毕业设计（论文）LabVIEW上位机报警监视程序设计

本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 电子信息学院 专 业 电气工程及其自动化 学生姓名 二零一零年六月江苏科技大学本科毕业论文LabVIEW上位机报警监视程序设计Alarm Monitoring Program Based on LabVIEW 江 苏 科 技 大 学毕 业 设 计 （论 文） 任 务 书 学院名称：电子信息学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 讲 师 2011年2月28日毕业设计 （论文）题目： LABVIEW上位机报警监视程序设计一、 毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）1 提供条件： LABVIEW软件 2 设计内容与要求:(1) 学习、理解LABVIEW软件；(2) 学习、理解渡船报警的方法和要求；(3) 结合渡船报警的方法和要求，利用LABVIEW软件进行编程； (4) 撰写论文，通过答辩。二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1. 毕业设计论文一份（不少于1.5万字）；2. 外文译文一篇（不少于5000英文单词）；3. 包含任务书、开题报告、中期检查和前三项内容的光盘 一张。三、 完成日期及进度2011年3月21日至2011年6月17日，共16周。进度安排：3.213.28, 熟悉任务要求，查阅资料，翻译外文资料；3.284.08, 学习、理解渡船报警的方法和要求；4.084.30, 学习、理解LABVIEW软件的使用；5.1 5.30, 利用LABVIEW软件，进行编程；5.316.17, 撰写毕业论文、答辩。五 主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1. LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通。 陈锡辉，张银鸿 主编2. 王磊等.精通LabVIEW 8.0. 北京：电子工业出版社，2007系(教研室)主任： （签章） 年 月 日学院主管领导： （签章） 年 月 日摘 要虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起，利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，形成的一种新的仪器模式。本文首先介绍了虚拟仪器的概念及其软件开发平台LabVIEW, 并学习了LabVIEW软件。然后运用LabVIEW软件对渡船报警监视程序进行了设计，并阐明了该设计的每个步骤。本设计是虚拟仪器在测控领域的一次成功尝试。实践证明虚拟仪器是一种优秀的解决方案，能够高效的实现各种测控任务。关键字:虚拟仪器; LabVIEW;报警监视;程序设计AbstractVirtual Instrument (VI) is combines computer science, bus technology, software engineering with measurement instrumentation technology, employs the computers powerful digital process capability to realize main function of instrument. It breaks the mainframe of traditional instrument and forges a new instrument pattern.This paper introduces the concept of virtual instrument and its software development platform for LabVIEW and learns the LabVIEW software. Ferry then use LabVIEW software to design the alarm monitoring program, and illustrates each step of the design.This project is a successful application of VI in measurement domain, which testifies that VI is an available and effective solution and can be employed to accomplish majority complicated measurement task.Keywords：Virtual Instrument; LabVIEW ; Alarm Monitoring ;Program目 录第一章 