基于虚拟仪器技术的网络化远程实验室系统
包头师范学院
包头师范学院本科毕业论文论文题目：基于LabVIEW的虚拟网络集成学生姓名：李宜军学号：0914830029专业：电子信息科学与技术指导教师：王晓丽二〇一三年五月摘要虚拟仪器是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物,改善了传统仪器在数据处理、显示、传送、存储等方面的性能,具有灵活性、方便性等优点,广泛应用于数据采集、数据分析、测试与测量和通信仿真等方面。
LabVIEW 作为图形化的虚拟仪器开发平台,提供了大量具有通信功能的函数,能构建基于计算机网络的测试系统。
LabVIEW 中的网络通信方法主要有DataSocket 、TCP/ IP、UDP、共享变量和远程面板调用等。
文中对LabVIEW 的几种不同网络通信方法做了简单的分析和比较,并给出了示例。
关键词:虚拟仪器;LabVIEW;网络通信AbstractAbstractvirtual instrument is the combination of the computer system and instrument system technology, improved the traditional instruments in data processing, display,Transmission and storage performance, has the advantages of flexibility, convenience, and is widely applied in data collection, data analysis, test and measurement, and communicationSimulation and so on. As graphical LabVIEW virtual instrument development platform, provides a number of which has the function of communication function, can build the baseIn computer network test system. In LabVIEW network communication methods mainly include the DataSocket, TCP/IP, UDP, and Shared variablesRemote panel calls, etc. InLabVIEW to several different network communication methods to do the simple analysis and comparison, and the example is given.Key words: virtual instrument; LabVIEW; Network communication目录1引言 (5)1.1 课题的背景及研究的意义 (5)1.2 本设计的主要内容 (5)2 虚拟仪器与开发平台LabVIEW (7)2.1 虚拟仪器简介 (7)2.1.1 虚拟仪器概念 (7)2.1.2 虚拟仪器系统组成 (7)2.1.3 虚拟仪器与传统仪器的比较 (8)2.1.4虚拟仪器在实验教学中的应用 (9)2.2开发平台LabVIEW简介 (9)2.2.1 LabVIEW的特点 (10)2.2.2 LabVIEW应用程序的构成 (10)2.2.3 LabVIEW的操作模板 (11)2.3 LabVIEW创建虚拟仪器过程 (12)3 网络相关知识 (14)3.1计算机网络的定义 (14)3.2C/S结构 (14)3.3TCP通信方式 (14)3.4UDP通信 (15)3.5DataSock (16)4 基于LabVIEW的虚拟网络的设计与实现 (18)4.1TCP通信 (18)4.1.1TCP/I P节点 (18)4.1.2 基于C/S模式的网络通讯 (21)4.2UDP通信 (22)4.3Datasocket通信 (24)4.4基于Web的网络通讯 (25)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)1引言1.1 课题的背景及研究的意义网络原指用一个巨大的虚拟画面，把所有东西连接起来，也可以作为动词使用。
