上海大學(xué) 碩士學(xué)位論文 汽車(chē)安全氣囊生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) 姓名 胡榮 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 碩士 專(zhuān)業(yè) 機(jī)械電子 指導(dǎo)教師 沈俊杰 沈立紅 20080201 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G l t A D U d ET H E S I SO FS H A N G H A IU N I V E R S I T 摘要 安全氣囊是衡量現(xiàn)代汽車(chē)安全系統(tǒng)的一個(gè)最為重要的指標(biāo) 它與汽車(chē)設(shè)計(jì) 以及駕駛者的安全密切相關(guān) 所以安全氣囊的生產(chǎn)尤為重要 追溯每一個(gè)產(chǎn)品 生產(chǎn)的相關(guān)信息更為重要 論文首先論述了研究生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的意義 然后詳細(xì)介紹了虛擬儀器技 術(shù)的特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì) 與傳統(tǒng)儀器相比 虛擬儀器在智能化程度 處理能力 性能 價(jià)格比 可操作性等方面都具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì) 隨著各種新興技術(shù)不斷融入 到監(jiān)控組態(tài)軟件中 監(jiān)控組態(tài)軟件有著更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和更為廣闊的市場(chǎng)前景 而且隨著用戶(hù)需求的不斷提高和技術(shù)的不斷進(jìn)步 軟件也需要逐步完善和更新 換代 我國(guó)工業(yè)控制領(lǐng)域流行的監(jiān)控軟件主要有i F i x W i n C C 等 但是由于這 些大型軟件價(jià)格昂貴 軟件所能實(shí)現(xiàn)的功能有限 所以使用其它軟件 如目前越 來(lái)越流行的L a b V I E W 測(cè)控軟件 替代上述監(jiān)控軟件 來(lái)實(shí)現(xiàn)其監(jiān)控功能 以適 用于中小型系統(tǒng)中是一重要課題 本文針對(duì)延鋒百利得汽車(chē)安全系統(tǒng)有限責(zé)任公司北京 克萊斯勒3 0 0 C 安全 氣囊生產(chǎn)的具體運(yùn)行環(huán)境 對(duì)系統(tǒng)的需求分析 總體設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)集成 數(shù)據(jù)庫(kù) 的選擇以及功能模塊實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的闡述 本文重點(diǎn)討論了監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成以及實(shí)現(xiàn) 采用工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總 線(xiàn) P R O F I B U S D P 通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接 其中 控 制領(lǐng)域數(shù)據(jù)交換的熱門(mén)技術(shù) o P C 技術(shù)起到了關(guān)鍵作用 借助S n v I E T I CN E T 的O P C 服務(wù)器 為本監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享與交換提供了良好的基礎(chǔ)平臺(tái) 本監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行可靠 實(shí)踐表明對(duì)安全氣囊 提高生產(chǎn)效率 進(jìn)行實(shí)時(shí)控制以 及追溯信息管理等各方面都起到了重要的作用 達(dá)到了課題預(yù)期的目標(biāo) 關(guān)鍵詞 監(jiān)控系統(tǒng)L a b V T E W 0 P C現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G R A D U A T ET H E S I SO FS H A N G H A JU N I V E R S I T A B S T R A C T S a f e t yi so n eo ft h em o s ti m p o r t a n ti n d i c a c o r s t h a tam e a s u r eo fm o d e r n a u t o m o t i v ea i r b a gs a f e t ys y S t e m s a Sw e l la st h ev e h i c l ed e s i g ni sc l o s e l yr e l a t e dt o t h es a f e t y s e c u r i t ya i r b a gp r o d u c t i o ni sp a r t i c u l a r l yi m p o r t a n t ar e t r o s p e c t i v eo ft h e p r o d u c t i o no f r e l e v a n ti n f o r m a t i o ni Sm o r ei m p o r t a n t A tf i r s tP a p e r sr e s e r c ho nt h es i g n i f i c a n c eo ft h ep r o d u c t i o nc o n t r o ls y s t e m a n d t h e ni n t r o d u c e di nd e t a i lt h ec h a r a c t e r i s t i c so fv i r t u a li n s t r u m e n t a t i o n a sw e l l 勰 a d v a n t a g e s C o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a li n s t r u m e n t s v i r t u a li n s t r u m e n t a t i o ni n t h e i n t e l l i g e n c e p r o c e s s i n gp o w e r p e r f o r m a n c ea n dl o wc o s t o p e r a b i l i t y a n do t h e r a s p e c t so ft h et e c h n o l o g yh a so b v i o u sa d v a n t a g e s w i t ht h ee m e r g i n gt e c h n o l o g yi n t o t h eS C A D A c o n t r o lg r o u pS o f t w a r es t a t eh a ss t r o n g e rc o m p e t i t i v ee d g ea n dm o r e b r o a dm a r k e tp r o s p e c t s M o r e o v e r w i t ht h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n to fu s e rn e e d s a n dt e c h n o l o g i c a la d v a n c e m e n t s t h es o f t w a r ea l s on e e d sag r a d u a l l yi m p r o v i n ga n d u p g r a d i n g C h i n a si n d u s t r i a lm o n i t o r i n ga n dc o n t r o ls o f t w a r ep o p u l a rm a i n l yi F i x W i n C Ca n dS Oo n b u td u et oh i g hp r i c e so ft h e s el a r g e s c a l es o f t w a r e t h es o f t w a r e c a l lr e a l i z et h ef u n c t i o no fl i m i t e d t h eu s eo fo t h e rs o f t w a r e s u c ha st h ec u r r e n t g r o