绪论11.1 选题的目的和意义11.2 国内外研究现状及存在的问题11.3 主要研究内容21.4 研究的方法、步骤2第二章 虚拟仪器技术介绍32.1 虚拟仪器概述32.1.1 虚拟仪器技术的由来32.1.2 虚拟仪器技术的定义32.2 虚拟仪器的组成42.2.1 虚拟仪器硬件平台42.2.2 虚拟仪器软件系统42.3 虚拟仪器的功能及特点52.3.1 虚拟仪器的功能52.3.2 虚拟仪器的特点52.4 虚拟仪器的应用前景6第三章 LabVIEW软件的学习73.1 LabVIEW 8.5开发环境73.2 LabVIEW应用程序的构成73.2.1 前面板介绍73.2.2 程序框图介绍83.2.3 图标/连接器简介103.3 LabVIEW的操作选板103.3.1工具选板介绍103.3.2 控件选板介绍113.3.3 函数选板介绍123.4 LabVIEW程序调试技术143.4.1 运行VI143.4.2 出现语法错误143.5 LabVIEW程序的一般设计过程153.5.1首先创建前面板：153.5.2框图程序的设计15第四章 渡船简介164.1 渡船介绍164.1.1 渡船的特点164.1.2 渡船的类型164.2 渡船机舱监测报警系统的介绍174.2.1 船舶机舱监测报警系统概述174.2.2船舶机舱监测监视过程及信息参数174.2.3 船舶机舱监测报警系统的功能184.3设计的要求和用到送到知识点194.3.1所需控制量的要求194.3.2 设计所用到的知识194.4 LabVIEW程序的设计204.4.1 程序框图的设计204.4.2 前面板的设计234.5 LabVIEW程序的调试234.5.1 输入值没有超过上限的调试234.5.2 输入值超过上限的调试244.5.3 调试的结果25结 论26致 谢27参考文献28IV江苏科技大学本科毕业设计（论文）第一章 绪论1.1 选题的目的和意义随着近代工业逐步向机电一体化方向发展，设备的自动化、智能化、大型化与复杂化程度的不断提高，设备发生故障给企业所带来的经济损失越来越大，因此对设备的运行状况进行实时监测和故障诊断势在必行。可以这样说，选择正确的设备工作状况监测和故障诊断技术是现代工业保证生产系统运行稳定性和可靠性的重要手段。而由美国国家仪器(NI)公司研制开发的图形化编程语言LabVIEW就是这样一种正确的选择，它为操作人员提供了一种图形化操作界面，有利于操作人员准确、直观地进行监控，并可以迅速做出判断，减少损失。1.2 国内外研究现状及存在的问题当前的图形报警系统主要有以下几种类型：一种是由分区控制器、报警器、总控制器等报警模块组成的多级式报警系统，PC机主要与总控制器进行连接，只负责报表、打印、显示等功能；另一种是以视频监控为主的，通过捕捉处理图像进行报警，有专用的主机和设备，虽然功能强大，但是价格昂贵。根据上述背景情况，以PC机作为主控机，开发了一款图形报警系统。 LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是实验室虚拟仪器集成开发平台的简称，它是目前国际上应用最广泛的虚拟仪器开发环境之一，它具有工业标准的图形化编程工具，主要用于开发测试、测量和控制系统。LabVIEW和传统的编程语言有很多相似之处，如：数据类型、数据运算、控制结构等。但与传统的编程语言相比， LabVIEW的主要优势具体体现在以下几个方面：（1）提供了丰富的图形控件，并采用图形化的编程方法，彻底把工程师们从复杂枯涩的文本编程工作中解放出来。（2）内建的编译器在用户编写程序的同时就在后台自动完成编译。 （3）由流于采用数据流模型，它实现了自动的多线程，从而能充分利用处理器尤其是多处理器的处理功能。（4）通过DLL、CIN节点、ActiveX、.NET或MATLAB脚本节点等技术，可以轻松实现LabVIEW与其他编程语言混合编程。（5）通过应用程序生成器可以轻松地发布EXE、动态链接库或安装包。（6）LabVIEW提供了大量的驱动与专用工具，几乎能与任何接口的硬件轻松连接。（7）LabVIEW内建了600多个分析函数，用于数据分析和信号处理。（8）NI同时提供了丰富的附加模块，用于扩展LabVIEW在不同领域中的应用。同时，上位机软件采用LABVIEW进行编写，可降低开发难度，缩短开发周期，并可以根据用户的需求对系统做出快速的更改。 虽然LABVIEW的底层也是用C实现的，它也遵循冯诺依曼体系结构，但其在编程方法产生较大改变，使它有了全新的编程概念和思维方式，当然也随之带来了全新的问题，这其中较为明显的是程序流控制方面的问题。同时，LabVIEW作为一种计算机软件，它可能由于某种原因致使数据丢失或破坏，使读数偏离真实的数值；另一方面，它可以根据使用的操作人员的心理需求和可能变更数据的比例关系，从而造成弄虚作假，使可信度降低。1.3 主要研究内容LabVIEW上位机报警监视程序设计是利用LabVIEW来实现对设备状态的监视和故障报警。主要有，利用传感器采集信息，然后传送到上位机上。