱藏即時幫助窗口：單擊后可顯示/隱藏一個小懸浮窗口，其中是關(guān)于鼠標(biāo)所指定對象的幫助內(nèi)容</p><p&

42、gt;<b>　　框圖工具欄</b></p><p>　　框圖界面上方的工具欄與前面板工具欄類似，如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 框圖工具欄</p><p>　　框圖工具欄中與前面板工具欄不同部分的按鈕用途如下：</p><p>　　高亮顯示執(zhí)行過程：單擊該按鈕，變?yōu)楹?，VI運(yùn)行時變慢，并可觀察到數(shù)據(jù)流

43、在框圖中的流動過程，對初學(xué)者理解數(shù)據(jù)流運(yùn)行方式尤為有用</p><p>　　保存連線值：單擊后變?yōu)?，可使VI運(yùn)行后為各條連線上的數(shù)據(jù)保留值，可用探針直接觀察數(shù)據(jù)值</p><p>　　單步進(jìn)入：調(diào)試時使程序單步進(jìn)入循環(huán)或子VI</p><p>　　單步通過：調(diào)試時程序單步執(zhí)行完整個循環(huán)或子VI</p><p>　　單步退出：單步進(jìn)入某循環(huán)或者

44、自VI后，單擊此按鈕可使程序執(zhí)行完該循環(huán)或者子VI剩下的部分并跳出[7]</p><p><b>　　工具選板</b></p><p>　　在前面板和程序框圖中都可以看到工具選板。工具選板上的每一個工具都對應(yīng)于鼠標(biāo)的一個操作模式。光標(biāo)對應(yīng)于選板上所選擇的工具圖標(biāo)?？蛇x擇合適的工具對前面板和程序框圖上的對象進(jìn)行操作和修改。</p><p>　　如

45、果自動工具選擇已打開，當(dāng)光標(biāo)移動到前面板或程序框圖的對象上時，LabVIEW將自動從工具選板上選擇相應(yīng)的工具。請打開工具選板，選擇查看工具選板。LabVIEW將記住工具選板的位置和大小，因此當(dāng)LabVIEW重啟時選板的位置和大小保持不變。</p><p>　　LabVIEW8.5簡體中文版的工具選板如圖2-7所示。利用工具選板可以創(chuàng)建、修改LabVIEW中的對象，并對程序進(jìn)行調(diào)試。工具選板是LabVIEW中對對象

46、進(jìn)行編輯的工具。</p><p>　　圖2-7 工具選板</p><p>　　工具選板中各種不同工具的圖標(biāo)及其相應(yīng)的功能如下：</p><p>　　自動/手動選擇切換，當(dāng)按下自動選擇按鈕，鼠標(biāo)經(jīng)過前、后面板上的對象時，系統(tǒng)會自動選擇工具選板中相應(yīng)的工具，方便用戶操作。當(dāng)用戶選擇手動時，需要手動選擇工具選板中的相應(yīng)工具</p><p>　　操

47、作工具，用來操縱前面板中的控制量和指示器。當(dāng)用它指向數(shù)值或者字符量時，它會自動變成標(biāo)簽工具</p><p>　　位置、尺寸、選擇工具，用來選取對象，改變對象的位置和大小</p><p>　　標(biāo)簽工具，用于輸入標(biāo)簽文本或者創(chuàng)建標(biāo)簽</p><p>　　連線工具，用于在后面板中連接兩個對象的數(shù)據(jù)端口，當(dāng)用連線工具接近對象時，會顯示出其數(shù)據(jù)端口以供連線之用。如果打開了幫助

48、窗口時，那么當(dāng)用連線工具至于某連線上時，會在幫助窗口顯示其數(shù)據(jù)類型</p><p>　　對象彈出菜單工具，當(dāng)用該工具單擊某對象時，會彈出該對象的快捷菜單</p><p>　　滾動窗口工具，使用該工具，無須滾動條就可以自由滾動整個圖形</p><p>　　顏色設(shè)置工具，用來設(shè)置窗口對象的前景色和背景色[8]</p><p>　　LabVIEW和

49、數(shù)據(jù)采集</p><p>　　數(shù)據(jù)采集是指從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)较到y(tǒng)內(nèi)部的過程，能夠提供這一功能的完整系統(tǒng)被稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（Data Acquisition System）。</p><p>　　一個通用DAQ測量系統(tǒng)其主要的測量任務(wù)實(shí)質(zhì)上是由安裝在計(jì)算機(jī)上的軟件完成的，而DAQ硬件知識將輸入信號轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所能操作的數(shù)字信號。這意味著一個DAQ設(shè)備能執(zhí)行多種測量任務(wù)，不同

50、的測量任務(wù)僅僅是軟件的不同。[9]</p><p>　　對于基于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來說，所采集的數(shù)據(jù)信號一般為電信號（如電壓、電流等），所能處理的信號一般為數(shù)字信號，所以需要將外部的模擬物理量轉(zhuǎn)換為以電信號表示的數(shù)字量后交分析程序處理，這一轉(zhuǎn)換過程稱為模擬輸入；而有時系統(tǒng)需要向外部提供激勵，所以有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也提供模擬輸出功能，將內(nèi)部的數(shù)字激勵信號轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號。典型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖2-8所示。[7]&l