w i n gp o p u l a r i t yo fL a b V I E Wm o n i t o r i n gs o f t w a r e t h ea l t e r n a t i v em o n i t o r i n g s o f t w a r et oa c h i e v ei t sm o n i t o t i n gc a p a b i l i t i e st oa p p l yt os m a l la n dm e d i u m s i z e d s y s t e mi sa ni m p o r t a n ti s s u e T I l i sP a p e rf o c u so nB e i J i n g C h r y s l e r 3 0 0 Ca i r b a gp r o d u c t i o no fs p e c i f i co p e r a t i n g e n v i r o n m e n tw h i c hi nt h et h eY a n f e n gK E Ya u t o m o t i v es a f e t yL i m i t e d t h es y s t e m n e e d sa n a l y s i s d e s i g n d a t ai n t e g r a t i o n a sw e l la st h ed a t a b a s eo fc h o i c et oa c h i e v e f u n c t i o n a lm o d u l e ss u c hi S S U e sa sd e t a i l e d I t l a y s s t r e s so nt h ed a t ai n t e g r a t i o no ft h es y s t e m T h es y s t e mC a nb e c o m m u n i c a t e dw i t ht h ef i l e de q u i p m e n tw i t ht h ea i do ft h et e c h n i q u eo fI n d u s t r i a l E t h e m e ta n dF i e l d b u s P R o F I B U S D P 0 P Cp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h es y s t e m d e v e l o p m e n t w h i c hi st h en e w e s tt e c h n i q u eo fd a t ae x c h a n g e A tp r e s e n t t h e m o n i t o t i n gs y s t e mh a sr u nn o r m a l 彤t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ei m p r o v ep r o d u c t i o n e m c i e n c ya n dr e a l t i m ec o n t r o la n dt r a c ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t a n do t h e ra r e a s h a v ep l a y e da ni m p o r t a n tr o l et oa c h i e v et h ed e s i r e do b j e c t i v e so ft h ei s s u e K e y w o r d s M o n i t o r i n gS y s t e mL a b V I E WO P CF i e l d b u sR e a l t i m em o n i t o r i n g V I 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G R A D U p r ET H E S I SO FS H A N G H A IU N E R S I T 原創(chuàng)性聲明 本人聲明 所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包含其他人已發(fā) 表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果 參與同一工作的其他同志對(duì)本研究所做的 任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意 簽名 監(jiān)日期 絲斗 本論文使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解上海大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 學(xué)校有權(quán)保留論文及送交論文復(fù)印件 允許論文被查閱和借閱 學(xué) ?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H E P O S T G R A D U A T ET H E S I SO FS H A N G H A IU N I V E R S I T 第一章緒論 1 1 課題來(lái)源 本課題來(lái)源于上海上大機(jī)電設(shè)計(jì)研究院和上海延峰百利得汽車(chē)安全系統(tǒng)有 限公司合作的重點(diǎn)項(xiàng)目 北京一戴克克萊斯勒3 0 0 C 安全氣囊生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)計(jì) 依據(jù)延鋒百利得汽車(chē)安全氣囊生產(chǎn)的要求 設(shè)計(jì)了生產(chǎn)設(shè)備以及監(jiān)控系統(tǒng) 本論 文主要研究了監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想 開(kāi)發(fā)過(guò)程以及相關(guān)的軟硬件 1 2 安全氣囊生產(chǎn)研究背景和意義 1 2 1 研究背景 汽車(chē)是現(xiàn)代文明的標(biāo)志之一 但汽車(chē)交通事故也是現(xiàn)代文明社會(huì)的災(zāi)難之 一 死亡和受傷的損失是相當(dāng)驚人的 截至2 0 世紀(jì)9 0 年代中期 美國(guó)戰(zhàn)后汽車(chē)交 通事故的死亡人數(shù)相當(dāng)于美國(guó)在兩次世界大戰(zhàn)中死亡人數(shù)的總和 中國(guó)自改革開(kāi) 放以后 公路交通的死亡人數(shù)也在逐年上升 如果從汽車(chē)死亡的人數(shù)看 情況則 更為嚴(yán)重 2 0 0 0 年我國(guó)公路交通死亡人數(shù)已高達(dá)9 萬(wàn)余人 高科技的發(fā)展 出現(xiàn) 了新型汽車(chē)安全部件 即汽車(chē)安全氣囊 安全氣囊對(duì)乘員的保護(hù)效果是非常出色 的尤其與安全帶配合使用時(shí)效果更為明顯 故被稱(chēng)為駕駛員的 救命袋 據(jù) M o r t o n 公司資料介紹 安全氣囊與安全帶配合使用可減少輕重傷 1 9 9 0 年3 月1 2 日 克萊斯勒汽車(chē)公司生產(chǎn)的兩輛L e B a r o n 轎車(chē)在美國(guó)弗吉尼亞 l C u l p e p e r 附近 的公路上相撞 它們的速度高達(dá)7 0m i l e h 結(jié)果兩車(chē)嚴(yán)重撞損 但兩車(chē)的氣囊同 時(shí)打開(kāi) 兩位駕駛員只受了輕傷 美國(guó)政府的一項(xiàng)對(duì)配有安全氣囊汽車(chē)的調(diào)查數(shù) 字表明 在1 6 7 次碰撞事故中 除1 4 名駕駛員受到一些輕傷外 其余人員均安全 無(wú)事 這些事故都并非僥幸 是安全氣囊起了很大的保護(hù)作用 安全氣囊的出 現(xiàn) 給汽車(chē)乘員帶來(lái)了福音 同時(shí)也給汽車(chē)工業(yè)帶來(lái)了繁榮 這使得汽車(chē)的安全 性更為重要 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G R A D U 艇T H E S I SO FS H A N G H A IU N I V E R S I T 汽車(chē)的安全性分為主動(dòng)安全和被動(dòng)安全兩種 主動(dòng)安全是指汽車(chē)防止發(fā)生事 故的能力 被動(dòng)安全是指在萬(wàn)一發(fā)生事故的情況下 汽車(chē)保護(hù)乘員的能力 當(dāng)汽 車(chē)發(fā)生事故時(shí) 對(duì)乘員的傷害是在瞬間發(fā)生的 例如 以車(chē)速5 0 公里 時(shí)進(jìn)行正 面撞車(chē)時(shí) 其發(fā)生時(shí)間只有十分之一秒左右 