同时，上位机软件平台采用LabVIEW图形化编程语言，建立起数据采集和分析处理系统，对传感器采集来的数据进行分析，如果超出预先设定好的范围，在上位机上显示报警信号。1.4 研究的方法、步骤（1）学习、理解LabVIEW软件，熟悉LabVIEW编程环境，熟练掌握LabVIEW的编程语言，进行程序的编写。（2）学习、理解报警监视系统的建立过程，了解建立过程中所需的器件及其所起的作用。（3）结合报警监视系统的方法和要求，利用LabVIEW软件来进行总的程序的编写。第二章 虚拟仪器技术介绍2.1 虚拟仪器概述仪器技术发展至今，经历了模拟仪器、数字化仪器、智能仪器以及单台仪器、层叠式仪器系统阶段，从20世纪80年代进入虚拟仪器系统时代。2.1.1 虚拟仪器技术的由来电子技术的飞速发展及其在各方面的广泛应用，对仪器的“智能”要求越来越高，仪器中微机的任务不断加重，仪器在很多方面逐渐向微计算机靠拢。因此，需要统筹地考虑仪器与计算机之间的系统结构。在这种背景下，1982年出现了一种新型的、与PC机配合使用的模块式仪器，自动测试系统结构也从传统的机架层叠式结构发展成为模块式结构。与传统仪器不同的是，模块式仪器本身不带仪器面板，因此必须借助于PC机的强大的图形环境和在线帮助功能，建立图形化的“虚拟的”仪器面板，完成对仪器的控制、数据分析与显示。这种与PC机结合构成的，包含实际仪器使用与操作信息软件的仪器，称为“虚拟仪器”。1986年10月，美国NI公司推出了图形化虚拟仪器专用开发平台LabVIEW，它采用独特的图形化编程方式，编程过程简单方便，是目前最受欢迎的虚拟仪器主流开发平台。在软件上，为了兼顾其他高级语言开发者的习惯，NI还推出了LabWindows /CVI等交互式开发平台。经过多年的发展，NI公司从正式发布LabVIEW 1.0到目前的LabVIEW 2010，几乎不到两年就推出一个新版本，可见虚拟仪器技术进步的迅速。从虚拟仪器概念提出至今，有关虚拟仪器技术的研究方兴未艾。研究人员在虚拟仪器硬件接口、虚拟仪器软件及其设计方法等方面做了许多有意义的研究工作，并已开发了许多实用的虚拟仪器系统。典型的虚拟仪器模式可以理解为，除了信号的输入和输出以外，仪器的其他操作，如测量、控制、变换、分析、显示等功能均由软件来实现，它们依据某种通用或专用总线标准或规约，或以某种接口形式，与计算机进行通信，由计算机统一进行调度和管理的一种数字化仪器。2.1.2 虚拟仪器技术的定义所谓虚拟仪器（Virtual Instrument），是指在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，其仪器的大部分测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。仪器的面板由显示在计算机上的软面板来代替，信号的获取和信号的分析、处理、存储及打印等功能完全由软件来实现。其实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果；利用计算机的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理；利用I/O接口通信设备完成信号的采集与传输，最终完成各种测试功能。2.2 虚拟仪器的组成虚拟仪器一般由通用仪器硬件平台和应用软件两大部分组成。2.2.1 虚拟仪器硬件平台 虚拟仪器的硬件一般包括计算机和外围硬件设备。PC 机可以选择各种类型的通用计算机，它是硬件平台的核心。虚拟仪器使用的个人计算机中，微处理器和总线成为最重要的因素。它主要用来提供实时高效的数据处理和显示功能。而外围硬件设备则主要包括各种计算机内置仪器插卡和外置测试仪器设备。通过友好的图形界面操作，自己定义、自己设计，从而完成对被测试量的采集、分析和显示等功能。目前较为常用的虚拟仪器系统是数据采集卡系统、GPIB 仪器控制系统、VXI 仪器系统以及这三者之间的任意组合。主要完成被测信号的采集、放大、模/数转换及数/模转换和信号输出控制等。可根据不同的总线情况采用不同的I/O接口硬件设备，如数据采集卡(DAQ)、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口仪器等，虚拟仪器构成方式有五种类型， 无论上述哪种VI系统，都是通过应用软件将仪器硬件与通用计算机相结合。其中，PC-DAQ测量系统是构成VI的最基本的方式，也是最廉价的方式。2.2.2 虚拟仪器软件系统虚拟仪器软件由两大部分构成，即应用程序和I/O接口仪器驱动程序。(1) 应用程序： 实现虚拟面板功能的前面板的软件程序； 定义仪器测试功能的流程图软件程序。(2) I/O接口仪器驱动程序：这类程序用来完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通信。输入/输出(I/O)接口软件存在于仪器(即I/O接口设备)与仪器驱动程序之间，是一个完成对仪器内部寄存器单元进行直接存取数据操作，对VXI背板总线与器件作测试和控制，并为仪器与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件层，是实现开放的、统一的虚拟仪器系统的基础与核心。