第２８卷第２期 平顶山学院学报 Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．２ ２０１３年４月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ａｐｒ．２０１３ 基于ＬａｂＶＩＥＷ的电厂化学水处理系统设计 王雪晴，李宁 （平顶山学院电气信息工程学院，河南平顶山４６７０９９） 摘 要：设计了一套基于虚拟仪器软件平台ＬａｂＶＩＥＷ的电厂化学水处理系统．该设计采用通用数据采 集卡ＰＣＩ一６０１４进行多通道数据采集，利用ＬａｂＶＩＥＷ的ＡｃｔｉｖｅＸ功能调用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＡＤＯ控件，通过ＳＱＬ语言访 问数据库．与传统测试系统相比，该系统在智能化程度、性能价格比、实时性、数据存储等方面具有明显的优势． 关键词：ＬａｂＶＩＥＷ；水处理；ＰＣＩ一６０１４ 中图分类号：ＴＭ６２１．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１６７０（２０１３）０２—００３３－０３ ０ 引言 据不同需求采用不同的传感器和编写相应的程序即 可实现要求的测试功能，大大增强了系统的灵活性． 以虚拟仪器技术为趋势的自动测试系统，是一种 基于测量仪表现代化、计算机控制、电子和机械等学 匝 圈— 科知识的综合应用，是一种全新的分析测试系统，它 匝 互 囝— 数据采集卡 在测试技术领域中将有广泛的应用前景．将虚拟仪器 ＰＣＩ－６０１４ 技术引入电厂水处理系统应用中，可以很好地适应现 代电厂的发展要求，实现监测过程在线化、智能化和 匝 囝— 自动化．这样可大大提高机组运行的稳定性，减轻运 行人员劳动强度．因此笔者基于ＬａｂＶＩＥＷ环境和数 图１系统硬件组成 据采集卡ＰＣＩ一６０１４设计一套电厂化学水处理系统． ２系统基本功能 １系统硬件组成 ２．１ 系统整体功能 系统硬件部分由数据采集卡ＰＣＩ一６０１４、相应的 一个完整的ＶＩ的设计主要包括前面板的设计、 传感器和必要的信号调理电路组成．ＰＣＩ一６０１４具有 框图程序的设计以及程序的调试 ．笔者所设计的软 ２００ ｋＳ／ｓ采样率、１６位精度的１６路模拟输入，可以进 件系统有实时数据采集、数据处理、运行监测、数据 行实时高精度的多通道数据采集，可达到测试系统的 （曲线）存储、报表打印、在线仪标定、身份认证和系 要求．由于水处理系统需要１Ｏ个采样点，还需要采集 统管理等几个部分组成，同时与数据库结合存储数 相应的温度．这里我们设置了５个温度采样点：弱阳 据，其总体流程图见图２． 和强阳出口、弱阴和强阴出口、混床出口、预脱盐水箱 本设计选择的数据库是ＡＣＣＥＳＳ ２００３．进入系统 和中和池…． 后先进行身份验证，成功后进入系统监测界面，监测 所有待测化学量和温度信号经相应的传感器转 界面见图３，用户可以实时地监测各个参数的运行情 为电信号，再由信号调理电路处理成标准信号进入数 况，并可以按键进人所需的其他界面．系统有完善的 据采集卡，由计算机软件系统（ＬａｂＶＩＥＷ）采集．整个 管理功能，不同的用户有不同的操作权限． 系统的硬件组成如图１所示．可见，采用虚拟仪器技 ２．２数据库设计 术可以大大简化硬件部分设计，传统测试系统的Ａ／Ｄ 在基于数据库的虚拟仪器测量测试系统中，很重 转换，采样保持以及数据通信等功能集成在通用数据 要的一部分工作是对实时采集的数据进行显示、查 采集卡中，由计算机完成数据处理功能．用户可以根 询、统计、生成报表分析等．这其中涉及的最主要的任 收稿日期：２０１２一Ｏ２—０７ 作者简介：王雪晴（１９８３一），女，河南省扶沟县人，硕士，平顶山学院电气信息工程学院助教 ・３４・ 平顶山学院学报 ２０１３拄 务就是对数据的读取和写入，即与数据库系统进行交 互．ＬａｂＶｌＥＷ编程环境下，通常通过以下几种方法来 完成与数据库的接口． 图２系统总体流程 图３系统监测主界面 １）利用ＮＩ公司的附加工具包ＬａｂＶＩＥＷ ＳＱＬ Ｔｏｏｌｋｉｔ访问数据库 ． ２）利用其他语言如Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋编写动态链接 库ＤＬＬ程序访问数据库 ，再利用ＬａｂＶＩＥＷ所带的 ＤＬＬ接口访问该程序，这样可以实现间接访问数据 库． ３）利用Ｉ丑ｂＶＩＥＷ的ＡｃｔｉｖｅＸ功能，调用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＡＤＯ控件，利用ＳＱＬ语言实现数据库访问 ． 