基于LabVIEW的工艺料单的管理设计与实现.docx

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基于LabVIEW的工艺料单的管理设计与实现

本科生毕业设计

毕业设计题目

基于LabVIEW的工艺料单的管理设计与实现

学生姓名

所在学院

水利与能源动力工程学院

专业及班级

电气1202

指导教师

陈东雷

完成日期

2016年6月5日

摘要

基于LabVIEW的生产投料单的管理设计与实现是为了大大提高企业的生产效率和减少企业对人力财力的投入，降低企业生产的成本，为企业获取更大的利益。

这套设备的主要功能就是通过系统进行产品生产前各种组成材料的分配和匹配以及在生产过程中对生产过程进行自动化操作，这样就可以减少因为认为失误造成的生产操作的不当行为，减少了生产成本，解放了劳动力，为企业能够占有更大的社会份额提供了保障。

本次毕设主要实现的目标就是讲电脑最为读卡器的上位机，当IC卡经过读卡器刷卡时，通过交换机进入电脑系统，通过LabVIEW编写读卡程序从而对SQL数据库进行操作。

通过对比，若刷卡的卡号在数据库中存在时，那么将在数据库中该卡号对应的信息进行更新和显示；若该卡号为数据库中没有的卡号，通过操作将在数据库中建立新的卡号并显示该卡号对应的信息。

关键词：

虚拟仪器；自动控制；SQL

Abstract

BasedonLabVIEWproductionfeedingasinglemanagementdesignandimplementationistogreatlyimprovetheproductionefficiencyofenterprisesandcompaniestoreduceinvestmentonthehumanandfinancialresources,reducethecostofproductionenterprises,forenterprisestoobtainmorebenefits.Themainfunctionofthissetofequipmentisthroughthesystemofproductspriortoproductioniscomposedofavarietymaterialdistributionandmatchingaswellastheinproductionprocessoftheproductionprocessautomationoperation,sothatyoucanreducebecauseoftheviewthattheerrorscausedbytheproductionandoperationoftheimproperbehavior,reducetheproductioncost,theliberationofthelaborforce,fortheenterprisecanoccupyagreatershareofthesocialsecurity.

ThegraduationdesigntoachievethemaingoalistotellthecomputerismostcardforPC,whentheICcardthroughthecardreadercard,throughtheswitchintocomputersystem,iswrittenbyLabVIEWcardreaderproceduresandtheSQLdatabaseoperation.WhentheICcardnumberfordatabase,theCentralPlainscardnumber,throughtheoperationofthewillonthedatabasecorrespondingtothenumberofinformationdisplay;ifthecardisinthedatabasewithoutnumber,throughtheoperationofthewillinthedatabaseresumenewcardanddisplayinformationcorrespondingtothenumber.

Keywords:

VirtualInstrument;Automatincontrol;SQL.

1.绪论

1.1课题研究的背景

进入21世纪，各行各业都在迅猛发展，人们在物质生活和精神生活层次的追求也越来越大。

由此，为了迎合社会的发展和人们的需求，不断提高产品的生产效率，降低生产成本，成为了决定该企业是否紧跟社会发展和获取更大利润的关键。

正所谓需求决定供给，因为是人们对物质生活要求的不断提高，企业为了提高竞争力，生产自动化已成为当今社会无法更改的趋势，为了必定是大有发展。

1.2课题研究的现状

随着人们对科学的不断研究，现今在生产模式和生产效率上相对于过去已经有了很大的提高。

例如各种动物饲料的生产，对比与过去仅仅靠人工的生产，现如今这种生产方式已远远满足不了市场的需求。

通过生产自动化可以更加准确的控制各种组成原材料的配比，在生产过程中可以随时监督，以防出现操作失误。

基于LabVIEW的生产投料单的管理设计与实现是为了大大提高企业的生产效率和减少企业对人力财力的投入，降低企业生产的成本，为企业获取更大的利益。

这套设备的主要功能就是通过系统进行产品生产前各种组成材料的分配和匹配以及在生产过程中对生产过程进行自动化操作，这样就可以减少因为认为失误造成的生产操作的不当行为，减少了生产成本，解放了劳动力，为企业能够占有更大的社会份额提供了保障。