基于opc技术的虚拟仿真实验系统的设计与实现
• 110•利用O P C 通讯技术，将P L C 、WINCC 、MATLAB 三者通过固定协议建立通讯，建立电机控制虚拟仿真实验系统，搭建运动控制系统虚实结合的虚拟仿真实验环境。
论文从虚拟实验室建设的实际需求出发，介绍了系统地整体架构，详细阐述了虚实结合的关键技术实现，并进行了仿真验证。
1 引言新一代信息技术的快速发展，促进了基于网络共享的虚拟现实技术的广泛应用，并在教育领域掀起热潮，为教育手段尤其是实验教学手段更新注入新的活力。
2013年，教育部启动国家级虚拟仿真实验教学中心建设，又于2017年决定未来4年认定1000项左右示范性虚拟仿真实验教学项目（李佐军，地方高校虚拟仿真实验教学中心的建设[J].教书育人(高教论坛)，2017(4)），并已批准300个国家级虚拟仿真实验教学中心（逯明宇，王敏，“新一代虚拟现实+高等教育”生态圈的构建[J].高教发展与评估，2018，34(05)：38-44+120-121）。
随着2018年新工科教学改革战略的提出，持续推进现代化信息技术与教育教学深度融合，建设虚拟仿真教学实验环境，开发丰富的虚拟仿真实验项目已经成为高校教育改革的热点。
目前各大高校在电气工程领域里，西安交通大学进行了网络化动态测试虚拟仪器实验室设计与开发（王娜，徐光华，侯成刚，网络化动态测试虚拟仪器实验室设计与开发[J].实验技术与管理，2004(05)：47-51）；湖南大学进行了矿业工程“一横一纵”虚拟仿真实验教学体系建设与实践探索（赵伏军，王海桥，叶洲元，矿业工程"一横一纵"虚拟仿真实验教学体系建设与实践探索[J].当代教育理论与实践，2017(5)）；哈尔滨工程大学进行了电力拖动控制系统课程教学改革与实践，其中理论教学采用了多媒体及仿真技术辅助教学，实验教学采用了虚拟仿真实验（张敬南，彭辉，电力拖动控制系统课程教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2014，33(9)：236-239）。
基于虚拟仪器技术的网络化车辆测控系统研究
线技术和软件工程方法 ，代表了测量仪器与 自动测试系 统未来 的发展方向。近年来，以改善交通秩序 、缓解交
通拥挤和减少 由交通产生的环境污染为 目标 ，综合信息
构成虚拟仪器的硬件体系有两部分 ： １ 计算机 ：一般 为一台Ｐ ． Ｃ机或 者工作站 ， 它是 硬件平台的核心。 ２ Ｉ０ 口设备 ：主要完成被测输入信号的采集 、 ． ／接
一
，
灵活性差，使用复杂，更新和维护成本高，很不适
图 Ｉ 虚 拟仪 器的硬件 体 系
于车辆检测使用。针对这一状况 ，本平台的开发采用了
收稿 日期 ：２ — ８ ２ ０ ０ — ０８ ９
二 、虚拟仪 器 的软件体 系
虚拟仪器 的软件 体系由两大部分构成
作 者 简介 ：黄 瑞 ，工 学 学士 学位 ，工程 师 。
理想的抗混叠滤波器应 该能除去信号中任何 高于
ｆ／的频率成分，但实际的滤波器都有一个过渡带，必 ｓ２ 须在采样频率和滤波 器类型 的选择之 间进行适当的折 中。在很多应用 中，一阶或者二阶低通滤波器的效果就
自２ 世纪９ 年代 以来 ，在计算机 技术的推动下 ， ０ Ｏ 以虚拟仪器为标志的通用化、智能化和网络化测量仪器 及测试系统得到 了迅猛发展，使得测量仪器和数据采集 系统 的设计方法和实现技术产生了深刻 的变化。所谓虚 拟仪器技术，就是用户在通用计算机平台上，根据测试 任务的需要来定义和设计仪器的测试功能，其实质是充 分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能。虚拟仪器技 术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总