仪器驱动程序是连接上层应用软件与底层输入/输出(I/O)软件的纽带和桥梁。这些软件开发工具为用户设计虚拟仪器应用软件提供了更多方便条件与良好的开发环境。 2.3 虚拟仪器的功能及特点2.3.1 虚拟仪器的功能虚拟仪器利用个人计算机强大的图形环境和在线帮助功能，建立虚拟仪器面板，完成对仪器的控制，数据分析与显示。目前虚拟仪器广泛应用于电子测量、电力工程、矿质勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学科研等诸多领域。虚拟仪器的基本功能有以下三点：(1) 信号调理与采集功能此项功能主要是由虚拟仪器的硬件平台完成的。仪器硬件可以是插入式数据采集卡及必要的外围电路，或者是带标准总线接口的仪器，如GPIB,VXI,PXI,STD,PCI总线仪器和网络化仪器等。(2) 数据分析与处理功能虚拟仪器充分利用了计算机的高速存储功能、运算功能，并通过软件实现对输入信号的分析处理，如数字滤波、统计处理、数值计算、信号分析、数据压缩、模式识别等数字信号处理。(3) 参数设置和结果表达功能虚拟仪器充分利用计算机的人机对话功能，完成仪器的各种工作参数的设置，如功能、频段、量程等参数的设置，对测量结果的表达与输出有多种方式，如屏幕显示，电、磁、光存储，绘图打印，网络传输等。2.3.2 虚拟仪器的特点虚拟仪器技术就是基于PC技术的、用户自定义的测试和测量解决方案，其四大优势在于：性能强性价比高、扩展性强、开发时间短，以及出色的集成功能。(1) 性能强性价比高以软件为主的测量系统，充分利用了常用台式计算机及工作平台的计算、显示和互联网等的强大功能。由于传送的信号大多是数字信号，数据的处理几乎是软件实现的，从而大大降低了环境干扰和系统误差的影响。(2) 扩展性强虚拟仪器的硬、软件具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点。为提高测试系统的性能，可以方便地加入一个通用仪器模块或更换一个仪器模块，而不必购买一个全新的系统，大大有利于测试系统的功能扩展。(3) 开发时间短在驱动和应用两个层面上，优秀虚拟仪器开发平台已经将其高效的软件构架与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起，给用户提供最方便的、最灵活的操作以及强大的功能，让用户轻松地配置、创建、部署和维护高性能、低成本的测量和控制解决方案。(4) 出色的集成随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，虚拟仪器软件平台为大部分I/O设备提供了标准的接口，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。2.4 虚拟仪器的应用前景近年来，世界各国的虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发平台软件，以便使用者利用这些仪器公司提供的开发平台组建自己的虚拟仪器或测试系统。最早和最具影响的开发软件，是NI公司的LabVIEW软件和LabWindows/CVI， LabVIEW采用图形化编程方案，是非常实用的开发软件。LabWindows/CVI是为熟悉C语言的开发人员准备的、在Windows环境下的标准ANSIC开发环境。虚拟仪器正在继续迅速发展。虚拟仪器的突出成就不仅是可以利用PC机组建灵活的虚拟仪器，取代测量技术传统领域的各类仪器，更重要的是它可以通过各种不同的接口总线，组建不同规模的自测试系统。它可以与不同的接口总线的沟通，将虚拟仪器、带接口总线的各种电子仪器或各种插件单元，调配并组建成为中小型甚至大型的自动调试系统。虚拟仪器在组成和改变仪器的功能和技术性能方面具有灵活性与经济性，因而虚拟仪器将会在科学技术的各个领域得到广泛应用。第三章 LabVIEW软件的学习3.1 LabVIEW 8.5开发环境启动LabVIEW 8.5程序初始化界面如下图所示：左边新建栏中的VI选项用于创建一个新的空白的VI程序；项目可以创建一个新的工程项目；基于模板的VI按类型列出LabVIEW自身提供的VI模板，用户可以以这些模板为基础，建立自己的程序；更多选项和基于模板的VI选项的功能类似。打开栏中列出了最近打开的工程项目和VI程序列表，通过浏览可以选择其他的项目和VI程序。图中右边主要列出了LabVIEW的帮助信息，通过选择这些信息用户可以更好地学习LabVIEW。3.2 LabVIEW应用程序的构成所有的LabVIEW应用程序，即虚拟仪器( VI )，都包括前面板、流程图以及图标/连结器三部分。 3.2.1 前面板介绍前面板的开发窗口如图1所示。窗口中包含主选菜单栏和快捷工具栏。用户制作虚拟仪器前面板是用工具选板中相应的工具去选取控件选板上的相关控件，并拖入到窗口中的适当位置。图1 前面板的编辑窗口前面板上的工具条：运行按钮。：连续运行按钮。