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  庄寿全 2013-09-15 00:00:00

  还不给分!

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  万年中巫窒 2013-09-15 00:00:00

  ISA 总线比VEM 总线传送的速度快.稳定好

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  郑小郑晶小晶 2013-09-15 00:00:00

  1 总线与仪器的发展 当今信息时代Z重要的是对信息的采集、传输、存贮与处理。仪器仪表作为测控系统的主要信息来源与基本手段，数字计算机与仪器、仪表之间实现连接与通信的结构单元――总线的进步，已成为仪器仪表发展的主要标志，由此产生了一系列标准接口总线的变迁。 CAMAC（Computer Automated Measure and Control）是70年代的一种典型测试系统的连接方式，它将各种仪器和接口功能的组件插在标准机箱中，通过数据总线实现连接和通信。但因其功能的局限性，如数据线与当前32位不匹配（24位），模块智能化程度低，软件功能不强，编程繁琐以及电源的电磁兼容性、抗振散热不理想等一系列缺点，限制了系统可靠性的提高。使其逐步被由计算机控制的、有较高传输速率的通用接口总线GPIB（General Purpose Interface Bus）所取代。从此，仪器、仪表从单纯的接收、测试方式转变为数字化的控制、分析、处理、计算与显示输出等多功能应用，从仪器个别电量的测量变为全系统特征参数的系统测量，并在传统时域、频域测量之外加上数据域（data domain）的测试。从而利用计算机软硬件资源，使电子测量由独立的手工操作向组成大规模自动测试系统方向迈进。 在此基础上，NI公司利用HS488协议，使GPIB的数据传输速率提高到ISA总线的1.6Mbps和EISA总线的3.4Mbps，Z高达8Mbps。并在吸取CAMAC、GPIB以及工业微机标准总线VME的全部优点后，增加了零槽模块功能、配电、冷却和电磁兼容一系列新特性，推出当今国际上开放式模块系统的新标准总线VXI（VEM Extension for Instrumentation）。 VXI系统一出现就与GPIB有着密切的联系，插于通用计算机的MXI接口板，用MXI电缆NI-VXI/VISA驱动程序与位于VXI零槽的VXI-MXI的模块结合起来成为多系统扩展接口总线，实现多个VXI机箱间的32位数据交互。由于它可直接映射VXI内存空间，从而在提高数据传输速率方面发挥了强大作用。 NI公司还推出一种既具有VXI系统控制功能，又具有一台通用PC全部功能的嵌入式控制器，并进一步应用于VXI自动测试网络的建立。 该公司还开发出一种被誉为“科学家与工程师的语言”的图形化编程平台――LABVIEW，使各领域的专业工程师通过定义和连接代表各种功能模块的图标，从而可方便迅速地建立高水平的应用程序。它由人机界面视窗、方块图视窗及各种工具箱组成，并提供大量针对测试测量和过程控制的仪器面板中的控制对象，使用户可控制编辑器，将现有控制对象修改成适合自己工作领域的控制对象。还可在源代码中的数据流连线上设置探针，在程序运行过程中观察数据流的变化。对用户更为有利的是可调用它所存贮的大量基本函数、字符串函数、文件I/O到高级数字信号处理函数和分析库，以及世界上50多家知名厂商的600多种GPIB仪器、串行口仪器、VXI仪器CAMAC设备的驱动程序，极其方便地帮助组建具有TCP/IP、VDP网络与VI应用系统通信能力和具备利用E-mail、FTP、Web等能力的Internet工具箱的应用系统。 2 虚拟仪器（VI）及其智能化 当前，在各行各业科研、生产领域中，由硬件的软件化、软件的模块化而产生的虚拟仪器（Virtual Instrument， 缩写为VI）因其灵活、GX、易用等一系列优异特性，使其应用范围日益广泛。特别在PLC控制或驱动器的设计中，人们应用指令代替传统的继电器，在通用计算机上安装一组软件或硬件，使用者就如同操作一台自己设计的传统电子仪器。在虚拟系统中，硬件Z终只是用于解决信号的输入、输出，特别是对于传感元件，主要依靠计算机软件完成各相应组件的功能，软件成了仪器组成的关键部件，“软件就是仪器”成为对虚拟仪器的形象描述。通过修改软件，可方便地增减仪器系统的功能和规模，虚拟仪器与传统仪器的比较，见表1。 