為了在這樣短暫的時(shí)間中防止對(duì)乘 員的傷害 必須設(shè)置安全裝備 目前主要有安全帶 防撞式車(chē)身和安全氣囊防護(hù) 系統(tǒng) S u p p l e m e n t a lI n f l a t a b l eR e s t r a i n tS y s t e m 簡(jiǎn)稱(chēng)S R S 等 由于很多事故是難 以避免的 因此被動(dòng)安全性也非常重要 安全氣囊作為被動(dòng)安全性的研究成果 由于使用方便 效果顯著 造價(jià)不高 得到了迅速的發(fā)展和普及 我國(guó)2 0 0 0 年 實(shí)施了C M V D R2 9 4 關(guān)于正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計(jì)規(guī)則 該法規(guī)等效于歐洲 E C E R 9 4 法規(guī) 最近 我國(guó)的側(cè)面碰撞法規(guī)已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施 這將對(duì)我國(guó)車(chē)輛的碰 撞安全性能和駕乘人員保護(hù)系統(tǒng)提出更高的要求 安全氣囊是由美國(guó)人約翰 赫特里特 J o h n H o t r i c h 發(fā)明 他是一位自學(xué) 成才的賓夕法尼亞州工程師 1 9 5 2 年 在遭遇一次事故后 他萌發(fā)了設(shè)計(jì)撞車(chē) 安全裝置的想法 在這次事故中 約翰為躲避一個(gè)障礙物而猛打方向盤(pán)進(jìn)行制動(dòng) 他和妻子都用手臂本能地保護(hù)坐在前座中間位置上的女兒 這次事故后他意識(shí)到 必須要有一個(gè)良好的方法來(lái)保護(hù)乘員 兩周之后他繪好了設(shè)計(jì)圖紙交給了代理 人 這份圖紙確定了今天安全氣囊的雛型 1 9 5 3 年8 月1 8 日 他獲得了 汽車(chē) 緩沖安全裝置 的美國(guó)專(zhuān)利 由于每個(gè)氣囊只能使用一次 只要引爆就不再有下一次保護(hù)的能力 也不能 塞回去再使用 引爆后必須回廠換一個(gè)新的氣囊 但正是這唯一一次的使用 決 定了駕乘者的生與死 它正是這樣一種關(guān)鍵的汽車(chē)安全部件 作為一種汽車(chē)的安全產(chǎn)品 汽車(chē)安全起囊自身的生產(chǎn)過(guò)程首先就要確保安全 性和準(zhǔn)確性 以保證產(chǎn)品在唯一一次使用中達(dá)到設(shè)計(jì)要求 但是 制造者無(wú)法保 證零部件信息錄入的準(zhǔn)確性 也無(wú)法在成品組裝完成之后 進(jìn)行一次綜合的功能 測(cè)試 這給產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)帶來(lái)了很大的困難 對(duì)于每一件安全氣囊 制造商只 能?chē)?yán)格精確地控制生產(chǎn)過(guò)程 設(shè)置系列質(zhì)量檢驗(yàn)點(diǎn) 用來(lái)保證不選用有缺陷的組 件 以及保證合格的組件正確地被裝配起來(lái) 除此之外 另外一個(gè)重要的措施就 是保存詳細(xì)的產(chǎn)品零部件數(shù)據(jù)記錄 在每次車(chē)禍中 如果安全氣囊提早打開(kāi)或無(wú) 法打開(kāi) 一旦確認(rèn)是由于氣囊自身的質(zhì)量問(wèn)題所造成的 就要查找該氣囊所有組 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G R A D U A T ET H E S I SO FS H A N G H A IU N l V E R S I T 成部件的數(shù)據(jù)記錄 通過(guò)檢查這些數(shù)據(jù)記錄 不但可以發(fā)現(xiàn)造成氣囊質(zhì)量問(wèn)題的 原因 還可以進(jìn)一步確認(rèn) 在哪個(gè)時(shí)間段 哪些車(chē)輛 哪個(gè)班次也采用了這些有 相同問(wèn)題的安全氣囊 從而及時(shí)地通知汽車(chē)廠商 組織汽車(chē)召回 消除安全隱患 同時(shí) 每件安全氣囊的生產(chǎn)數(shù)據(jù)都必須保存若干年 一旦某件安全氣囊出現(xiàn)質(zhì)量 問(wèn)題 就可以追溯這件產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程信息 找出問(wèn)題所在 提出相應(yīng)的系 統(tǒng)解決方案 2 1 計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的迅速發(fā)展大大加快了制造企業(yè)的現(xiàn)代化與信息化的進(jìn) 程 制造業(yè)信息化已成為全球化的發(fā)展趨勢(shì) 以企業(yè)資源計(jì)劃E R P E R P E n t e r p r i s eR e s o u r c eP l a n n i n g 為代表的管理數(shù)字化是制造業(yè)信息化技術(shù)特點(diǎn)的重 要體現(xiàn) 也是我國(guó)制造業(yè)信息化工程的重要方面 計(jì)算機(jī)技術(shù)與管理科學(xué)的結(jié)合 促進(jìn)了現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)的形成 企業(yè)管理涉及企業(yè)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略 經(jīng)營(yíng)目標(biāo) 組織 與文化 制造資源 資金與成本 技術(shù)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 生產(chǎn)計(jì)劃與控制 供應(yīng)鏈與 企業(yè)協(xié)同等方面 現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)基于現(xiàn)代企業(yè)管理模式 在資源集成 信息 集成 功能集成 過(guò)程集成和企業(yè)間集成基礎(chǔ)上 通過(guò)集成化管理與決策信息系 統(tǒng)支持企業(yè)全面 合理 系統(tǒng)地管理生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)過(guò)程 可以最大限度地發(fā)揮企業(yè) 內(nèi)外部資源 技術(shù)和人員的作用 大幅度提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 然 而 長(zhǎng)期以來(lái) 許多企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率 加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力以及滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求 投入巨資配置了控制系統(tǒng)和E R P 系統(tǒng) 以改善現(xiàn)場(chǎng)一線(xiàn)的生產(chǎn)能力和企業(yè)的管 理能力 但是由于控制系統(tǒng)與E R P 系統(tǒng)各自為政 造成兩種系統(tǒng)脫節(jié) 信息阻 斷 嚴(yán)重的阻礙了現(xiàn)有系統(tǒng)能力的充分發(fā)揮 迫切的需要一層新的系統(tǒng)來(lái)填補(bǔ)這 一空隙 以實(shí)現(xiàn)管控一體化 3 流程工業(yè)一般是指通過(guò)分離 混合 成型使原材料增值的行業(yè) 它的生產(chǎn) 過(guò)程一般是連續(xù)的或成批的 需要嚴(yán)格的過(guò)程控制和安全性措施 具有工藝過(guò)程 相對(duì)固定 周期短 產(chǎn)品規(guī)格比較少 但有批量大的特點(diǎn) 流程工業(yè)經(jīng)過(guò)十多年 的發(fā)展 分為三層結(jié)構(gòu) 即B P S 經(jīng)營(yíng)計(jì)劃系統(tǒng) M E S 制造執(zhí)行系統(tǒng) P C S 過(guò)程 控制系統(tǒng) 通常三層結(jié)構(gòu)表述為E R P M E S P C S 簡(jiǎn)稱(chēng)為計(jì)劃層 執(zhí)行層 控制層或 管理層 生產(chǎn)層 控制層 E R P 層是以決策為核心的整體資源優(yōu)化的技術(shù) P C S 是 以產(chǎn)品的質(zhì)量 數(shù)量和滿(mǎn)足工藝要求為目標(biāo)的以設(shè)備綜和管理控制 為核心的技術(shù) 而M E S 層是以生產(chǎn)綜合指標(biāo)為目標(biāo)的生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化控制 生產(chǎn) 