：中断运行按钮。当编码出错使VI不能编译或运行时，中断运行按钮将替换运行按钮。：异常终止执行按钮。：暂停/继续按钮。：对齐对象按钮。用于将变量对象设置成较好的对齐方式。：分布对象按钮。用于对两个及其以上的对象设置最佳分布方式。：调整对象大小按钮。用于将若干个前面板对象调整到同一大小。前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控件和显示对象。3.2.2 程序框图介绍程序框图是图形化程序的源代码，是VI测试功能软件的图形化表述。虚拟仪器通过软件编程来实现测试功能。图2所示为程序框图编辑窗口。选用工具选板中相应的工具去控件功能选板上的有关图标来设计制作虚拟仪器流程图，以完成虚拟仪器的设计工作。图2 程序框图的编辑窗口程序框图工具条：加亮执行按钮。当程序执行时，在框图代码上能够看都数据流，这对于调试和校验程序的正确运行是非常有用的。在加亮的执行模式下，按钮转变成一个点亮的灯泡：。：保存连线值按钮。：单步进入按钮。允许进入节点，一旦进入节点，就可在节点内部单步执行。 ：单步跳过按钮。单步跳过节点，但不执行时不进入节点内部但有效地执行节点。：单步跳出按钮。允许跳出节点，通过跳出节点可完成该节点的单步执行并跳转到下一个节点。：文本设置按钮。：层叠顺序。在程序框图中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。程序框图中包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。3.2.3 图标/连接器简介 VI具有层次化和结构化的特征。一个VI可以作为子程序，这里称为子VI (Sub VI)，被其他VI调用。图标与连接器在这里相当于图形化的参数。构造子VI主要的工作就是定义它的图标和联接器。每个VI在前面板和流程图窗口的右上角都显示了一个默认的图标。可以用窗口左边的各种工具设计像素编辑区中的图标形状。编辑区右侧的一个方框中显示了一个实际大小的图标。联接器是 VI 数据的输入输出接口。如果用面板控制对象或者显示对象从子 VI 中输出或者输入数据，那么这些对象都需要在联接器面板中有一个连线端子。用户可以通过选择 VI的端子数并为每个端子指定对应的前面板的对象以定义联器。3.3 LabVIEW的操作选板在LabVIEW的用户界面上，应特别注意它的操作模板，包括工具选板、控件选板和函数选板。这些选板集中反映了该软件的功能与特征。3.3.1工具选板介绍 该选板提供了各种用于创建、修改和调试VI程序的工具，如图3所示。如果该选板没有出现，则可以在查看菜单下选择工具选板命令以显示该选板。图3 工具选板数据操作工具：使用该工具来操作前面板的控制和显示。使用它向数字或字符串控制中键入值时，工具会变成标签工具的形状。对象选择工具：用于选择、移动或改变对象的大小。当它用于改变对象的连框 大小时，会变成相应形状。文本编辑工具：用于输入标签文本或者创建自由标签。当创建自由标签时它会变成相应形状。连线工具：用于在框图程序上连接对象。如果联机帮助的窗口被打开时，把该工具放在任一条连线上，就会显示相应的数据类型。弹出选单工具：用于弹出右键快捷选单,与单击鼠标右键作用相同。滚动窗口工具：同时移动窗口内所有的对象。断点工具：使用该工具在VI的框图程序内设置或清除断点。探针工具：可以在框图程序内的数据连线上设置数据探针。程序调试员可以通过控针窗口来观察该数据流线上的数据变化状况。颜色复制工具：使用该工具来提取颜色用于编辑其他的对象。颜色工具：用来给对象定义颜色。它也显示出对象的前景色和背景色。3.3.2 控件选板介绍该选板用来给前面板的设置各种所需的输出显示对象和输入控件对象。控件选板如下图4所示，它包括如下所示的一些子选板。每个图标代表一类子选板。如果控件选板不显示，可以用查看菜单的控件选板功能打开它，也可以在前面板的空白处，点击鼠标右键，以弹出控件选板。图4 控件选板注：只有当打开前面板窗口时才能调用控制模板。控制模板如上图所示，它包括如图所示的几个子模板： 数字型模板：包含数值的控制和显示。 布尔型模块：逻辑数值的控制和显示。 字符串模板：字符串和路径的控制和显示。 列表和表格模板：表格和列表栏的控制和显示。 数组和矩阵模板：复合型数据类型的控制和显示。 图形模板：显示数据结果的趋势图和曲线图。 路径和参考名模板：文件路径和各种标识的控制和显示。 控件容器库模板：用于操作OLE、ActiveX等功能。 对话框模板：用于输入对话框的显示控制。 修饰模板：用于给前面板进行装饰的各种图形对象。3.3.3 函数选板介绍函数选板是创建流程图程序的工具。该选板上的每一个顶层图标都表示1个子选板。若函数选板不出现，则可以用查看菜单下的函数选板功能打开它，也可以在流程图程序窗口的空白处点击鼠标右键以弹出函数选板，函数选板如下图5所示。 图5 函数选板注：只有打开了程序框图窗口，才能出现功能模板。功能模板如下图所示：结构模板：包括程序控制结构命令，例如循环控制等，以及全局变量和局部变量。