虚拟仪器技术 。虚拟仪器的出现可 以说是仪器发展的一 次飞跃 ，它是 电子仪器与计算机技术更深层次的结合 。 利用虚拟仪器技术 ，可以更好的发挥计算机强大的信息 处理功能和 图形界面功能，大大简化测试设备，方便观 察测试结果 ，并可对采 集到的信息进 行各种 分析 、处 理；借助网络技术进一步扩展和完善智能测控技术ｌ。 １ ］
e-Labsim产品介绍
e-Labsim 仿真型实验平台简要介绍简述：武汉凌特电子技术有限公司 e-Labsim 仿真型实验平台是一套根据教学的需要，兼顾一般仿真型开放实验室优势，运用先进的虚拟仿真技术，将实际的硬件设备通过虚拟化，在PC 机上实现与硬件相同的功能及操作方式；在此基础上，利用软件上的优势，进行了灵活的扩展与二次开发，并集成多种虚拟仪器的综合的仿真型开放实验平台。
总而言之，e-Labsim 仿真型实验平台是一种虚拟的实验环境和平台，但其又不同于普通的“虚拟实验室”的概念，独有的“仿真引擎”技术，同时应用了当今流行的CSDA 的网络架构及软件架构，实现实验室的创新开放。
一、产品图片注：实验连线界面注：虚拟示波器界面仿真软件界面管理系统界面二、产品架构e-Labsim仿真型实验平台当然也是一种虚拟的实验环境和平台，但其又不同于普通的“虚拟实验室”的概念，为了能做到实验室的开放以及让学生进行创新实践，在产品实现方面，我们主要采取了几个方面的思路和方案：1）建立真实完整的实验对象的数学模型，让学生在虚拟环境下感受到的是真实的实验环境；2）将实验对象按知识体系切割为一个个独立的模块，学生可以按照自己的意愿将各模块以不同的方式进行组合以搭建出不同的功能实体或系统；3）每一个模块的相关参数是可以按照学生的意愿来进行自由调节的；e-Labsim仿真型实验平台主要由六大部分构成，具体如下：1）模块级仿真子系统；2）创新实践子系统；3）教学管理子系统；4）实验子系统；5）虚拟仪器子系统；6）Matlab接口调用子系统；三、产品特色直观的用户界面e-Labsim仿真型实验平台能完整模拟硬件外观以及行为，真正将硬件实验设备的外观及功能全部融入仿真平台，融合通信专业的基础及专业课程，使整个操作界面就像一个完整的个人通信实验室。
所有实验模块和测试设备具有与实际硬件一样的使用感受，使用鼠标就可以轻松完成对模块及设备上的所有开关，旋钮及菜单的操作，操作界面和实验效果与实际设备完全一样。
LabVIEW与远程监控实现远程数据访问与控制
LabVIEW与远程监控实现远程数据访问与控制LabVIEW与远程监控：实现远程数据访问与控制LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是由美国国家仪器公司开发的一套图形化编程环境，广泛应用于实验室、自动化控制和数据采集等领域。
LabVIEW提供了丰富的工具和函数库，使得开发人员能够快速、便捷地创建各种虚拟仪器。
远程监控是指通过网络等远程手段对实验设备、工业过程和环境进行监测、控制与管理。
传统的远程监控通常需要通过专用的硬件设备和复杂的网络搭建，但是借助LabVIEW的强大功能，我们能够实现更加简洁高效的远程数据访问与控制。
一、LabVIEW远程数据访问通过LabVIEW可以实现对远程设备和服务器的数据访问，可以获取实时数据、历史数据等，以及进行数据分析和处理。
1. 远程数据获取LabVIEW可以利用网络通信协议（如TCP/IP、UDP等）与远程设备进行连接，通过读取设备传感器或者其他数据源的数据，实现实时数据的采集。
开发人员可以自定义数据采集频率和采集间隔，将采集到的数据进行缓存和处理。
2. 数据传输与存储通过LabVIEW，采集到的数据可以实时传输至本地或远程的数据库、文件存储系统等。
借助LabVIEW提供的数据库工具和文件操作函数，可以快速实现数据的存储和管理。
同时，LabVIEW还支持各种数据格式的导入和导出，方便数据的交互和共享。
二、LabVIEW远程控制功能除了数据访问，LabVIEW还可以实现对远程设备的远程控制，以实现实时的远程监控和控制。
1. 远程命令执行通过LabVIEW，我们可以向远程设备发送命令，实现对设备的各种操作。