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G R A D U A T ET H E S I SO FS H A N G H A IU N I V E R S I T 運(yùn)行優(yōu)化操作與優(yōu)化管理的技術(shù) 當(dāng)前 幾乎所有的汽車(chē)行業(yè)都已經(jīng)有了底層的生產(chǎn)控制系統(tǒng) 也有實(shí)施了 E R P 系統(tǒng) 但是管理層和控制層之間卻缺乏聯(lián)系 目前存在的問(wèn)題 一是有大量 的自動(dòng)化孤島 二是E R P 與P C S 之間的斷層 三是E R P 系統(tǒng)維護(hù)功能不全 上述問(wèn)題將導(dǎo)致生產(chǎn)工序之間信息阻斷 后面的工序不能對(duì)前面工序的操作變化 作反應(yīng)或者及時(shí)調(diào)整 同時(shí) E R P 系統(tǒng)與過(guò)程控制系統(tǒng)之間的信息阻斷 造成管 理者不能及時(shí)準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)一線(xiàn)的信息 缺乏協(xié)調(diào) 延誤決測(cè)的下達(dá) 從而很難 對(duì)生產(chǎn)資源進(jìn)行有效的分配 最終影響生產(chǎn) 因此 在流程工業(yè)過(guò)程中 為了生產(chǎn)過(guò)程長(zhǎng)周期 平穩(wěn) 安全經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行 生產(chǎn) 必須對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)提出苛刻的要求 以解決生產(chǎn)過(guò)程的控制和決策問(wèn)題 主要表現(xiàn)在 一是建立復(fù)雜的信息模型和及時(shí)處理數(shù)量巨大的傳感器 數(shù)據(jù)量 計(jì)算量 二是解決數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集的多種方式 三是處理大量的不確定因素 如環(huán) 境動(dòng)態(tài)變化 信號(hào)的不穩(wěn)定 噪聲干擾等 近年來(lái) 一些M R P E R P 軟件試圖將 其車(chē)間管理的功能向下延拓 而一些底層控制軟件如D C S 軟件 各種組態(tài)軟件 等嘗試向上延伸功能 可是盡管增加了一些功能模塊 卻收效不大 E R P 軟件缺 少足夠的控制信息 無(wú)法做到與控制系統(tǒng)緊密相連 D C S 各種組態(tài)軟件等控制 軟件又缺乏足夠的管理控制信息 不能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的管理與控制 因此造成了企 業(yè)內(nèi)部的信息傳遞瓶頸 不能對(duì)市場(chǎng)變化作出快速響應(yīng) 這主要是雖然重視了計(jì) 劃管理和底層控制 卻忽視了車(chē)間執(zhí)行功能 因此重視執(zhí)行功能對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō) 可 以起到事半功倍的效果 于是制造執(zhí)行系統(tǒng)M E S 應(yīng)運(yùn)而生 作為車(chē)間層的管理 信息系統(tǒng) 同時(shí)又能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)監(jiān)控設(shè)備層的運(yùn)行狀況 4 生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng) 既要及時(shí)采集各種控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 并與E R P 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú) 縫連接 溝通了E R P 系統(tǒng)與過(guò)程控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系 消除了企業(yè)中存在的信 息孤島現(xiàn)象 使得企業(yè)中的信息暢通無(wú)阻 上傳下達(dá) 能幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本 減少失誤 提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量 最終提高企業(yè)的整體運(yùn)營(yíng)效率 獲取最大經(jīng) 濟(jì)效益 1 2 2 研究意義 近些年來(lái) 在企業(yè)信息化建設(shè)過(guò)程中 人們普遍關(guān)注的不是信息應(yīng)用系統(tǒng) 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G R A D U A T ET H E S I SO FS H A N G H A IU N I V E R S I T 的開(kāi)發(fā) 更多的是關(guān)注信息系統(tǒng)為企業(yè)管理做了哪些事 像生產(chǎn)管理 M E S 經(jīng)營(yíng)管理 E R P 等無(wú)不是從管理的角度去建設(shè)評(píng)價(jià)信息化項(xiàng)目 另外 企業(yè)生 產(chǎn)的控制系統(tǒng)D C S 雖然越來(lái)越成熟 但好像走進(jìn)了一方面D C S 捍為自己系統(tǒng)的 獨(dú)立性 另一個(gè)方面好多企業(yè)在D C S 應(yīng)用上僅僅是代替了過(guò)去的常規(guī)的調(diào)節(jié)器 深層次的開(kāi)發(fā)很少 但是隨著信息化的不斷深入 人們?cè)絹?lái)越深刻意識(shí)到企業(yè)的 生產(chǎn)控制和管理信息相關(guān) 于是提出了管控一體化的思想 雖然目前也僅僅是在 理論的階段 實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展很少 真正做到管控一體化的就更少 所以有必要結(jié) 合國(guó)內(nèi)以及國(guó)外的一些生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控與管理系統(tǒng)案例 了解管控一體化的進(jìn)程 研 究車(chē)間級(jí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程 對(duì)于加快我國(guó)企業(yè)信息化進(jìn)程具有重大意 義 1 3 生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究概況 1 3 1 國(guó)外研究概況跚 現(xiàn)代化的企業(yè)管理經(jīng)歷了M I S C I M S 直至現(xiàn)今的管控一體化三個(gè)階段 E R P 的應(yīng)用 包括早期的M R P M I 沖一I I 等 已有2 0 多年歷史 1 9 9 7 年世界市場(chǎng)營(yíng)業(yè) 額約6 8 億美元 E R P 產(chǎn)品已做到大型化 特色化 支持多種行業(yè)和各種類(lèi)型企業(yè) 有多種版本 有基于I n t e m e t 的E R P 解決方案 應(yīng)用的效果可以由A R C 調(diào)查報(bào)告為 證 A R C 調(diào)整后得出結(jié)論為 流程工業(yè)管控一體化技術(shù)可獲得如下經(jīng)濟(jì)效益 產(chǎn) 品質(zhì)量提高1 9 2 勞動(dòng)生產(chǎn)率提高1 3 5 產(chǎn)量提高1 1 5 所以國(guó)外應(yīng)用很廣 尤以E R P 為主 M E S 近1 0 年也逐漸普及 國(guó)外有多家專(zhuān)業(yè)從事流程工業(yè)管控一體化軟件開(kāi)發(fā)的工程公司 E R P 方面 有S A P B A N N P E O P L ES O F T R O RA L E G A R T N E RG R O U P 等公司 M E S 方面有A S P E N T E C H C A M S T A RS Y E T E M M O U N T A I NS Y E T E M 等公 司 還有西門(mén)子公司的由P C S 7 過(guò)程控制系統(tǒng)擴(kuò)展的全集成自動(dòng)化 T 認(rèn) G E F a n u c 公司的以新理念的P A C 與企業(yè)高級(jí)自動(dòng)化管理和控制軟件P r o f i e y T M 結(jié)合 的智能化生產(chǎn)管理和控制系統(tǒng) 羅克韋爾自動(dòng)化公司的以底層控制平臺(tái) C o n t r o l L o g i