51、t;/p><p>　　圖2-8 典型的基于PC的DAQ系統(tǒng)</p><p>　?。?）傳感器和變換器</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的中的傳感器和變換器的主要功能是將系統(tǒng)外部的各種類型的物理量轉(zhuǎn)換為電信號，供數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行采集和處理。常見的信號類型有5類，其中模擬信號包括直流（DC）信號、時域信號和頻域信號；數(shù)字信號包括通斷和脈沖序列兩種類型。對同一個信號可以采用

52、多種測量角度。</p><p><b>　?。?）信號調(diào)理</b></p><p>　　從傳感器得到的信號可能會很微弱，或者包含大量噪聲，或者是非線性等，這種信號在進(jìn)入采集卡之前必須經(jīng)過信號調(diào)理。信號調(diào)理的方法主要包括放大、衰弱、隔離、多路復(fù)用、濾波、激勵和數(shù)字信號調(diào)理等。</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)采集設(shè)備</b&

53、gt;</p><p>　　數(shù)據(jù)采集設(shè)備的功能是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)課處理的數(shù)字信號，并傳遞到計(jì)算機(jī)中去。通常情況下數(shù)據(jù)采集設(shè)備是一個數(shù)據(jù)采集卡，與計(jì)算機(jī)的連接可以采用多種方式。NI的數(shù)據(jù)采集設(shè)備支持的總線類型包括PCI、PCI Express、PXI、</p><p>　　PCMCIA、USB、CompactFlash、Ethernet以及火線等各種總線。數(shù)據(jù)采集卡的功能包括模擬輸入、模擬

54、輸出、數(shù)字I/O、觸發(fā)采集和定時I/O。</p><p><b>　　模擬輸入 </b></p><p>　　模擬輸入主要考慮的基本參數(shù)包括通道數(shù)、采樣速率、分辨率和輸入范圍等。</p><p>　　通道數(shù)——對于采用單端和差分兩種輸入方式的設(shè)備，模擬輸入通道數(shù)可以分為單端輸入通道數(shù)和差分輸入通道數(shù)。在單端輸入中，輸入信號均以共同的地線為基準(zhǔn)。

55、對于差分輸入，每一個輸入信號都有自有的基準(zhǔn)地線；由于共模噪聲可以被導(dǎo)線所消除，從而減小了噪聲誤差。</p><p>　　采樣速率——這一參數(shù)決定了每秒鐘進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的次數(shù)。一個高采樣速率可以在給定時間下采集更多數(shù)據(jù)，因此能更好地反映原始信號。</p><p>　　分辨率——模數(shù)轉(zhuǎn)換器用來表示模擬信號的位數(shù)即是分辨率。分辨率越高，信號范圍被分割成的區(qū)間數(shù)目越多，因此，能探測到的電壓變量就越小

56、。在恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)模擬輸入電路其他部分的情況下，可以對模擬信號進(jìn)行非常準(zhǔn)確的數(shù)字化。</p><p>　　輸入范圍——輸入范圍是ADC可以量化的最小和最大電壓。NI公司的多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備對量程范圍進(jìn)行選擇，可以在不同輸入電壓下進(jìn)行配置。</p><p><b>　　模擬輸出</b></p><p>　　模擬輸出用來為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供激勵源。數(shù)模轉(zhuǎn)

57、換器（DAC）的一些技術(shù)指標(biāo)決定了所產(chǎn)生輸出信號的質(zhì)量：穩(wěn)定時間、轉(zhuǎn)換速率和輸出分辨率。</p><p>　　穩(wěn)定時間——穩(wěn)定時間是指輸出達(dá)到規(guī)定精度時所需要的時間。穩(wěn)定時間通常由電壓上的滿量程變化來規(guī)定。</p><p>　　轉(zhuǎn)換速率——轉(zhuǎn)換速率是指數(shù)模轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的輸出信號的最大變化速率。</p><p>　　穩(wěn)定時間和轉(zhuǎn)換速率一起決定模數(shù)轉(zhuǎn)換器改變輸出信號值的

58、最大變化速率。</p><p>　　輸出分辨率——輸出分辨率與輸入分辨率相似，它是產(chǎn)生模擬輸出的數(shù)字碼的位數(shù)。較大的位數(shù)可以縮小輸出電壓增量的量值，因此可以產(chǎn)生更平滑的變化信號。對于要求動態(tài)范圍寬、增量小的模擬輸出應(yīng)用，需要有高分辨率的電壓輸出。</p><p><b>　　觸發(fā)采集</b></p><p>　　許多數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用過程需要基于一

59、個外部事件啟動或停止一個數(shù)據(jù)采集的工作。數(shù)字觸發(fā)使用外部數(shù)字脈沖來同步采集與電壓生成。模擬觸發(fā)主要用于模擬輸入操作，當(dāng)用一個輸入信號達(dá)到一個指定模擬電壓值時，根據(jù)相應(yīng)的變化方向來啟動或停止數(shù)據(jù)采集的操作。</p><p>　　NI公司為數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品開發(fā)了RTSI總線。該總線使用一種定制的門陣列和一條帶形電纜，能在一塊數(shù)據(jù)采集卡上的多個功能之間或者兩塊甚至多塊數(shù)據(jù)采集卡之間發(fā)送定時和觸發(fā)信號。通過該總線，可以同步模

