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基于虚拟仪器的实时监控系统设计与实现

作　者: 陆家龙
导　师: 曾鸣
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 实时系统 数据采集 RTX LabVIEW W5300
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
引　用: 0次
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内容摘要


实时监控系统在工业、军事等领域都有着重要且广泛的应用，同时也是现今研究的热点。随着计算机技术和网络技术的不断发展，实时系统也变得功能更强大、实现方式更多样化、性价比更高。尤其借助网络虚拟仪器的强大功能，使得现场的数据采集不仅实现了实时操作，同时也攻克了异地实时数据传输问题。这些技术对于提高我国在测控领域的水平有着深远的意义。本课题以提高系统的实时性为根本，结合虚拟仪器在人机交互方面的强大功能，开发了基于LabVIEW与RTX的实时监控系统。同时，借助嵌入式技术与网络化虚拟仪器技术，本文开发了嵌入式以太网通信模块，此模块也实现了与LabVIEW的网络通信。相比于其他大多数实时系统，本设计弥补了传统实时系统功能的特定性强、通用性差、可扩展性弱以及成本高等缺点。首先，本文提出了几种增强Windows实时性的方案，重点探究了RTX的实时扩展原理，构建了基于LabVIEW与RTX的实时监控系统。RTX负责实时性扩展、LabVIEW用于人机交互开发，利用DLL和共享内存技术解决了RTSS与Win32子系统间的数据交换问题。在数据交互方式上，提出并实现了异步通信和同步通信两种方案，其中同步方案中利用串口编程的方式跨过了DLL，实现了RTX与LabVIEW的直接沟通，同时还对比分析了两种方案性能。系统实现了数据的实时采集，并通过LabVIEW完成了数据的动态显示、存储以及采集控制。此外，针对不同的采集需求，在已有的DSP+FPGA数据采集卡基础上，扩展了DSP与硬件协议栈芯片W5300结合的基于TCP/IP协议的以太网通信模块。该模块可将现场采集的信息通过无线网络实时传递到上位机LabVIEW进行数据显示、分析和存储。最后，利用LabVIEW的TCP通信模块对本系统在局域网内进行了网络扩展。对实时监控系统进行了实际数据采集测试，利用RTX自带工具评估了系统的性能。对以太网模块进行了网络性能测试，结果表明此模块适合低速的以太网通信。对系统实际测试表明，系统达到了实时性的要求，证明了方案的可行性。

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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