第１种方法所用的工具包价格昂贵，第２种工作 量太大．第３种方法使用比较方便．由于Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＡＤＯ控件在访问数据库方面具有强大的功能，而且 成为数据库访问的主流技术，ＳＱＬ语言操作数据库极 为方便．在这里，我们采用这种方法来实现数据库管 理．此种方法的不足之处是要求开发人员有一定 ＡＤＯ和ＳＱＬ语言的基础．使用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＡＤＯ控件访 问数据库的方法如下： 首先，加载ＡＤＯ控件．在前面板控件模板中选择 ＡｃｔｉｖｅＸ子模板单击Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｒｅｆｎｕｍ项，右键单击 Ｓｅｌｅｃｔ ＡｃｔｉｖｅＸ Ｃｌａｓｓ的Ｂｒｏｗｓｅ从类型库中选择Ｍｉ－ ｃｒｏｓｏｆｔ ＡｃｔｉｖｅＸ Ｄａｔａ Ｏｂｊｅｃｔｓ ２．７ ｌｉｂｒａｒｙ Ｖｅｒｓｉｏｎ ２．７，之 后可以向框图程序中加入ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ、ｃｏｍｍａｎｄ、 ｒｅｃｏｒｄｓｅｔ等对象． 然后，连接数据源．首先在Ｄｉａｇｒａｍ中单击鼠标 右键，从Ｆｕｎｃｔｉｏｎ模板选择ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ子模板，从 中选择ＡｃｔｉｖｅＸ项的Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｏｐｅｎ与ＡＤＯＤＢ—Ｃｏｎ－ ｎｅｃｔｉｏｎ相连即可打开连接．接着同样从ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ 子模板的ＡｃｔｉｖｅＸ项中选择Ｉｎｖｏｋｅ ｎｏｄｅ（方法节点） 并与Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｏｐｅｎ相连，在其上单击右键选择 ｍｅｔｈｏｄｓ项的Ｏｐｅｎ方法即出现所需节点．其中 “Ｏｐｅｎ”表示该节点为打开“连接对象”，“Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ— Ｓｔｒｉｎｇ”是连接到数据源的字符串，“ＵｓｅｒｌＤ”和“Ｐａｓｓ— ｗｏｒｄ”是连接到数据源的用户名和密码，左侧小黑三 角表示写入，可以采用字符串控件或字符串常量为其 赋值． 然后，生成执行ＳＱＬ．采用与建立“打开连接”方 法相同的步骤建立执行节点；其中“Ｅｘｅｃｕｔｅ”右端的 小三角表示读出，“ＣｏｍｍａｎｄＴｅｘｔ”表示需要执行的 ＳＱＬ命令文本，该命令文本可由字符串控件或字符串 常量赋值．图４为其中“数据添加”的部分框图程序． 最后，关闭连接． ２．３ 系统的部分功能 ２．３．１数据采集与处理 系统实现多通道实时采集，利用ＬａｂＶＩＥＷ自带 的函数可以方便地实现这些化学量和温度的采集．各 个通道的数据采集到计算机后，根据各通道所测的参 数类型，进行数据处理，成为我们需要的ｐＨ、ｐＮａ、浊 度、电导率．在数据处理时，首先从数据库中读取相应 的标定值，根据采样值和标定值按照相关公式计算出 真实测量值． ２．３．２在线标定与自动温度补偿 一个好的在线仪表系统应该可以根据需要进行 在线标定．笔者所设计的监测系统能够对所测的参数 浊度，ｐＨ，ｐＮａ，电导率进行在线标定．标定采用常用 的两点标定方法．用户进入在线标定界面，按要求输 入需要标定参数的测量工位，标样１和标样２的值， 第２期 王雪晴，李宁：基于ＬａｂＶＩＥＷ的电厂化学水处理系统设计 ・３５・ 进行标定．系统将计算出标样值，并存人数据库． 计为自动温度补偿方式，在测量时，用采集的温度信 由于监测的参数ｐＨ，ｐＮａ，电导率在测量时与环 号修正测量参数，从而得到监测参数在当时温度下的 境温度有关，在测量时应考虑温度的影响，本系统设 测量值． 图４添加数据的框图程序 ２．３．