60、數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出和計(jì)數(shù)器/計(jì)時器的操作。</p><p>　　數(shù)字I/O（DIO）</p><p>　　DIO接口經(jīng)常被用來控制過程、產(chǎn)生測試波形、與外圍設(shè)備進(jìn)行通信。在每一種情況下，最重要的參數(shù)有可應(yīng)用的數(shù)字線的數(shù)目、在這些通路上能接收和提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的速率、通路的驅(qū)動能力。一個常見的DIO應(yīng)用時傳送計(jì)算機(jī)和設(shè)備之間的數(shù)據(jù)，這些設(shè)備包括數(shù)據(jù)記錄器、數(shù)據(jù)處理器及打印機(jī)。&

61、lt;/p><p><b>　　定時I/O </b></p><p>　　計(jì)數(shù)器/定時器在許多應(yīng)用中具有很重要的作用，包括對數(shù)字時間產(chǎn)生次數(shù)的技術(shù)、數(shù)字脈沖計(jì)時以及產(chǎn)生方波和脈沖。</p><p>　　應(yīng)用一個計(jì)數(shù)器/計(jì)時器最重要的指標(biāo)是分辨率和時鐘頻率。分辨率是計(jì)數(shù)器所應(yīng)用的位數(shù)。越高的分辨率以為著計(jì)數(shù)器可以計(jì)數(shù)的位數(shù)越高。始時鐘頻率越高，計(jì)數(shù)

62、器遞增得也越快，因此對于輸入可探測的信號頻率越高，對于輸出則可以產(chǎn)生更高頻率的脈沖和方波形。</p><p>　　（4）PC與軟件 </p><p>　　軟件使PC機(jī)和數(shù)據(jù)采集硬件形成一個完整的數(shù)據(jù)采集、分析和顯示系統(tǒng)。軟件層中的驅(qū)動軟件可以直接對數(shù)據(jù)采集硬件的寄存器編程，管理數(shù)據(jù)采集硬件的操作并把它和處理器中斷，DMA和內(nèi)存這樣的計(jì)算機(jī)資源合在一起。驅(qū)動軟件隱藏了復(fù)雜的硬件底層編程細(xì)節(jié)

63、，為用戶提供容易理解的接口[6]。</p><p>　　第三章 機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　系統(tǒng)組成</b></p><p>　　本機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)基于LabVIEW8.5設(shè)計(jì)，系統(tǒng)對船舶主柴油機(jī)、輔柴油機(jī)、電站、主鍋爐、輔鍋爐、齒輪箱等部分進(jìn)行監(jiān)控。</p><p>　　系統(tǒng)主要由用戶登錄、數(shù)據(jù)采集兩

64、大部分組成，其中數(shù)據(jù)采集部分分為開關(guān)量和模擬量采集兩部分。模擬量采集部分采集了壓力、溫度、電壓等信號。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟</b></p><p><b>　　用戶登錄</b></p><p>　　用戶登錄界面用于系統(tǒng)管理員和操作員等的登錄，登錄成功才可以進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行一系列相關(guān)的數(shù)據(jù)采集操作。用戶登錄界面

65、前面板和框圖如下圖3-3至3-6所示[6]。</p><p>　　圖3-4 用戶登錄框圖—登錄成功</p><p>　　圖3-5 用戶登錄框圖—登錄失敗</p><p>　　圖3-6 用戶登錄框圖—退出</p><p>　　用戶登錄界面結(jié)構(gòu)介紹：</p><p><b>　　While循環(huán) </b

66、></p><p>　　重復(fù)執(zhí)行內(nèi)部的子程序框圖，直到條件接線端（輸入端）接收到特定的布爾值。將布爾值連接至While循環(huán)的條件接線端。右鍵單擊條件接線端，從快捷菜單中選擇真(T)時停止或真(T)時繼續(xù)。While循環(huán)永遠(yuǎn)至少執(zhí)行一次。</p><p><b>　　事件結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　事件結(jié)構(gòu)包括一個或多個子程序框圖，

67、或事件分支，當(dāng)結(jié)構(gòu)執(zhí)行時，僅有一個子程序框圖或分支在執(zhí)行。事件結(jié)構(gòu)將等待直至某一事件發(fā)生，并執(zhí)行相應(yīng)條件分支從而處理該事件。右鍵單擊結(jié)構(gòu)邊框，可添加新的分支并配置需處理哪些事件。為事件結(jié)構(gòu)邊框左上角的“超時”接線端連接一個值，以指定事件結(jié)構(gòu)等待某個事件發(fā)生的時間（以毫秒為單位）。默認(rèn)為–1，即永不超時。事件數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)位于每個事件分支結(jié)構(gòu)的左邊框內(nèi)側(cè)。該節(jié)點(diǎn)用于識別事件發(fā)生時LabVIEW返回的數(shù)據(jù)。根據(jù)事先為各事件分支所配置的事件，該節(jié)點(diǎn)