例如，我们可以通过LabVIEW发送控制指令，来改变设备的状态、调整参数设置等。
这种远程控制功能使得无人值守的远程监控和控制成为可能。
2. 虚拟仪器控制借助LabVIEW的虚拟仪器控制功能，我们可以远程操控各种实验设备，实时获取设备状态、监测各种参数，并进行相应的控制操作。
基于虚拟仪器的数控设备远程监测系统
基于虚拟仪器的数控设备远程监测系统摘要：随着数控设备高精度化、智能化、网络化、复杂化等的发展趋势，现有的现场监测与维护方式无法适应新的信息化维护需求。
本文分析了虚拟仪器及可编程自动化控制器（PAC）在远程监测应用上的优势，提出了可行性的软硬件系统实现方案，采用LabVIEW、NI CompactRIO以及XML数据流，保证了数据采集的灵活性及可扩展性。
系统结构分为现场实时数据采集子系统、数据调理分析子系统、远程监测控制子系统三部分，实现了数控设备实时数据采集、信号调理分析及远程监测等功能。
关键词：虚拟仪器；数控设备；远程监测山东省科技发展计划资助项目（2010GGX10408）和青岛黄海学院资助项目（XY1001）0 引言随着数控设备的高精度化、智能化、网络化和复杂化的发展，数控设备的维护也面临了新的挑战，对于加工制造过程中产生的大而繁杂的信息资源，需要进一步的开发和共享。
制造系统的高度自动化及其繁琐的维护过程对数控设备的监控、检测和维护技术提出了更高的要求，而传统的监控系统信息处理方式已不能满足要求，解决这一问题的一个方法是建立适合于数控设备的远程监测系统。
相对与其它数据采集系统开放性低、扩展性差，无法满足不同厂商及种类的数控设备的缺点，虚拟仪器提出的“软件即是仪器”的概念具有性能高、扩展性强、开发时间短及无缝集成等优势，利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用[1]。
1 虚拟仪器与可编程自动化控制器虚拟仪器技术由美国国家仪器（National Instrument）最早提出，它是指利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。
虚拟仪器用软件代替硬件的方式可以进行灵活多变的实际应用，其主要优势在于由高效的软件、灵活多变的模块化硬件及软硬件无缝集成平台实现的高性能、高扩展性、短开发周期及出色的集成性。
可编程自动化控制器（PAC）的概念定义为：控制引擎的集中，涵盖PLC 用户的多种需要，以及制造业厂商对信息的需求；PAC包括PLC的主要功能和扩大的控制能力，以及PC-based控制中基于对象的、开放数据格式和网络连接等功能[2]。
基于虚拟仪器技术的远程设备检测系统
基于虚拟仪器技术的远程设备检测系统
孙翱;李涛;王斌;王惠田;赵国庆
【期刊名称】《微处理机》
【年(卷),期】2004(25)6
【摘要】本文介绍了基于先进的VXI总线和虚拟仪器技术,对设备的运行状态进行远程监控的一种分析与设计方法.在软件设计上运用了DataSocket技术来解决不同平台的数据传输问题.由于采用了标准化和模块化设计思想,系统可以灵活地扩充和移植.
【总页数】3页(P49-51)
【作者】孙翱;李涛;王斌;王惠田;赵国庆
【作者单位】91550部队220所,大连,116023;91550部队220所,大
连,116023;91550部队220所,大连,116023;91550部队220所,大
连,116023;91550部队220所,大连,116023
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.基于DataSocket的虚拟仪器技术在设备远程状态监测与故障诊断中的应用 [J], 蒋朝阳
2.基于虚拟仪器技术的直升机机载电子设备故障检测系统设计 [J], 吴占林;唐正飞
3.基于PXI总线技术的虚拟仪器在信息化设备检测系统中的设计研究 [J], 吴腾
4.基于DataSocket的虚拟仪器技术在设备远程状态监测与故障诊断中的应用 [J],
蒋朝阳;祝陈
5.基于DataSocket的虚拟仪器技术在设备远程状态监测与故障诊断中的应用 [J], 蒋朝阳;祝陈