数值运算模板：包括各种常用的数值运算符，如+、-等；以及各种常见的数值运算式，如+1运算；还包括数制转换、三角函数、对数、复数等运算，以及各种数值常数。布尔逻辑模板：包括各种逻辑运算符以及布尔常数。字符串运算模板：包含各种字符串操作函数、数值与字符串之间的转换函数，以及字符(串)常数等。数组模板：包括数组运算函数、数组转换函数，以及常数数组等。 簇模板。包括群的处理函数，以及群常数等。这里的群相当于C语言中的结构。比较模板：包括各种比较运算函数，如大于、小于、等于。 定时模板：包括对话框窗口、时间和出错处理函数等。 图形与声音模块：包括3D、OpenGL、声音播放等功能模块。应用程序控制模块:包括动态调用VI、标准可执行程序的功能函数。3.4 LabVIEW程序调试技术3.4.1 运行VI运行VI将执行为该VI所设计的操作。工具栏上的运行按钮为白色实心箭头时表示VI可以运行。如图所示：。白色实心箭头也表示为该VI创建连线板后可将其作为子VI使用。 单击运行或连续运行按钮或程序框图工具栏上的单步执行按钮，VI便开始运行。VI运行时，运行按钮变为黑色箭头，表明该VI正在运行。如图所示。 VI在运行时无法对其进行编辑。单击运行按钮，VI只运行一次，并在完成其数据流后停止。单击连续运行按钮，VI将连续运行直到手动停止VI的运行为止。如图所示: 单击单步执行按钮，VI将以步进方式运行。中止运行按钮令VI在当前循环完成前立即停止运行。3.4.2 出现语法错误如果一个VI程序存在语法错误，则在面板工具条上的运行按钮将会变成一个折断的箭头，表示VI程序不能被执行。这时这个按钮被称作错误列表。创建或编辑VI时，如VI存在错误，运行按钮显示为断开。如图所示: , 如已完成程序框图的连线而该按钮仍显示为断开，则表示VI是断开的且不能运行。 单击断开的运行按钮或选择查看错误列表可查找VI断开的原因。错误列表列出了所有的错误。错误项列出了内存中所有含有错误的项的名称，如VI和项目库。如两个或多个项具有相同的名称，则错误项部分会显示每一项的特定应用程序实例。错误和警告列出了在错误项中选中的VI错误和警告信息。详细信息描述了错误信息，有时还会建议如何纠正错误。单击帮助按钮，可显示LabVIEW帮助中对错误的详细描述和纠正错误步骤的相关主题。单击显示错误按钮或双击错误描述，可高亮显示程序框图或前面板中包含错误的区域。 如VI中含有警告且错误列表窗口中的显示警告复选框被选中，工具栏将包含警告按钮。如图所示: .选择工具选项，然后从类别列表中选择调试，再选中默认在错误列表对话框中显示警告复选框，可将LabVIEW配置成总是在错误列表窗口中显示警告。在错误列表窗口打开时也可进行上述修改，并可立即查看修改结果。 3.5 LabVIEW程序的一般设计过程3.5.1首先创建前面板：（1）根据实际中的仪器面板以及该虚拟仪器所要实现的功能来设计前面板。（2）前面板主要由输入控制器和输出指示器组成。使用控制器可以输入数据到程序中，而指示器则可用来显示程序产生的数值。（3）利用控制模板来添加输入控制器和输出指示器，添加后会在框图程序窗口中出现对应的控制器或指示器的端口图标3.5.2框图程序的设计 （1）框图程序是由节点、端口和连线组成的可执行代码。（2）对框图程序的设计主要是对节点、数据端口和连线的设计。（3）节点是VI程序运行的要素，即一个执行单位，可以把它理解为程序的一条语句，它包括四种类型：函数（基本操作）、VI子程序、结构和代码接口。（4）端口： 控制器和指示器端口：前面板控件在框图中的映射，节点端口：函数图标的连线端口第四章 渡船简介4.1 渡船介绍渡船,又称渡轮,是航行于江河、湖泊、海峡及岛屿之间的运输船舶，主要用于载运旅客、货物、车辆和列车渡过江河、湖泊、海峡。渡船是一种短程运输船舶，它历史悠久，在世界各地的许多地方可以看见它的身影。4.1.1 渡船的特点渡船具有以下特点：（1）船体结构简单，船上设备简单，尤其是江河里过渡用的渡船，船体轻巧，生活设备很少。（2）有宽大的舱室和甲板，便于多载客，多装货。（3）具有良好的操纵性，一般有两套动力装置，用双螺旋桨推进，操纵性好，可以方便地停靠码头，上下旅客，装卸货物。（4）具有良好的稳性，船体宽大，稳性，有的渡船采用双体船船型，航行时平稳。4.1.2 渡船的类型渡船有多种类型，有旅客渡船、汽车渡船、列车渡船和新型的铁路联络船。（1）旅客渡船旅客渡船用来载运旅客及其随身携带的物品渡过江河、湖泊、海峡，有时同时运送非机动车和小型机动车辆，实际上，它就是一艘短程运输的客船，为了保证有足够的稳性，常采用双体船船型。旅客渡船上设有旅客坐席。（2）汽车渡船汽车渡船用来载运汽车渡过江河、湖泊、海峡，有端靠式和侧靠式两种。前者首尾相同，甲板呈长方形，两端设有吊架和带铰链的跳板，汽车通过跳板上下渡船；后者船比较大，汽车可通过码头上的跳板从两侧上下渡船。汽车渡船的特点是首、尾端对称，在首、尾端均装有推进器和船舵。这样，船的首、尾端均可以靠岸。（3）列车渡船列车渡船，又称火车渡船，用于载运铁路车辆渡过江河、海峡。它的甲板呈长方形，上铺轨道。船的首位形状相同，列车可以从两端进出。