68、顯示了事件結(jié)構(gòu)每個分支中不同的數(shù)據(jù)。如果配置單個分支來處理多個事件，那么只有被所有事件類型所支持的數(shù)據(jù)才可用。在程序框圖上放置一個事件結(jié)構(gòu)時，超時事件分支為默認(rèn)分支。</p><p><b>　　條件結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　條件包括一個或多個子程序框圖或分支，當(dāng)結(jié)構(gòu)執(zhí)行時，僅有一個子程序框圖或分支在執(zhí)行。連接至選擇器接線端的值可以是布爾、字符串、整數(shù)，或枚

69、舉類型，它決定了執(zhí)行哪個分支。右鍵單擊結(jié)構(gòu)邊框，可添加或刪除分支。Us可使用標(biāo)簽工具來輸入條件選擇器標(biāo)簽的值，并配置每個分支處理的值。</p><p><b>　　等于？</b></p><p>　　如果x等于y，則返回TRUE。否則，函數(shù)返回FALSE。該函數(shù)可改變比較模式。如比較兩個矩陣，默認(rèn)的比較模式為比較集合，該函數(shù)將返回一個標(biāo)量?？杀容^數(shù)組或相同數(shù)據(jù)類型元素

70、組成的簇，產(chǎn)生一個布爾值數(shù)組或簇。連線板顯示了該多態(tài)函數(shù)的默認(rèn)數(shù)據(jù)類型。</p><p><b>　　與 </b></p><p>　　計(jì)算輸入的邏輯與。兩個輸入必須為布爾或數(shù)值。如果兩個輸入都為TRUE，函數(shù)返回TRUE。否則，返回FALSE。</p><p><b>　　模擬量采集</b></p>&l

71、t;p>　　由表3-1可知，模擬量采集部分主要采集溫度、壓力、電壓、頻率等模擬信號。該部分程序圖如下所示：</p><p>　?。?）模擬量采集部分結(jié)構(gòu)及控件介紹</p><p>　　DeviceOpen </p><p>　　打開已安裝的設(shè)備并為后續(xù)操作指定設(shè)備號。設(shè)備號由研華設(shè)備管理器（DevMgr.exe）分配。操作之前必須打開設(shè)備。DeviceOpen

72、的error out端必須與DeviceClose的error in端相連。如果成功打設(shè)備，它必須關(guān)閉的。</p><p>　　DevNum是在系統(tǒng)中已安裝的硬件的設(shè)備號。</p><p>　　DriverHandle是處理由DevNum即研華設(shè)備管理器分配指定的設(shè)備。</p><p>　　error out是錯誤信息。如果error in顯示一個錯誤，error

73、out包含相同的錯誤信息。error out 簇包含的信息如下：status 為TRUE則代表出現(xiàn)了錯誤；code 是錯誤代碼；source在大多數(shù)情況下是產(chǎn)生錯誤的VI或函數(shù)的名稱。</p><p><b>　　AIConfig</b></p><p>　　通過配置由DriverHandle指定的設(shè)備得相應(yīng)的增益來設(shè)定模擬輸入通道的輸入電壓范圍。</p>

74、<p>　　DriverHandle是處理打開的設(shè)備。</p><p>　　Chan&Gain是一個包含指定設(shè)備的通道參數(shù)和增益代碼的簇。 該簇包含兩個子信息：channel指定模擬輸入通道號； Gaincode指定增益代碼。</p><p>　　error in描述VI運(yùn)行之前的錯誤出現(xiàn)情況。此簇的默認(rèn)輸入是沒有錯誤。如果錯誤已經(jīng)發(fā)生，則在error ou

75、t端輸出error in的值。只有在沒有錯誤的情況下該VI 才能正常運(yùn)行。否則，該VI將錯誤信息從error in傳遞到error out。該簇包含以下參數(shù)：status 為TRUE則代表出現(xiàn)了錯誤，系統(tǒng)默認(rèn)值是FLASE；code 是錯誤代碼，系統(tǒng)默認(rèn)值是0；source在大多數(shù)情況下是產(chǎn)生錯誤的VI或函數(shù)的名稱，默認(rèn)值是空字符串。</p><p>　　error out包含錯誤信息。如果error in顯示一

76、個錯誤，error out包含相同的錯誤信息。該簇包含的參數(shù)同error in。</p><p>　　AIVoltageIn</p><p>　　從模擬輸入通道讀取當(dāng)前值并從DriverHandle指定的設(shè)備返回相應(yīng)的電壓值。   DriverHandle是處理打開的設(shè)備。</p><p>　　Chan&Gain 一個包含指定設(shè)備的通道參數(shù)

77、和增益代碼的簇。其中：Channel 的范圍是從0到N - 1（N是等于可用的模擬通道數(shù)）。例如，一個16通道的模擬輸入設(shè)備的設(shè)備號范圍為0?15。Gain增益代碼。該設(shè)備可能有不同的增益級別，每個級別都有相應(yīng)的代碼。 </p><p>　　TrigMode觸發(fā)模式，0-正常（軟件），1-外部。</p><p>　　error in描述VI運(yùn)行之前的錯誤出現(xiàn)情況。此簇的默認(rèn)輸入是沒有錯誤。