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网络虚拟实验室的研究和设计
２刘敏 ． 电工 电 子虚 拟 化 实验 室的研 究和设 计 ． 北京 ：北 京航 空航 天 大 学 出版 社 ，２ ０ ０３
ｆ 张 易如 ， 肖啸 ． 拟 仪 器 的设 计 与 实现 ． 西 ：西安 电子 科技 大 ３ １ 虚 陕
学 出版 社 ，２ ０ ０２
作者 简 介 安 俊霖 （ ９ ２ ８ ） １ ８ ． － ，男 ，单位 ：重庆 重 邮信科 通信 技 术有 限公 司
增 加 以及系 统 的安 全性 难 以得 到保 障 等 （ ）Ｂ Ｓ 构方 式 二 ／ 架 在 Ｂ Ｓ结构的系 统 中，用 户可 以通过浏 览器 向分布 在网络上 的 ／ 许 多服 务器 发 出请 求 。Ｂｓ 结构 极大 的简化 了客 户机 的工 作 。客户 ／ 机上 只需 安装 、配 置少量 的客户 端软件 即可 ，服 务器将 担负更 多的 工作 ，对数据 库的访 问和应 用程序 的执行都将 在服务器 上完成 。 Ｂ Ｓ 结构 的最 大 优势 在 于 ：它 可 以在任 何 时间 、任 何地 点 、 ／ 以任何 接入 方 式 实现 跨平 台 的 网络 实时 操作 ：不 限 定用 户使 用人 数 ，开 发和 使 用成 本 都非 常 低 ；突 出的 易用 性 ，客户 端 采用 国 际 标 准化 的浏 览 器 ， 因而客 户 端免 维 护 、免安 装 、免 开发 ，这 不但 节 省 了 内存 和 存储 空 间 ，也节 省 了 开发 时 间，从 而 降低 了成 本 ， 给 应用 系统 的安装 、 调试 、日常维 护和 升级 都 带来 了极 大 的便利 。 四、 网络 虚拟 实验 室 的设 计 （ ）公 共模 块 一 在 该模 块 中 ，系 统主 要 完成 的 功能 ：系 统提 供 实验 室 的一些 公 告信 息 ，通 过 实验 设备 实体 的 三维 展 示 ，使学 生对 实验 设 备实 体 的相 关知 识 有 一个直 观 的 了解 ； 学生 在该 模块 可 以完 成真 实实 验 的预 约 ；教 师可 提 供相 应 的实 验 安排信 息 ，提 交 相应 的实 验报 告模 板 。 （ ）虚 拟仿 真 实验 模块 二 通 过本 模 块 ，学 生应 能 通过 虚拟 实 验系 统 ，不 仅可 以按 实验 教 学 的计划 ，完成 老 师规 定 的实 验 ，而 且 能根据 自己 的想法 ，设 计 实验 并 完成 ， 这要 求虚 拟 实验 系 统设 计应 考虑 实 验 的 自主 性 问 题 ，不 能规 定 虚拟 实 验 系统 只能 按 规定 的步 骤去 完 成 ；在该 模块 还 能完 成 实验 相 关数 据保 存 ，通 过 保存 的数 据 ，学 生可 通过 实验 报 告模 块产 生 电子 的实验 报 告 ；教 师可 以通 过仿 真 系统 ，调 用学 生 的 实验数 据 ，去 动态 检 查 学生 的实 验情 况 。 （ ）实 验报 告 处理 模块 三 在 本模 块 中 ，学 生根 据 教师 提交 的 实验 报告 模板 ，填写 相关 的 内容 ，实 验 数据 从服 务器 获取 自动添 加 ，并 能完 成相 关数 据 的 处 理 ，实验 报 告最 终 提交 给 服务 器 ；教 师通 过该 模 块 ，下载 学生 的 实验 报告 进 行批 阅。针 对 学生 自主实 验给 出相 应 的模 板 ，除提 交 实验 数据 外 ， 学生还 应 提交 实 验设 计 ，实验 相 关设计 图。 构 建基 于 虚拟 仪 器系 统 的 网络虚 拟 实验 室 ，使 得无 论是 学生 还 是教 师 ，都 可 以 自由地 、无顾 虑地 随 时上 网进 入 虚拟 实验 室 ， 操 作仪 器 ， 行各 种 实验 。 进 随着 虚拟 仪 器和 网络 技 术 的飞速 发展 ， 通 过 网络来 构 建虚 拟 实验 室 已经 成 为可 能 ，远程 教 育 的学 习者通 过 网络 进行 远 程 实验 教 学 已为时 不远 。 参 考文 献 ： 川 严 慧 敏 ，潘文 霞． 拟 仪 器技 术 以及 在 电气试 验 中的应 用． 东 虚 华