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基于PXI总线的远程测控系统设计 徐杨梅，许宝杰，徐小力 （北京机械工业学院 机电系统测控北京重点实验室， 北京 100085） 摘要：网络技术的发展大大增强了虚拟仪器的功能。本文介绍了一套基于虚拟仪器的远程测控系统，系统以多功能转子实验台作为被测对象，通过PXI采集平台和DataSocket技术实现数据的采集和远程通讯。整个系统柔性好，适应性强，不但可以用于实验室教学，还可以更广泛地应用到工业现场。 关键词：PXI总线；虚拟仪器；DataSocket 1 引言 随着计算机技术和通讯技术的不断发展，网络技术已经渗透到仪器领域。虚拟仪器和网络化测控技术是现代化测量的重要标志。虚拟仪器以PC机为核心，由测量功能软件支持，使用虚拟控制面板模拟传统仪器仪表操作方式，利用丰富的软件实现对数据的采集、处理、传送、存储、显示和打印等功能；通过与Internet技术的结合，基于计算机技术的虚拟仪器系统技术正以不可逆转的力量推动着测控技术的革命。 本系统采用NI公司的PXI－1010采集平台和DataSocket通讯技术，在LabVIEW环境下进行编程，实现对数据的采集、分析和远程通讯。整个系统开放性好，具有很强的适应性，能够提高测控水平和效率，同时实现信息资源的共享。 虚拟仪器是将现有的计算机主流技术与革新的灵活易用的软件和高性能模块化硬件结合在一起，建立起功能强大又灵活易变的基于计算机的测试测量与控制系统来替代传统仪器（价格昂贵，功能单一）的功能。NI公司的软件工具由测量驱动程序和仪器驱动软件、应用开发环境（如LabVIEW, LabWindows/CVI, 和Measurement Studio）和高阶测试与数据管理工具三部分共同组成。通过使用隶属于该架构的简单易用的开发环境，如LabVIEW，可以在很短的时间内完成测量与控制系统的模拟，原型建立，设计，配置和修改等任务。 系统的硬件组成 PXI简介［１］ PXI是一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，具备机械、电气与软件等多方面的专业特性。PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）充分利用了当前最普及的台式计算机高速标准结构——PCI，是CompactPCI规范的扩展。CompactPCI定义了封装坚固的工业版PCI总线架构，在硬件模块易于装卸的前提下提供优秀的机械整合性。 因此，PXI产品具有级别更高、定义更严谨的环境一致性指标，符合工业环境下振动、撞击、温度与湿度的极限条件。PXI在CompactPCI的机械规范上强制增加了环境性能测试与主动冷却装置，以简化系统集成并确保不同厂商产品之间的互用性。此外，PXI还在高速PCI总线的基础上补充了测量与自动化系统专用的定时与触发特性。 PXI的技术特点主要有两个：首先是基于CPCI,并兼容CPCI；其次是面向测试和测量应用设计。PXI的规格也有两种：3U和6U。3U的PXI主要应用方向将是组成便携或小型的测试、SCADA、监视与控制以及工业自动化系统；6U的PXI主要向高采样速度、高带宽、高精度、多通道容量的中、大型ATE应用发展。 2.2 系统硬件组成 考虑工业生产中涉及到多种传感器的数据采集和仪器驱动，同时也存在着对传感器参数的调整和生产现场恶劣等因素，因此整个测控系统的硬件结构必须充分体现该系统的柔性特点，要求有很强的适应性。本系统在实验室以东方振动和噪声技术研究所研制的多功能转子实验台为测控对象。系统硬件组成框图如图1所示。 系统测试机箱选用NI公司的PXI-1010，它是PXI/SCXI组合式机箱，有8个PXI/Compact模块插槽和4个SCXI模块插槽。这种标准的3U机箱可方便地安装在现场设置地控制机箱内。 采集平台主机内部配置的PXI-6040E模块是12位的多功能采集卡，它将模拟信号转化为数字信号，有16路模拟输入通道，最高采样频率能达500KS/s，输入电压范围为±0.05to±10V，有8位数字输出通道，输出电压范围为±10V,输出率可高达1MS/s.这样完全可以利用该模块进行有效地数据采集和对现场控制器的控制工作。 主机内部的PXI-8176嵌入式控制器有RS-232和GPIB接口，能够很方便的实现不同总线类型数据之间的转换并且可以控制别的测量仪器；另外该控制器还有扩展的USB 24X CD-ROM，通过USB接口连接CD-ROM，这样就可以方便的进行软件安装和升级。控制器里面还装有集成网卡，为远程测试提供了服务。 主机内部还配置了SCXI-1102信号调理模块和SCXI-1125信号输入调理模块。其中SCXI-1102配合SCXI-1303端子，有32个通道，每通道的输入电压可以在±100mV－±10V之间，可以以333K/s的速度输出经过硬