78、如果錯誤已經(jīng)發(fā)生，則在error out端輸出error in的值。只有在沒有錯誤的情況下該VI 才能正常運(yùn)行。否則，該VI將錯誤信息從error in傳遞到error out。該簇包含以下參數(shù)：status 為TRUE則代表出現(xiàn)了錯誤，系統(tǒng)默認(rèn)值是FLASE；code 是錯誤代碼，系統(tǒng)默認(rèn)值是0；source在大多數(shù)情況下是產(chǎn)生錯誤的VI或函數(shù)的名稱，默認(rèn)值是空字符串。</p><p>　　Voltage是測量

79、結(jié)果（單位為伏特）。</p><p>　　error out包含錯誤的信息。如果error in顯示一個錯誤，error out包含相同的錯誤信息。該簇包含的參數(shù)同error in。</p><p><b>　　初始化數(shù)組</b></p><p>　　創(chuàng)建一個n維數(shù)組，其中的每個元素都被初始化為元素的值?？墒褂枚ㄎ还ぞ哒{(diào)整函數(shù)的大小，增加輸出數(shù)

80、組的維數(shù)。連線板顯示了該多態(tài)函數(shù)的默認(rèn)數(shù)據(jù)類型。</p><p>　　元素是用于初始化初始化的數(shù)組中所有元素的值。元素可以是任意類型的標(biāo)量數(shù)據(jù)。初始化的數(shù)組的數(shù)據(jù)類型與元素一致。</p><p>　　維數(shù)大小0~n-1必須為數(shù)值。如維數(shù)大小為0，函數(shù)將創(chuàng)建空數(shù)組。n維數(shù)組的維數(shù)大小接線端必須為n。</p><p><b>　　捆綁</b><

81、;/p><p>　　捆綁用于將獨(dú)立元素組合為簇。也可使用該函數(shù)改變現(xiàn)有簇中獨(dú)立元素的值，而無需為所有元素指定新值。要實(shí)現(xiàn)上述操作，將簇連接到該函數(shù)中間的簇接線端。連接簇到該函數(shù)時，函數(shù)將自動調(diào)整大小以顯示簇中的各個元素輸入。連線板顯示了該多態(tài)函數(shù)的默認(rèn)數(shù)據(jù)類型。創(chuàng)建新簇時，必須連接所有的輸入。輸出簇中的元素順序必須與輸入元素一致。將一個現(xiàn)有簇連接到函數(shù)中間的接線端時，輸入為可選。LabVIEW僅替換連接的簇元素。&l

82、t;/p><p>　　簇是要改變值的簇。如該輸入端沒有連線，函數(shù)將返回簇。連線簇接線端時，“捆綁”函數(shù)將用元素0..n-1替換簇。輸入接線端的數(shù)量必須匹配輸入簇中元素的數(shù)量。</p><p>　　元素0~n-1可接收任意類型的數(shù)據(jù)。</p><p>　　輸出簇是作為結(jié)果的簇。</p><p><b>　　平鋪式順序結(jié)構(gòu)</b>

83、;</p><p>　　該結(jié)構(gòu)包括一個或多個順序執(zhí)行的子程序框圖或幀。平鋪式順序結(jié)構(gòu)可確保子程序框圖按一定順序執(zhí)行。平鋪式順序結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流不同于其它結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流。平鋪式順序結(jié)構(gòu)的幀當(dāng)所有連接至幀的數(shù)據(jù)都可用時，按照從左至右的順序執(zhí)行。每幀執(zhí)行完畢后會將數(shù)據(jù)至傳遞至下一幀。這意味著某個幀的輸入可能取決于另一個幀的輸出。平鋪式順序結(jié)構(gòu)中無需使用順序局部變量來傳遞幀與幀之間的數(shù)據(jù)。平鋪式順序結(jié)構(gòu)在程序框圖上顯示每個幀，

84、故無需使用順序局部變量即可完成幀與幀之間的連線，同時也不會把代碼隱藏起來。</p><p>　　在平鋪式順序結(jié)構(gòu)中添加或刪除幀時，結(jié)構(gòu)會自動調(diào)整尺寸大小。右鍵單擊平鋪式順序結(jié)構(gòu)，在快捷菜單中選擇替換為層疊式順序，可將平鋪式順序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為層疊式順序結(jié)構(gòu)。不可在平鋪式順序結(jié)構(gòu)的各個幀之間拖曳隧道。</p><p><b>　　數(shù)組插入</b></p><

85、;p>　　在n維數(shù)組中索引指定的位置插入元素或子數(shù)組。將一個數(shù)組連接到該函數(shù)時，函數(shù)將自動調(diào)整大小以顯示數(shù)組各個維度的索引。如未連接任何索引輸入，該函數(shù)將把新的元素或字?jǐn)?shù)組添加到n維數(shù)組之后。新元素或數(shù)組的基本數(shù)據(jù)類型必須和輸入數(shù)組的類型一致。</p><p>　　n維數(shù)組是要插入元素、行、列的數(shù)組。輸入可以是任意類型的n維數(shù)組。</p><p>　　索引0~n-1指定數(shù)組中要插入元