表1 目前较为常用的虚拟仪器系统是数据采集系统、GPIB系统、VXI系统（VME在仪器系统领域的扩展）以及它们之间的任意组合。 国内外智能虚拟仪器IVI（Intelligent Virtual Instruments）正在蓬勃兴起。例如IVI应用一系列在人机交互作用下自动生成仪器驱动器代码，自动完成各种状态检查，发现编程错误。可根据用户需要，随意切换各种模式，并在“正常”状态下自动实现多线程同时安全、高速运行，并行测试。且可在强大的仿真功能支持下，不必连接实际仪器，开发测试程序。 又如结合计算机与专用集成电路（ASIC）优点的可重构计算机，不仅可根据不同的计算任务，对大量的可编程逻辑单元阵列（FPGA）作出灵活的相应配置，而且通过指令级、地特级、流水线级以致任务级的并行计算，使运行速度达通用计算机的数百倍以上。更可随机按需高速、远程联系网络上各类仪器，从而为当今电子商务等网络服务的迅速发展以及科技、经济的化发展创造了高速、GX和便捷的优越条件。 3 自动测试仪器系统的网络化连接、测量与控制 将仪器与计算机组成网络，可以将各自的资源和潜力得以充分发挥、灵活调用和合理配置。产生1+1>2的组合优势。例如目前连接到Web的数字万用表和示波器，通过因特网读取仪器测量值，使用分布式数据采集系统代替过去单独使用的数据采集设备，甚至可以跨越以太网或其它网络采集数据，实施远程测量。 网络化的测量环境将每台网上计算机和仪器仪表有机地联系在一起。例如在某地采集数据后送往另一需要这些数据的地方，把相同数据按需拷贝多份送往各需要部门；或者定期将测量结果送往远方数据库保存，供需要时随时调用。即使身处异地的不同用户，也可以同时对同一过程进行监控。 接入网络的仪器仪表与计算机软硬件资源、性能差别很大，有的硬盘容量大，有的内存容量宽裕，有些处理器性能优越等。然而一旦组成网络环境，即可对不同的计算机分配不同的任务，不同功能的仪器统一调用，从而使测量系统的性能达到Z佳，区别轻重缓急和位置远近统一合理调配，及时应用。人们目前可以控制仪器设备在网上任何地点进行数据采集、分析和显示，Ethernet(以太网)能把各种性能的计算机和各种功能的仪器仪表Z有效地连接到同一网络中，以至连接到因特网上，RS232、RS486以及IEEE1394等也可以串行方式将各种仪器与计算机连入串行网络，充分发挥它们各自在通信方面的优势，也可应用局域网（LAN）连接各个自动测试系统，用GPIB-LAN控制多个自动测试系统或用GPIB-LAN控制器（GPIB-ENET）将使用TCP/IP的计算机转换为一个GPIB的讲者/听者/控者，实现完全的GPIB控制器功能和基于以太网的TCP/IP协议。 4 仪器仪表全面智能化 仪器与测量技术和计算机技术的结合，大大提高了测量的精度与自动化水平，随着虚拟仪器的迅猛发展与网络化系统资源的统一优化，为仪器仪表智能化水平的迅速提高，创造了更加优越的条件。融合了计算机、通信和控制（简称3C）技术的现场总线仪器仪表具有智能化测控功能和开放的通信接口，现场总线分布式控制系统将现场实时实地分散完成测量与控制任务，由上位机完成复杂的优化运算、监督和管理，遵循开放的通信标准，实现现场仪器之间，现场仪器与上位机之间高速通信联系，上位机通过网络接口与企业局域网相连，从而实现高度统一、完全集成的企业自动化信息系统，再经由因特网实现化连网，获得信息、资源Z优化合理调配与共享。 多媒体技术使人机交互界面更加自然、方便、密切，更加强了计算机信息、规则与人脑知识的迅速、密切的交流、补充，特别是虚拟仪器的软件化、模块化，使仪器仪表可根据人的需求，自动、迅速地修改其构成。随着其智能化水平的提高，虚拟现实技术使人脑更深入、更细微地体验对客观规律的认识，纠正经验认识的偏差，更准确地认识利用客观规律，改造客观世界，为人类利益服务。 人们更可利用人工神经网络的自学习、自适应、自组织、并行处理、分布存贮、联想记忆、反馈求精、黑箱映射、权值平衡、动态逼近以及全息容错防失等一系列独特的优越性，使仪器测控系统智能化水平获得更大的提高。 除此之外，当今的智能科技已是分支林立，蓬勃发展。除了神经网络之外，还有模糊逻辑、遗传算法、专家系统、仿人智能、粗糙集理论、物元可拓方法、知识工程、模式识别、定性控制、小波分析、分形系统、混沌理论、数据融合技术等，它们都将使仪器仪表的测控网络系统的智能化提升到一个全新境界。展望仪器仪表产业的明天，必将更加光辉灿烂，ZG必将在仪器仪表的虚拟化、网络化、智能化方面为人类作出更大的贡献！

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