船的两端都有舵和推进器，航行时不需要调头。列车上下渡船要经过栈桥。对于要渡过较宽海峡的列车渡船要有较好的耐波性，因而首部与常规船相似，列车从船尾端上下渡船。（4）铁路联络船铁路联络船是在传统的列车渡船的基础上研制出来，实际是载运列车和旅客渡过海峡的多用途船。它有常规海船的首部，船的下层铺有轨道，用于停放列车，列车由船尾上下船。船上有上层建筑，可供旅客和列车乘务员在渡船航程中活动和休息。铁路联络船首先由日本研制，其后，瑞典特雷勒堡到德国萨斯尼茨的传统渡船航线上，也开始采用这种新型渡船。4.2 渡船机舱监测报警系统的介绍4.2.1 船舶机舱监测报警系统概述船舶机舱监测报警系统是现代自动化船舶机舱中的最重要的基本设备，它是能准确可靠地代替轮机员，时刻巡回检测机舱中主要设备的工作状况，保证机器安全运行的监测系统。当被测参数出现不正常时，它立即自动发出报警信号，并进行打印记录，通知值班人员及时采取措施排除故障。同时该系统还能定时和随时自动进行全点和选点显示，打印记录检测点序号、时间、检测点参数等。4.2.2船舶机舱监测监视过程及信息参数船舶机舱监测报警系统按集中监视工作过程分为2种：一种是连续集中监测报警系统。其特点是长期连续不断地对机舱内各种设备的运行参数同时检测，一旦发生故障，该检测点的传感器发送越限信号到集中监测系统，报警系统将报警信号送到机舱、集控室、驾驶室、公共场所以及轮机长、轮机员卧室。报警信号一般设置声响报警、闪光报警灯信号，有的还设有仪表指示、数字显示及打印记录。另一种是巡回检测机舱监测报警系统。其特点是对各机器设备运行参数依次进行周期性的自动检测，也称扫描显示，可以由数字电路或微机式的方式构成，同样可进行数字显示或CRT显示、打印记录和报警，适用于检测点多的场合。在机舱中需要监测报警的参数分3类：模拟量、开关量和电动机运转信息。模拟量就是被测参数对外表现为连续变化的形式，如温度、压力、流量等。开关量就是被测量对外表现为断续变化的形式。有一种需要越限报警，如液位高低的浮子触点；还有一种不需要报警，只是用指示灯指示某些设备工作是否正常。电动机运转信息是对风机、泵类的监测参数，这些设备不但要求监测其正常的运转和故障停车，而且要求对正常手动停车加以区别，故设计了电动机运转单元来处理这类信息。4.2.3 船舶机舱监测报警系统的功能机舱监测报警系统要实现 “无人机舱”就必须具备以下功能:1.故障监测报警对主辅机、风机、油柜、水柜等设备的各种工况及运行参数进行监测报警。若有某工况参数越限时，监测系统立即发出声光显示信号通知当班轮机员，警示其注意机舱动力设备运转动向。2.记录（1）定时（1h、2h、4h）制表记录。把主、辅机主要的工况参数（模拟量）定时地记录下来。（2）故障记录。把被测点（开关量或模拟量）发生故障和排除故障的时间分别记录下来供查询。（3）召唤记录。根据需要，只要按动相应按钮，随时把系统监测的工况参数打印记录下来。3.显示(1) 表头指针式显示。通常采用数量相近工况参数分组法来显示它们。(2) 数字式显示。通常共用一只数字显示器来显示全部工况参数（模拟量）。4.机舱监测报警辅助功能机舱监测报警系统除以上3种主要功能外，还需要有以下几种辅助功能：（1） 分组报警根据发生报警的重要程度，把各监测点划分成4组： 一般报警，如舱底水位等。 重要报警，如发电机冷却水温度等。 主机减速运行报警，如主机活塞冷却水高温等。 主机停车报警，如滑油压力过低等。分组报警方式不仅便于当班轮机员对报警信号的重要程度做到心中有数，而且把分组报警信号送到驾驶室、轮机长室、轮机员和公共场所的延伸报警箱，使它们也发出声光报警信号，达到延伸报警的目的，所以分组报警是“无人机舱”必备功能之一。（2） 排气温度偏差报警排气温度偏差报警是排气温度相对于各气缸中排气温度算术平均值之差值的报警，当|t |t1时，意味着某种原因造成各汽缸之间排气温度差别较大，某汽缸的功率发挥不出，某汽缸有故障，若继续工作下去，将要危及主机的安全，因此通过报警及时告知当班人员注意主机运转状态，并采取措施。4.3设计的要求和用到送到知识点本次设计不需要对渡船监测整个系统进行编程,而是只需对渡船上所需监测的几个模拟量进行报警监测的程序设计就行。4.3.1所需控制量的要求六个模拟量：（1）主机转速：控制范围为02000r/s，限制在 1800r/s 以下，一旦超过就会报警，报警灯闪烁。（2）滑油压力：控制范围为018Pa，限制在 8Pa 以下，一旦超过就会报警，报警灯闪烁。（3）冷却水压力：控制范围为01.6Pa，限制在 1.4Pa 以下，一旦超过就会报警，报警灯闪烁。（4）滑油温度：控制范围为0100，限制在 80以下,一旦超过就会报警,报警灯闪烁。（5）冷却水温度：控制范围为0100，限制在80以下,一旦超过就会报警,报警灯闪烁。（6）排气温度：控制范围为0700，限制在650以下,一旦超过就会报警,报警灯闪烁。4.3.2 设计所用到的知识顺序结构:当程序运行到顺序结构时,会按照一个框架接着一个框架的顺序依次执行。每个框架中的代码全部执行结束，才会再开始执行下一个框架。