x 為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的集成架構(gòu) I n t e g r a t e dA r c h i t e c t u r e A B B 公司的 以底層過(guò)程控制平臺(tái)S y s t e m8 0 0 X A 為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的I n d u s t r i I T 施耐德公司 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T 臟P O S T G R A D U 玎ET H E S I SO FS H A N G H A IU N I V E R S I T M O D I C O N 的透明工廠 H o n e y w e l l 公司的E x p e r i o nP K S 系統(tǒng) F o x b o r o 公司 的I AS e r i e s A 2 系統(tǒng) 橫河電機(jī)公司的企業(yè)技術(shù)解決方案 E T S e R M E m e r s o n 公司的P l a n t W e b 系統(tǒng) 1 3 2 國(guó)內(nèi)研究概況嘲 國(guó)內(nèi)對(duì)E R P M E S 等方面的軟件需求很旺盛 所以外國(guó)相關(guān)公司均在國(guó)內(nèi) 設(shè)有辦事處 或與中方合作 而且也陸續(xù)推出中文版軟件 國(guó)內(nèi)原來(lái)搞財(cái)務(wù)軟件 公司和搞自動(dòng)化 計(jì)算機(jī)的公司也擴(kuò)展了這方面的業(yè)務(wù) 較有名的有用友 金蝶 和利時(shí) 浙大中控 太極等公司 中國(guó)于2 0 世紀(jì)8 0 年代初開(kāi)始應(yīng)用M R PI I 系統(tǒng) 如沈陽(yáng)第一機(jī)床廠率先實(shí) 施了以M R P 為核心的計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng) 我國(guó)的有些高校和研究所也開(kāi) 始了關(guān)于M R PI I 的技術(shù)研究工作 早期的M R P 應(yīng)用系統(tǒng)比較強(qiáng)調(diào)物料庫(kù)存管理 與生產(chǎn)計(jì)劃 且多采用的是主機(jī) 終端式計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 早期的M R PI I 應(yīng)用企業(yè)取 得了較明顯的效益 并為我國(guó)制造企業(yè)展示了現(xiàn)代企業(yè)管理模式 2 0 世紀(jì)9 0 年以來(lái) 開(kāi)始有較多企業(yè)應(yīng)用E R P 系統(tǒng) 特別是 國(guó)家8 6 3 高 技術(shù)計(jì)劃C I M S 應(yīng)用示范工程在很大程度上大大推動(dòng)了我國(guó)制造業(yè)應(yīng)用M R PI I E R P 系統(tǒng)的進(jìn)程 有覆蓋十多個(gè)行業(yè)的2 0 0 多家企業(yè)在實(shí)施C I M S 應(yīng)用示范工 程 其中 許多企業(yè)采用了M R P I I E R P 系統(tǒng) 這使得M R P I I E R P 系統(tǒng)在C I M S 環(huán)境下更上了一個(gè)臺(tái)階 并給企業(yè)帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)效益 其中 北京第一機(jī)床 廠通過(guò)實(shí)施C I M S 與E R P 應(yīng)用示范工程取得明顯效果 獲得美國(guó)制造工程師協(xié) 會(huì)頒發(fā)的 工業(yè)領(lǐng)先獎(jiǎng) 該企業(yè)還培育出了國(guó)產(chǎn)化的E R P 軟件產(chǎn)品 九五 期間 8 6 3 計(jì)劃還支持了國(guó)產(chǎn)化E R P 軟件產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用 推動(dòng)了我國(guó)E R P 產(chǎn)業(yè)早期的發(fā)展 進(jìn)入2 0 0 0 年以來(lái) 隨著中央提出 以信息化帶動(dòng)工業(yè)化 戰(zhàn)略 我國(guó)企業(yè) 信息化與現(xiàn)代化發(fā)展步伐明顯加快 特別是 科技部提出了 制造業(yè)信息化工程 經(jīng)貿(mào)委提出了 企業(yè)信息化 行動(dòng) 帶動(dòng)和掀起了我國(guó)企業(yè)應(yīng)用E R P 的高潮 近兩年 我國(guó)眾多企業(yè)在積極實(shí)施E R P 系統(tǒng) 現(xiàn)已有數(shù)千家企業(yè)應(yīng)用E R P 系統(tǒng) 有些早期實(shí)施M R PI I 的企業(yè)在使其系統(tǒng)升級(jí)為E R P 系統(tǒng) 并在不斷深化應(yīng)用 功能更加強(qiáng)大 集成化程度越來(lái)越高 先進(jìn)的E R P 管理系統(tǒng)提高了企業(yè)的市場(chǎng) 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G R A D U A T ET H E S I SO FS H A N G H A IU N l E R S I T 競(jìng)爭(zhēng)力 獲得顯著經(jīng)濟(jì)效益 巨大的E R P 市場(chǎng)也刺激了國(guó)產(chǎn)化E R P 產(chǎn)品應(yīng)用的 不斷深入和我國(guó)E R P 軟件產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展 現(xiàn)已有國(guó)產(chǎn)化E R P 軟件商數(shù)十家之 多 十五 8 6 3 計(jì)劃也在大力支持和推動(dòng)E R P 管理系統(tǒng)的研究 并重點(diǎn)支持了 1 0 個(gè)E R P 軟件產(chǎn)品的研發(fā) 對(duì)E R P 應(yīng)用實(shí)施和產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生較大影響和推動(dòng)作 用 E R P 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)施的熱潮正在全國(guó)各省市全面鋪開(kāi) 并在制造業(yè)信息化工程 中發(fā)揮著積極推動(dòng)作用 西門(mén)子自動(dòng)化 中國(guó) 的P C S 76 1 系統(tǒng) 橫河電機(jī)介紹的C E N T U MC S 3 0 0 0 系統(tǒng) A B B 中國(guó) 介紹的S y s t e m8 0 0 x A 系統(tǒng) 上面三家推出的新系統(tǒng)均屬于流 程工業(yè)底層控制平臺(tái)及其擴(kuò)展系統(tǒng) 它們具有一共同點(diǎn) 那就是近年來(lái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò) 化改造和軟件平臺(tái)整合 進(jìn)行了向中層和上層的功能擴(kuò)展和延伸 這些系統(tǒng)包含 了P C S M E S 和E R P 三個(gè)層面所構(gòu)成的管控一體化系統(tǒng) 如西門(mén)子公司的全集成 自動(dòng)化T I A 橫河電機(jī)公司的企業(yè)技術(shù)解決方案E T S e R M A B B 公司的 I n d u s t r i a lI T 的架構(gòu)特征 這也是當(dāng)今企業(yè)自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢(shì) 這意味著 在現(xiàn)代化的大型企業(yè)中將可能掀起新的一輪推進(jìn) 管控 體化 的高 潮 1 4 論文的主要研究?jī)?nèi)容 本論文是以作者攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)課題的工作為基礎(chǔ) 在第一章中闡述 了生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的背景 意義以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 第二章闡述了虛擬儀器技 術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能的優(yōu)勢(shì) 第三章先分析了監(jiān)控與管理的對(duì)象 然后 確定了系統(tǒng)的技術(shù)方案 第四章詳細(xì)介紹了O