86、素、行、列或頁的點(diǎn)。該函數(shù)只在一個維度上調(diào)整數(shù)組的大小。只能連接一個索引輸入端。連接的索引決定了數(shù)組中可以插入元素的維度。例如，要插入行，連接行索引；要插入列，則連接列索引。連接至n或n-1維數(shù)組的數(shù)組的維數(shù)必須等于或小于連接至n維數(shù)組的數(shù)組維數(shù)。</p><p>　　n或n-1維數(shù)組是要插入n維數(shù)組的元素、行、列或頁。</p><p>　　輸出數(shù)組函數(shù)返回的數(shù)組中已經(jīng)對元素、行、列或頁進(jìn)

87、行了替換。</p><p><b>　　局部變量</b></p><p>　　局部變量可從一個VI的不同位置訪問前面板對象，并將無法用連線連接的數(shù)據(jù)在程序框圖上的節(jié)點(diǎn)之間傳遞。局部變量可對前面板上的輸入控件或顯示件進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫。寫入一個局部變量相當(dāng)于將數(shù)據(jù)傳遞給其它接線端。但是，局部變量還可向輸入控件寫入數(shù)據(jù)和從顯示控件讀取數(shù)據(jù)。事實(shí)上，通過局部變量，前面板對象既可作

88、為輸入訪問也可作為輸出訪問。</p><p><b>　　For循環(huán)</b></p><p>　　將連接到總數(shù)(N)接線端的值n作為執(zhí)行次數(shù)的子程序框圖。</p><p>　　計(jì)數(shù)接線端(i)提供了當(dāng)前的循環(huán)總數(shù)，其取值在0到n-1的范圍內(nèi)。</p><p>　　創(chuàng)建For循環(huán)后，可使用移位寄存器將值從上一個循環(huán)傳遞到下

89、一個循環(huán)。如果將一個數(shù)組連接到For循環(huán)，則啟用自動索引可讀取和處理數(shù)組中的各個元素。也可配置For循環(huán)使其返回一個由循環(huán)生成的值所組成的數(shù)組，從而啟用啟用自動索引。可為For循環(huán)添加一個條件接線端，從而在出現(xiàn)布爾條件或發(fā)生錯誤時循環(huán)停止。帶有條件接線端的For循環(huán)在條件發(fā)生時或所有循環(huán)完成時才停止執(zhí)行。右鍵單擊For循環(huán)邊框并從快捷菜單中選擇條件接線端，從而為For循環(huán)添加一個條件接線端。運(yùn)行VI前，必須為For循環(huán)的條件接線端連線，

90、同時需連接其計(jì)數(shù)接線端或啟用輸入數(shù)組的自動索引。循環(huán)計(jì)數(shù)為零時，F(xiàn)or循環(huán)生成默認(rèn)數(shù)據(jù)。</p><p>　　DeviceClose</p><p>　　通過指定從DeviceOpen獲取的DriverHandle來關(guān)閉該設(shè)備。設(shè)備操作后需要關(guān)閉，以釋放資源，并準(zhǔn)備下一次DeviceOpen操作。</p><p>　　DriverHandle是處理打開的設(shè)備。<

91、;/p><p>　　error in描述VI運(yùn)行之前的錯誤出現(xiàn)情況。此簇的默認(rèn)輸入是沒有錯誤。如果錯誤已經(jīng)發(fā)生，則在error out端輸出error in的值。只有在沒有錯誤的情況下該VI 才能正常運(yùn)行。否則，該VI將錯誤信息從error in傳遞到error out。該簇包含以下參數(shù)：status 為TRUE則代表出現(xiàn)了錯誤，系統(tǒng)默認(rèn)值是FLASE；code 是錯誤代碼，系統(tǒng)默認(rèn)值是0；source在大多數(shù)情況下

92、是產(chǎn)生錯誤的VI或函數(shù)的名稱，默認(rèn)值是空字符串。</p><p>　　error out包含錯誤的信息。如果error in顯示一個錯誤，error out包含相同的錯誤信息。該簇包含的參數(shù)同error in。</p><p><b>　　或</b></p><p>　　計(jì)算輸入的邏輯或。兩個輸入必須為布爾或數(shù)值。如果兩個輸入都為FALSE，則

93、函數(shù)返回FALSE。否則，返回TRUE。</p><p>　　模擬量采集部分設(shè)計(jì)介紹</p><p>　　研華數(shù)據(jù)采集卡對應(yīng)的模擬量采集的軟件控件為AIConfig和AIVoltageIn。在AIConfig中配置采集通道的增益和通道號等信息，用AIVoltageI采集信息。</p><p>　　本部分最內(nèi)層為for循環(huán)，將循環(huán)次數(shù)設(shè)置為64，即循環(huán)以供執(zhí)行64次。