把代码放置在不同的框架中就可以保证它们的执行顺序。While循环结构： 它重复执行代码片段直到满足某种条件为止。属性节点： LabVIEW中每一个变量、控件和对象等都有属性节点，包含着变量、控件和对象等的位置、可视、值、颜色等信息，利用这些信息，可以通过属性节点对控件的外观进行设计。本次设计利用属性节点的Blinking性能来让报警灯闪烁。4.4 LabVIEW程序的设计4.4.1 程序框图的设计(1)主机转速控制量在程序框图上的设计：(2) 滑油压力控制量在程序框图上的设计：(3) 冷却水压力控制量在程序框图上的设计：(4) 滑油温度控制量在程序框图上的设计：(5) 冷却水温度控制量在程序框图上的设计：(6) 排气温度控制量在程序框图上的设计：4.4.2 前面板的设计4.5 LabVIEW程序的调试4.5.1 输入值没有超过上限的调试其中:主机转速为1500r/s 滑油压力为7Pa 冷却水压力为1.3Pa滑油温度为60 冷却水温度为60 排气温度为600 4.5.2 输入值超过上限的调试其中:主机转速为1900r/s 滑油压力为9Pa 冷却水压力为1.5Pa滑油温度为90 冷却水温度为90 排气温度为700 4.5.3 调试的结果LabVIEW程序的调试成功的显示一旦当模拟量的输入值超过上限时，监测系统就会发出报警，报警灯开始闪烁，提醒操作人员注意发生的情况。结 论本设计是利用LabVIEW进行上位机报警监视程序的设计，它是虚拟仪器在测控领域的一次尝试。实践证明虚拟仪器是一种优秀的解决方案，能够高效的实现各种测控任务。网络技术的飞速发展和远程测试的需要，驱动虚拟仪器网络化方向发展。以PC机或工作站为平台，运用虚拟仪器技术构成实用的测控系统将成为仪器和测试技术发展的一个重要方向。通过本设计，深刻的认识到了虚拟仪器技术是仪器发展的重要发展方向。虚拟仪器以崭新的模式和强大的功能深入人心。伴随计算机技术和信息技术的发展虚拟仪器必将拓展到各个领域，引起测控仪器的深层次变革。致 谢历时三个月的毕业设计工作已经接近了尾声，自己投入了满腔热忱和极大精力的毕业论文也基本完成。在这段难忘的日子里，有过欢呼，也有过沮丧；有过期盼，也有过迷茫，但更多的是点点滴滴所积累起来的收获。通过对学过知识的回顾，不但巩固了自己的基础，更深化了我对专业知识的理解和认识；通过对新知识的学习，不但培养了我的自学能力，更锻炼了我求索创新的意志。付出就有回报，几个月的辛勤努力最终换来了丰硕的果实，真的希望这果实能成为校园实验教学做出些许的贡献。成绩并不属于我自己，在我身后，有许多人在支持我，鼓励我，关心我，在此我要一一表示感谢。首先，我衷心地感谢袁文华老师，感谢他在我毕业设计期间给予我莫大的关心和鼓励。本论文是在袁老师的悉心指导下完成的。导师治学严谨、博文广识、务实求精，以及他对新知识孜孜以求的探索精神使我受益匪浅。整个毕业设计期间，导师在论文的选题、方案的确定到设计调试阶段一直给予了我指导，使得设计任务能顺利完成，同时更进一步培养了我独立开发工作的能力。在此，再一次向袁老师致以最诚挚的谢意。衷心感谢大学期间的每位老师、同学、朋友，感谢他们在学习、生活上对我的理解和帮助，使我愉快地度过了大学生活。最后，衷心感谢我的父母、亲人，是他们不断地支持我，鼓励我，安慰我，使我能顺利地完成大学学业。交上这大学生活中的最后一份答卷后，我就告别了十几年的学习生涯，走出了校门，走上了社会，迈出了人生转折第一步。我要说：无论走到哪里，我都会努力奋斗，自强不息，以乐观的心态和饱满的热情全身心地投入到社会中去。参考文献1. 陈锡辉，张银鸿著. LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通M，清华大学出版社，2007.7.2. 秦树人等. 虚拟仪器M，北京：中国计量出版社，2004.3.3. 余成波，冯丽辉，潘盛辉等编著. 虚拟仪器技术与设计M，重庆大学出版社，2006.7.4. 刘君华主编. 基于LabVIEW的虚拟仪器设计M，电子工业出版社，2003.7.5. 王海宝主编. LabVIEW虚拟仪器程序设计与应用M，西南交通大学出版社，2005.4.6. 王磊，陶梅等编著. 精通LabVIEWM，电子工业出版社，2006.7.7. 刘君华.虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW M, 西安电子科技大学，2002.8. 王英霞. 基于LabVIEW的虚拟实验室的研究与实现D,天津理工大学,2007.9. 汪敏生等. LabVIEW基础教程M，电子工业出版社，2002.10. 杨乐平，李海涛等. LabVIEW高级程序设计M，清华大学出版社，2003,4.11. 杨乐平，李海涛等. LabVIEW程序设计与应用M，电子工业出版社，2007.12. Robert H. Bishop著，乔瑞萍，林欣等译. LabVIEW 6i实用教程M，电子工业出版社,2003.13. 侯国屏，王坤，叶齐鑫. LabVIEW 7.1 编程与虚拟仪器设计M，北京：清华大学出版社，2005.28