P C 技術(shù) 數(shù)據(jù)采集的種類(lèi)和方式以 及通信協(xié)儀等相關(guān)內(nèi)容 為監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù) 第五章根據(jù)前面兩 章的內(nèi)容詳細(xì)介紹了利用L a b V I E W 進(jìn)行系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的流程 并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 了系統(tǒng)的高可靠性以及穩(wěn)定性 第六章對(duì)全文進(jìn)行總結(jié) 同時(shí)歸納了創(chuàng)新點(diǎn) 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G R A D U 姐 ET H E S I SO FS H A N G H A IIm W E R S l T 第二章虛擬儀器技術(shù) 2 1 虛擬儀器技術(shù)介紹咖嘲嘲n 帥 n 幻 2 1 1 虛擬儀器的基本概念 虛擬儀器 V i r t u a lI n s t r u m e n t 的概念是由美國(guó)國(guó)家儀器公司 N a t i o n a l I n s t r u m e n t s 最先提出的 所謂虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的軟硬件測(cè)試平臺(tái) 它可 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量?jī)x器 如示波器 邏輯分析儀 信號(hào)發(fā)生器 頻譜分析儀等 可 集成于自動(dòng)控制 工業(yè)控制系統(tǒng)之中 可自由構(gòu)建成專(zhuān)有儀器系統(tǒng) 虛擬儀器是 智能儀器之后的新一代測(cè)量?jī)x器 虛擬儀器的核心技術(shù)思想就是 軟件即是儀器 它是利用計(jì)算機(jī)的硬件資 源 C P U 存儲(chǔ)器 顯示器 鍵盤(pán) 鼠標(biāo) 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電路 G P I B R S 2 3 2 接口 總線(xiàn) 新型的V X I 接口總線(xiàn) 信號(hào)調(diào)理和轉(zhuǎn)換電路 圖像采集電路 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 等 以及計(jì)算機(jī)軟件資源 數(shù)據(jù)分析與表達(dá) 過(guò)程通信 圖像用戶(hù)界面等 經(jīng) 過(guò)有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)測(cè)試 使之成為一套相當(dāng)于使用者自己專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)儀器 2 1 2 虛擬儀器的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的功能化硬件模塊和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的電子測(cè)試儀 器 而軟件是虛擬儀器的核心 如圖2 1 所示 其中軟件的基礎(chǔ)部分是設(shè)備驅(qū)動(dòng) 軟件 而這些標(biāo)準(zhǔn)的儀器驅(qū)動(dòng)軟件使得系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與儀器的硬件變化無(wú)關(guān) 這是 虛擬儀器最大的優(yōu)點(diǎn)之一 有了這一點(diǎn) 儀器的開(kāi)發(fā)和換代時(shí)間將大大縮短 虛 擬儀器中應(yīng)用程序?qū)⒖蛇x硬件 如G P I B V X I R S 2 3 2 D A Q 板 和可重復(fù) 用庫(kù)函數(shù)等軟件結(jié)合在一起 實(shí)現(xiàn)了儀器模塊間的通信 定時(shí)與觸發(fā) 原碼庫(kù)函 數(shù)為用戶(hù)構(gòu)造自己的虛擬儀器 V I 系統(tǒng)提供了基本的軟件模塊 由于V I 的 模塊化 開(kāi)放性和靈活性 以及軟件是關(guān)鍵的特點(diǎn) 當(dāng)用戶(hù)的測(cè)試要求變化時(shí)可 以方便地由用戶(hù)自己來(lái)增減硬 軟件模塊或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿(mǎn)足新的測(cè)試要 求 這樣 當(dāng)用戶(hù)從一個(gè)項(xiàng)目轉(zhuǎn)向另一個(gè)項(xiàng)目時(shí) 就能簡(jiǎn)單地構(gòu)造出新的V I 系 統(tǒng)而不丟失己有的硬件和軟件資源 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G l 乙 U A T ET H E S I SO FS H A N G H A IU N I V E R S I T 虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可由用戶(hù)定義自己的專(zhuān)用儀器系統(tǒng) 且功能靈活 很容易構(gòu)建 所以應(yīng)用面極為廣泛 虛擬儀器技術(shù)十分符合國(guó)際上流行的 硬件 軟件化 的發(fā)展趨勢(shì) 因而常被稱(chēng)作 軟件儀器 它功能強(qiáng)大 可實(shí)現(xiàn)示波器 邏輯分析儀 頻譜儀 信號(hào)發(fā)生器等多種普通儀器全部功能 配以專(zhuān)用探頭和軟 件還可檢測(cè)特定系統(tǒng)的參數(shù) 如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) 汽油標(biāo)號(hào) 爐窯溫度 血液脈 搏波 心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù) 它操作靈活 完全圖形化界面 風(fēng)格簡(jiǎn)約 符合傳 統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣 圖2 1 虛擬儀器的開(kāi)發(fā)框圖 2 1 3 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較 虛擬儀器相對(duì)于傳統(tǒng)儀器 有四大優(yōu)勢(shì) 性能高 擴(kuò)展性強(qiáng) 開(kāi)發(fā)時(shí)間少 完美的集成功能 虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨(dú)立儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì) 如表2 2 所示 虛擬儀器傳統(tǒng)儀器 開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用降至最低開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用開(kāi)銷(xiāo)高 技術(shù)更新周期短 1 2 年 技術(shù)更新周期長(zhǎng) 5 1 0 年 軟件是關(guān)鍵 系統(tǒng)性能升級(jí)方便 通過(guò)網(wǎng)硬件是關(guān)鍵 升級(jí)成本較高 且升 絡(luò)下載升級(jí)程序即可級(jí)必須上門(mén)服務(wù) 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G R A D U T ET H E S I SO FS H A N G H A II 唧E R S I T 價(jià)格昂貴 儀器間一般無(wú)法相互利 價(jià)格低 儀器間的資源可重復(fù)利用 用 開(kāi)放 靈活與計(jì)算機(jī)同步 可重復(fù)可配置封閉 儀器間相互配合較差 功能單一 只能連接有限的獨(dú)立設(shè) 可以與網(wǎng)絡(luò)及周邊設(shè)備方便連接 備 用戶(hù)可定義儀器功能只有廠家能定義儀器功能 表2 2 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器特點(diǎn)的對(duì)比 在高速度 高帶寬和專(zhuān)業(yè)測(cè)試領(lǐng)域 獨(dú)立儀器具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì) 在中低 檔測(cè)試領(lǐng)域 虛擬儀器可取代一部分獨(dú)立儀器的工作 但完成復(fù)雜環(huán)境下的自動(dòng) 