94、將當(dāng)前循環(huán)總數(shù)設(shè)置為通道號和數(shù)組插入的索引號，增益人為設(shè)置。數(shù)組插入的輸出數(shù)組為模擬量采集的顯示數(shù)組，其原數(shù)組為模擬量采集顯示數(shù)組的局部變量。模擬量采集數(shù)組的初始值為0。</p><p>　　系統(tǒng)總體采用while循環(huán)結(jié)構(gòu)，具體的執(zhí)行步驟是先在研華設(shè)備管理器中選擇并打開設(shè)備，若此時出現(xiàn)錯誤，則status值為TURE，程序執(zhí)行條件結(jié)構(gòu)中的真分支；若此時沒有錯誤，則status值為FALSE，程序后續(xù)執(zhí)行條件結(jié)構(gòu)中

95、的假分支，即執(zhí)行for循環(huán)。如第一次執(zhí)行時，i值為0，則在模擬量采集數(shù)組的第零列插入此次執(zhí)行循環(huán)所采集的值；第二次采集時，i值為1，則在上次生成的模擬量采集量數(shù)組的第一列插入此次執(zhí)行所采集的數(shù)值；依此類推直至循環(huán)結(jié)束。若在循環(huán)執(zhí)行過程中產(chǎn)生錯誤則停止執(zhí)行程序。</p><p><b>　　開關(guān)量采集</b></p><p>　　該部分采集程序圖如下所示:</p&

96、gt;<p>　?。?）開關(guān)量采集部分結(jié)構(gòu)控件介紹</p><p>　　DIOReadPortDWord</p><p>　　從DriverHandle指定的設(shè)備的數(shù)字輸入端口讀取雙字（四個字節(jié)，由四個連續(xù)端口讀入）。</p><p>　　DriverHandle是處理打開的設(shè)備。</p><p>　　Port是目前正在運(yùn)作的數(shù)

97、字端口號。</p><p>　　error in描述VI運(yùn)行之前的錯誤出現(xiàn)情況。此簇的默認(rèn)輸入是沒有錯誤。如果錯誤已經(jīng)發(fā)生，則在error out端輸出error in的值。只有在沒有錯誤的情況下該VI 才能正常運(yùn)行。否則，該VI將錯誤信息從error in傳遞到error out。該簇包含以下參數(shù)：status 為TRUE則代表出現(xiàn)了錯誤，系統(tǒng)默認(rèn)值是FLASE；code 是錯誤代碼，系統(tǒng)默認(rèn)值是0；sourc

98、e在大多數(shù)情況下是產(chǎn)生錯誤的VI或函數(shù)的名稱，默認(rèn)值是空字符串。</p><p>　　state從指定的數(shù)據(jù)值位讀取的值。</p><p>　　mask驅(qū)動程序返回的32位有效通道掩碼。如果DI通道是有效的，相應(yīng)的掩碼位將被設(shè)置為1。如果DI通道是無效的，將被設(shè)置為零。</p><p>　　error out包含錯誤的信息。如果error in顯示一個錯誤，erro

99、r out包含相同的錯誤信息。該簇包含的參數(shù)同error in。</p><p><b>　　數(shù)值至布爾數(shù)組轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　將一個整數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為一個布爾數(shù)組。如將一個整數(shù)連線至數(shù)字接線端，則布爾數(shù)組將視整數(shù)的位數(shù)返回一個含有8個、16個、32個或64個元素的布爾數(shù)組。如將一個定點(diǎn)數(shù)連線至數(shù)字接線端，則布爾數(shù)組所返回?cái)?shù)組的大小等于該定點(diǎn)數(shù)的字長。數(shù)

100、組第0個元素與整數(shù)二進(jìn)制表示的補(bǔ)數(shù)的最低有效位相對應(yīng)。</p><p><b>　　乘</b></p><p><b>　　返回輸入的積。</b></p><p>　　開關(guān)量采集部分設(shè)計(jì)介紹</p><p>　　研華數(shù)據(jù)采集卡對應(yīng)的開關(guān)量采集軟件控件是DIOReadPortDWord。</p&

101、gt;<p>　　該部分總體結(jié)構(gòu)與模擬量采集部分相似，總體采用while循環(huán)和平鋪順序結(jié)構(gòu)。具體的執(zhí)行步驟是先從設(shè)備管理器中選取并打開設(shè)備，若有錯誤則執(zhí)行條件結(jié)構(gòu)的真分支，若無錯誤則執(zhí)行條件結(jié)構(gòu)的假分支。條件結(jié)構(gòu)的假分支中為一for循環(huán)，因控件模塊為雙字讀取型，所以總循環(huán)次數(shù)為兩次，通過乘法器和當(dāng)前循環(huán)次數(shù)設(shè)定開關(guān)量采集的數(shù)字端口號。由于開關(guān)量采集控件讀出的是數(shù)值，因此用數(shù)值至布爾數(shù)組轉(zhuǎn)換函數(shù)將其轉(zhuǎn)換為布爾數(shù)組。程序第一次