1.3课题研究的目的和意义

为了更加适应社会的发展，过去的那种传统生产方式已经越来越无法满足生产的需要。

现在的生产方式要求更加简洁、安全和方便。

本次毕设研究的最终目标就是操作人员只需要通过IC卡进行刷卡进而识别对应的卡号信息和生产流程，剩下的工作将直接有机械完成。

这种由机械完成后续操作的方式极大的解放了生产力，降低了生产成本，减少了生产时间，为企业获得了更大的利润。

同时这种方式可以有效的减少人为失误造成的操作不当，并且由于这种方式的操作过程是先通过刷卡来确定操作流程，所以一旦发现操作失误，可以很快的确定操作失误人，对比与过去要通过一系列的调查才可以确定，这样明显提高了企业的管理力度和执行效率。

本次毕设主要实现的目标就是讲电脑最为读卡器的上位机，当IC卡经过读卡器刷卡时，通过交换机进入电脑系统，通过LabVIEW编写读卡程序从而对SQL数据库进行操作。

通过对比，若刷卡的卡号在数据库中存在时，那么将在数据库中该卡号对应的信息进行更新和显示；若该卡号为数据库中没有的卡号，通过操作将在数据库中建立新的卡号并显示该卡号对应的信息。

1.4课题研究的主要内容

本课题研究的主要内容：

（1）创建数据库

使用SQL软件来创建新的数据库，用于后续对数据库的表中的数据的读取和写入；

（2）创建UDL文件

用于链接数据库和LabVIEW中的程序；

（3）刷卡程序（消费者）

通过该程序将卡号信息输入系统并在前面板中显示；

（4）刷卡程序（生产者）

即UDP协议，又称用户数据报协议；

（5）数据库读取程序

通过该程序从数据库中读取对应卡号中的信息并在前面板中显示；

（6）数据库更新写入程序

通过该程序对卡号进行对比看数据库中是否存在相同的卡号，从而确定是否要写入新的卡号信息。

2.LabVIEW2014介绍

2.1虚拟仪器

2.1.1虚拟仪器的概念

虚拟仪器（VirtualInstrument，缩写为VI）是基于计算机基础上的仪器，是将仪器模拟入计算机，通过使用常用的计算机硬件和操作系统，最终实现各种仪器的功能。

下图为虚拟仪器和传统仪器的比较：

2.1.2LabVIEW的简介

LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering）是美国国家仪器公司（NationalInstruments，NI）开发的一种图形化的编程语言。

图形化的程序语言，又称为“Ｇ”语言。

使用该软件进行编程时，不需要编写相应的程序代码，可以直接在程序框图中使用流程图，相对于使用程序代码的编辑方式，这样更加简明清晰，逻辑性更强，可以有效的提高编辑速度，同时也便于检查错误处，大大提高了效率。

LabVIEW和虚拟仪器在物理实验中的应用：

（1）通过对学生进行LabVIEW软件操作和虚拟仪器的相关知识的学习，这样可以为他们以后从事相关工作提供帮助。

（2）相比于过去的测量方法，使用该软件可以直接进行自动化操作，大大提高了实验效率，实验结果也更加准确。

（3）通过设置各种参数和接口，我们可以把计算机和实验室的各种测量仪器仪表连接起来，设计出具有更加强大功能的系统。

2.1.2LabVIEW应用程序的构成

先双击LabVIEW的快捷图标，然后会出现启动画面，再单击其中的文件选项，点击“新建”就打开一个新的LabVIEW程序，该程序由前面板（panel）和流程图（diagram）两部分组成。