化測(cè)試是虛擬儀器的拿手好戲 是傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器難以勝任的 甚至不可思議的 工作 主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 傳統(tǒng)儀器的面板只有一個(gè) 上面布置了種類(lèi)繁多的顯示和操作元件 由此導(dǎo) 致許多識(shí)讀和操作錯(cuò)誤 虛擬儀器與之不同 它可以通過(guò)在幾個(gè)分面板上的操作 來(lái)實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功能 這樣 在每個(gè)分面板上就可以實(shí)現(xiàn)功能操作的單純化和 面板布置的簡(jiǎn)潔化 從而提高操作的正確性和便捷性 同時(shí) 虛擬儀器的面板上 的顯示元件和操作元件的種類(lèi)與形式不受標(biāo)準(zhǔn)元件和加工工藝的限制 由編程來(lái) 實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶(hù)的要求和操作需要來(lái)設(shè)計(jì)儀器面板 在通用硬件平臺(tái)確定后 軟件取代傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的儀器功能 儀器的功能是由用戶(hù)根據(jù)需要用軟件來(lái)定義 不是事先由廠家定義的 儀器性能的改進(jìn)和功能擴(kuò)展只需更新相關(guān)軟件設(shè)計(jì) 不需購(gòu)買(mǎi)新儀器 虛擬儀器開(kāi)放 靈活 與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展 與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián) 由于其以P C 為核心 使得許多數(shù)據(jù)處理的過(guò)程不必像過(guò)去那樣由測(cè)試儀器 本身來(lái)完成 而是在軟件的支持下 利用P C 機(jī)C P U 的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能 來(lái)完成 使得基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試精度 速度大為提高 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 智能化 多任務(wù)測(cè)量 可方便地存貯和交換測(cè)試數(shù)據(jù) 測(cè)試結(jié)果的表達(dá)方式更加豐富多樣 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H EP O S T G R A D U i r ET H E S I SO FS H A N G H A IU N I V E R S r r 虛擬儀器可在較高性?xún)r(jià)比的條件下 降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用 縮短技術(shù)更 新周期 近年來(lái) 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 己經(jīng)形成了網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器 這是一種新型的 基于W e b 技術(shù)的虛擬儀器 使得虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)成為I n t e r n e t I n t r a n e t 的一部 分 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和管理 在當(dāng)前流行的C S D 網(wǎng)絡(luò)模式下 利用嵌入式技術(shù) 包括數(shù)據(jù)庫(kù)嵌入和網(wǎng)絡(luò)模塊的嵌入 可以充分利用有效資源 提高試效率 2 1 4 虛擬儀器開(kāi)發(fā)工具的比較 目前可用于虛擬儀器開(kāi)發(fā)的軟件可以分為如下兩大類(lèi) 它們都包含界面設(shè)計(jì) 模塊和功能函數(shù)設(shè)計(jì)模塊 文本式編程語(yǔ)言 如 V i s u a lC V i s u a lB A S I C J a v a C B u i l d e r L a b W i n d o w s C V I 等 圖形化編程語(yǔ)言 如 L a b V I E W H P N E E 等 虛擬儀器的重要組成部分是軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái) 它是代表虛擬儀器的整個(gè)驅(qū)動(dòng)軟 件 因此 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的水平在很大程度上代表了虛擬儀器的水平 隨著計(jì)算 機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展 各種專(zhuān)用儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的功能也越來(lái)越強(qiáng)大和完 善 虛擬儀器的重要組成部分是軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái) 它是代表虛擬儀器的整個(gè)驅(qū)動(dòng)軟 件 因此 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的水平在很大程度上代表了虛擬儀器的水平 隨著計(jì)算 機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展 各種專(zhuān)用儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的功能也越來(lái)越強(qiáng)大和完 善 這里有N I 公司的L a b V I E W L a b W i n d o w s C V I H P 公司的V E E i O t e c h 公 司的D A S L a b K E I T H L E Y 公司的V I E W D A C H E MD a t e 公司的S n a p M a s t e r 等 其中別具特色且在世界上銷(xiāo)售量最大的要數(shù)N I 公司的L a b V I E W 了 L a b V I E W 是建立在W i n d o w s N T 3 1 9 5 9 8 2 0 0 0 X P 基礎(chǔ)上的圖形化儀 器開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 也可用于M a o O S S u n H P U X 等 用L a b V I E W 編寫(xiě)的儀器 軟面板 其界面友好操作簡(jiǎn)單直觀 與傳統(tǒng)文本語(yǔ)言相比 用L a b V I E W 編程 易學(xué)易懂省時(shí)省力 可以節(jié)省大量系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間 即使對(duì)于沒(méi)有文本語(yǔ)言基礎(chǔ)的 非軟件工程師來(lái)說(shuō) 也可以很快學(xué)習(xí) 掌握并應(yīng)用L a b V I E W 來(lái)開(kāi)發(fā)虛擬儀器 L a b V I E W 是一個(gè)完全的開(kāi)放的儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 利用它可以構(gòu)成任意形式的虛擬 儀器 如G P I B V X I P X I 串行系統(tǒng) P L C 和插入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等 并 11 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 H EP O S T G R A D U J T ET H E S I SO FS H A N G H A IU N I V E R S I T 可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與其它數(shù)據(jù)源連接進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換 還可以在L a b V I E W 中嵌 入A c t i v e X 控件 從其它開(kāi)發(fā)環(huán)境調(diào)用L a b V I E W 的源代碼 或用L a b V I E W 