102、執(zhí)行時，i為0，模塊Port 值為0， 數(shù)組插入的索引號為0，即在數(shù)組的第一列插入由采集所得數(shù)組轉(zhuǎn)換成的布爾數(shù)組；i為1時，Port值為4，數(shù)組插入索引號為16，即在之前數(shù)組的第16列插入此次生成的布爾數(shù)組。若程序在此執(zhí)行過程中有錯誤產(chǎn)生則退出事件結(jié)構(gòu)并停止執(zhí)行while循環(huán)。</p><p><b>　　第四章 程序仿真</b></p><p>　　因主客觀原因，程

103、序仿真時屏蔽采集卡部分人為賦值仿真。</p><p><b>　　用戶登錄仿真</b></p><p>　　用戶登錄的用戶名為zjg3201,密碼為3201。輸入用戶名和密碼后點(diǎn)擊“登錄”按鈕開始登錄，若用戶名和密碼輸入正確，前面板登錄結(jié)果對話框會顯示“登錄成功！歡迎您！”，如圖4-1所示；若輸入錯誤則顯示“用戶名或密碼錯誤！登錄失??！”，如圖4-2所示。點(diǎn)登錄成功后

104、點(diǎn)擊退出時，將退出系統(tǒng)。</p><p>　　圖4-1 登錄成功</p><p>　　圖4-2 登錄失敗</p><p><b>　　模擬量采集部分仿真</b></p><p>　　假設(shè)模擬量采集通道每次采集到的數(shù)據(jù)都是10，屏蔽采集卡部分的仿真圖如下:</p><p>　　其程序執(zhí)行過程中部

105、分顯示結(jié)果如下：</p><p><b>　　開關(guān)量采集部分仿真</b></p><p>　　假設(shè)系統(tǒng)每次采集到的數(shù)值都是1234，屏蔽采集卡部分的仿真圖如下：</p><p><b>　　其結(jié)果如下：</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p>&

106、lt;p>　　本文提出了LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡相結(jié)合的船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)，著重監(jiān)控了船舶運(yùn)行中的主柴油機(jī)、輔柴油機(jī)、電站、主鍋爐和輔鍋爐的相關(guān)模擬量和開關(guān)量。本文著重介紹了基于研華數(shù)據(jù)采集卡的模擬量和開關(guān)量采集。運(yùn)用LabVIEW編程簡單快捷，數(shù)據(jù)采集卡使用簡單便捷，因此將兩者結(jié)合開發(fā)系統(tǒng)還是具有一定的使用意義的。但由于時間和個人能力有限，該設(shè)計(jì)難免有許多不完善之處，敬請更正。</p><p><b

107、>　　致謝</b></p><p>　　做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，我LabVIEW可謂是一無所知，現(xiàn)在能完成這個畢業(yè)設(shè)計(jì)并能寫出這篇論文，期間經(jīng)歷了許多波折和困難，這是我在大學(xué)四年的一次綜合性的檢驗(yàn)。在論文完成之際，我的心情萬分激動。</p><p>　　在這里我要特別感謝我的指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)，使我終于能完成這個對我來說可算是艱巨的任務(wù)。老師淵博的理論知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和豐富的

108、工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)令我十分敬佩，是我以后學(xué)習(xí)和工作的榜樣。從這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中我學(xué)會了怎樣去獨(dú)立的思考和完成一項(xiàng)任務(wù)，以及怎樣去面對和了解我所未知的東西，從何下手，怎樣解決。我想，這次的經(jīng)歷必將給我今后的工作帶來很大的幫助和難得的經(jīng)驗(yàn)。由于時間倉促，本設(shè)計(jì)難免有考慮不完善之處，敬請指正。</p><p>　　這四年中，我衷心感謝每一位辛勤工作在教育第一線的尊敬的老師們，是他們的熱情關(guān)懷和無私幫助使我得到了成長，他們教給我

109、的知識和能力將使我受益終身。最后我要再次對老師以及各位關(guān)心我成長的恩師們表示最誠摯的謝意！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 楊易. 基于LabVIEW應(yīng)用的機(jī)艙報(bào)警終端. 船舶工程. 2007,3(29)： 55-57</p><p>　　[2] 梁偉. 船舶機(jī)艙自動監(jiān)測報(bào)警控制系統(tǒng)設(shè)計(jì). 大連理工大學(xué)

110、碩士論文. 2002年：1</p><p>　　[3] 王磊,陶梅. 精通LabVIEW8.X. 電子工業(yè)出版社. 2008：Ⅲ</p><p>　　[4] 王琪. 船舶機(jī)艙監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢. 2007,7: 32-35</p><p>　　[5] 龔玉林. 船舶機(jī)艙報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì). 大連海事大學(xué)碩士論文. 2008： 1-4</p>

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112、008：18-19 </p><p>　　[9] 江建軍,劉繼光. LabVIEW程序設(shè)計(jì)教程. 電子工業(yè)出版社. 2008：244-260</p><p>　　[10] 戰(zhàn)興群,趙雋,張炎華等. 機(jī)艙監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)研制. 船舶工程. 2001,3: 42-46</p><p>　　[11] 周林,殷俠等. 數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù). 西安電子科技大學(xué)出版社. 200