３运行监测 ３结论 进入系统主界面后，运行系统，系统将现场信号 通过传感器和数据采集卡采集到计算机内部，并经过 笔者所设计基于虚拟仪器技术的水处理监测系统 处理将真实值显示在系统界面中．用户可以在整个界 界面友好，交互方便，具有实时多通道监测，连续在线 面实时查看整个系统各个采样点的数据，也可以查看 分析和强大的数据管理和系统管理的功能．利用虚拟 具体某一参数的实时运行曲线．同时，可以进行越限 仪器技术，可以解决传统仪器组成测试系统分析速度 报警．系统监测主界面的整体设计界面友好，操作方 慢、不能连续在线分析以及交互不便等缺点，提高系统 便，很好实现在线实时监测和人机交互功能． 的自动化和智能化程度，适合现代测试技术的要求． ２．３．４历史查询 用户可以对存储的数据，曲线以及报警记录进行 多种方式的查询，并可以导出查询结果，另存为文本 参考文献： 文件．查询部分设计操作比较方便，用户按照界面上 ［１］承慰才，王中甲，孙墨杰，等．电厂化学仪表［Ｍ］．北京： 的要求操作即可． 中国电力出版社，１９９８：４． ２．３．５报表打印 ［２］袁源．虚拟仪器基础教程［Ｍ］．成都：电子科技大学 本系统可以自动生成报表，大致可分为月报表、 出版社，２００２：２２３． ＋ 季度报表和年报表等．打印报表时只要输入报表类型 ［３］李文涛，曹彦红，卜旭芳，等．数据库访问技术的实现及 及时间，单击确定就能完成任务． 应用［Ｊ］．工矿自动化，２０１２（３）：６９—７２． ２．３．６系统管理 ［４］唐亚鹏，侯媛彬．基于ＬａｂＶＩＥＷ的实践教学平台与Ａｃ－ 用户可以查看用户资料，系统日志，设置系统参 ｃｅｓｓ数据库的开发［Ｊ］．计算机技术与发展，２０１１，２１ （５）：１１９—２２２ 数，如：采样时间间隔，存储数据间隔，数据库存储路 ［５］赵桂明，赵质良．在ＬａｂＶＩＥＷ中灵活访问数据库［Ｊ］． 径等．系统根据用户的权限来判断是否允许用户所要 电子测量，２００８（９）：４９—５２． 的操作． Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｐｌａｎｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬａｂＶＩＥＷ ＷＡＮＧ Ｘｕｅ—ｑｉｎｇ，ＬＩ Ｎｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ，Ｈｅｎａｎ ４６７０９９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｐｌａｎｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬａｂＶＩＥＷ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｃａｒｄ ＰＣＩ一６０１４ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉ—ｃｈａｎｎｅｌ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ．Ｉｔ ｃａｌｌｅｄ ＡＤＯ ｗｉｔｈ Ａｃ— ｔｉｖｅＸ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ＬａｂＶＩＥＷ ａｎｄ ｖｉｓｉｔｅｄ ｔｈｅ ｄａｔａｂａｓｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｌａｎｇｕａｇｅ ＳＱＬ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｅｓｔ ｓｙｓ— ｔｅｒｎ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｏｂｖｉｏｕｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，ｃｏｓｔ—ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ，ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＬａｂＶＩＥＷ；ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ＰＣＩ一６０１４