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的形式在W i n d o w s 下或在其它平臺(tái)下以分享庫(kù)的形式調(diào)用現(xiàn)存代 碼 L a b V I E W 具有以下特點(diǎn) L a b V I E W 使用 所見(jiàn)即所得 的可視化技術(shù)建立人機(jī)界面 提供了大量的 儀器面板中的控制對(duì)象 如表頭 旋鈕 圖表等 L a b V I E W 使用圖標(biāo)表示功能模塊 使用圖標(biāo)間的連線(xiàn)表示各功能模塊間的 數(shù)據(jù)傳遞 使用大多數(shù)工程師和科學(xué)家所熟悉的數(shù)據(jù)流程圖式的語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)程序源 代碼 這樣使得編程過(guò)程與思維過(guò)程非常近似 L a b V I E W 繼承了傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言中的結(jié)構(gòu)化和模塊化編程的優(yōu)點(diǎn) 這對(duì)于建 立復(fù)雜應(yīng)用 提高代碼的可重用性來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的 L a b V I E W 可以采用編譯方式運(yùn)行3 2 位應(yīng)用程序 這就解決了其它用解釋 方式運(yùn)行程序的圖形化編程平臺(tái)運(yùn)行程序速度慢的問(wèn)題 L a b V I E W 支持多種操作系統(tǒng)平臺(tái) 如w 砌o w s 9 5 9 8 2 0 0 0 N 吖x P P o w e r M a c i n t o s h H P U X S u nS P A I 屺等 在以上任何一個(gè)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的L a b V I E W 應(yīng)用程序都可以直接移植到其它平臺(tái)上 L a b V I E W 提供了大量的函數(shù)庫(kù)供用戶(hù)直接調(diào)用 從基本的數(shù)學(xué)函數(shù) 字符 串處理函數(shù) 數(shù)組運(yùn)算函數(shù)和文件I O 函數(shù)到高級(jí)的數(shù)字信號(hào)處理函數(shù)和數(shù)值 分析函數(shù) 還提供了許多具有標(biāo)準(zhǔn)接口 如V X I G P I B 等 儀器的驅(qū)動(dòng)程序 用戶(hù)可以使用現(xiàn)成的模塊方便地組建自己的測(cè)試系統(tǒng) L a b V I E W 是一個(gè)開(kāi)放式的開(kāi)發(fā)平臺(tái) L a b V I E W 提供D L L 庫(kù)接口和C I N 節(jié) 點(diǎn)使用戶(hù)有能力在L a b V I E W 平臺(tái)上使用由其它軟件平臺(tái)編譯的模塊 借助D D E A c t i v e X D a t aS o c k e t 等技術(shù) 擴(kuò)充系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)能力 L a b V I E W 運(yùn)用多線(xiàn)程技術(shù)改善系統(tǒng)的運(yùn)行及可靠性 綜上所述 虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù) 儀器技術(shù) 測(cè)量技術(shù) D A A D 轉(zhuǎn)換 技術(shù) 軟件等技術(shù)完美的結(jié)合 成為當(dāng)今測(cè)量測(cè)試領(lǐng)域里的一支最重要的力量 L a b V I E W 是個(gè)強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具 具有各種集成的模塊 在實(shí)時(shí)監(jiān)控 測(cè)試等領(lǐng) 域占有一定的地位 上海大學(xué)碩士學(xué)位論文 T H E P O S T G R A D U A T ET H E S I SO FS H A N G H A IU N I V E R S I T 2 2 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控功能介紹 由于本系統(tǒng)是基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的 所以對(duì)基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的工業(yè)車(chē)間進(jìn)行了分 析 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)P C S 是一種開(kāi)放式 全數(shù)字式的控制系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù) 的特點(diǎn)是 信號(hào)傳輸全數(shù)字 控制功能全分散 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一全開(kāi)放 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù) 是繼集散控制系統(tǒng) D C S 后新一代全分布式控制系統(tǒng) 它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽 車(chē) 造紙 石油化工 電力和樓宇自控等各個(gè)控制領(lǐng)域 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)是信息控制一體化系統(tǒng)的主體 構(gòu)成了信息控制一體化系 統(tǒng)的 過(guò)程級(jí) 和 監(jiān)控級(jí) 完成了全部的測(cè)量控制等分散的工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程 和任務(wù)分配 協(xié)調(diào)等集中的監(jiān)控管理 實(shí)現(xiàn)了人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng) 集中管理 分散控制 的經(jīng)典要求n 6 1 形成了從測(cè)控設(shè)備到控制計(jì)算機(jī)的全數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò) 企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從最高決策層 管理層 到最低設(shè)備層 現(xiàn)場(chǎng)層 的綜合管 理與控制 操作站是由監(jiān)控計(jì)算機(jī) 即上位機(jī) 和網(wǎng)關(guān)組成 監(jiān)控計(jì)算機(jī)與底層的下位機(jī) 實(shí)時(shí)的交換數(shù)據(jù) 并負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的控制 管理和信息綜合 下位機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng) 數(shù)據(jù)的采集 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的控制 組態(tài)等功能 現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集 預(yù)處理 過(guò)程 控制及向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)等任務(wù)均由下位機(jī)完成 監(jiān)控軟件是將生產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)工作 的情況實(shí)時(shí)地 動(dòng)態(tài)地 直觀地反映給操作者 同時(shí)根據(jù)所控制系統(tǒng)運(yùn)行的邏輯 規(guī)則對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制 必要時(shí) 操作者還可以人為的進(jìn)行干預(yù) 監(jiān)控組態(tài)軟件主要解決的問(wèn)題 1 如何與采集 控制設(shè)備間進(jìn)行交換數(shù)據(jù) 2 設(shè)備的數(shù)據(jù)如何與計(jì)算機(jī)圖形界面上的各個(gè)元素關(guān)聯(lián)起來(lái) 3 如何處理事故報(bào)警和系統(tǒng)報(bào)警 4 如何建立數(shù)據(jù)庫(kù)以及存