其启动界面如图：

图2-1LabVIEW启动界面

（1）前面板窗口

前面板窗口是图形化的用户界面，相当于虚拟仪器中仪器的操作面板，通过它可以将用户和编写好的程序连接起来。

用户可以直接在前面板中输入对应的数据，也可以直接在前面板观察最终的显示结果。

图2-2前面板窗口

（2）流程图窗口

流程图窗口提供的是VI的图形化源程序，相当于虚拟仪器中仪器的内部结构。

不同于传统的程序代码编辑，在该窗口中我们直接使用的是流程图式的编辑。

这样的操作更加简单明了，为程序的编辑提供了很大的便利。

如图×所示的示波器流程图，上面包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。

图2-3示波器流程图

LabVIEW中除了有前面板和程序框图两大主体，还有操作面板，其中包括工具选项板、控件选项板和函数选项板。

（1）控制选项板：

该选板只能在前面板窗口中使用，点击前面板窗口Windows→ShowControlsPalette选项可以直接打开，或者在前面板窗口中任意空白处直接单击右键打开。

该选项板是为了在前面板中设置控制对象来显示系统最终需要显示的各个输入和射出的结果。

其中模块图标中又有很多子选项板，可以根据需要单击模块图标访问相应的子选项板。

图2-4控件选板

（2）函数选项板：

该选板只能在流程图窗口中使用，和控件选板一样，打开该选板既可以通过点击流程图窗口的Window→ShowFunctionsPalette这种方式打开，也可以直接在路程图面板中任意右键单击这种方式打开。

该选项板是为了在程序框图中提供创建流程图的各种工具。

和控制选板的使用方式非常相像，同样可以在模块图标右上角中找到多种子选项板，可以根据需要单击模块图标来访问相应的子选项板。

提示：

LabVIEW中，你可以随时获得帮助。

在流程图窗口上方中找到“帮助”选项，在打开“即时帮助”就可以了。

在阅读程序框图时，有不懂的地方就讲鼠标移到该地方，那么就会再窗口上对该对象进行解析，为用户提供帮助。

图2-5函数选板

（3）工具选项板：

可以直接通过Windows→ShowToolsPalette打开和关闭，从而对系统进行各种操作编辑。

2.1.3LabVIEW应用程序的结构

1.循环结构

LabVIEW给大家提供了两种循环结构：

一个是For循环，另一个是While循环。

二者都在Functions→Structures下。

For循环结构

如下图：

N的含义是循环次数，i的含义是循环计数，循环过程是i从0一直执行到N－1方结束。

要建立一个循环结构，第一步我们从Functions->Structures中选中For结构对象，第二步，我们移动循环对象使之包含在循环结构中，若势操作失误，也可以直接将操作失误的对象移出循环结构。

图2-6For循环结构

While循环结构

如下图：

该图标中右下角带箭头的小图标是用来输入循环条件的，当条件为“真”时，该结构将进入下一次的循环中；若条件为“假”，那么该循环直接结束，程序进入下一个操作步骤。

Whine循环结构的数据传递：

如果系统需要有某些数据在循环结构的内外传输时，我们可以将循环体内的端子和循环体外的端子直接连接起来，形成一个传输通道。

同时，在程序的循环执行期间，该通道不能对数据进行传输，只能等到循环条件达不到，循环操作结束时，才能将最终的循环结果进行输出。

图2-7While循环结构

2.Case结构

图一图二图三

与其他的传统程序编辑一样，LabVIEW同样提供了Case结构。

在图一中，左边带有一个问号的小方框是为了连接case结构选择端的值的，如图二图三，若该结构连接的是代数值，那么上边框内显示的是数字，若该结构连接的是逻辑型，那么上边框内显示的是trueorfalse两种条件。

同样，每次Case结构仅能显示一个子图，若要选择不同的子图，只需要点击上边框中的箭头即可进行选择。

该结构数据的输入输出与上述的循环结构是一样的，只是我们在使用该结构时需要输入判断真假的条件才可以输入相应的数据。

3.顺序结构

顾名思义，顺序结构就是按照设定的顺序进行依次执行的结构。

如下图：

我们可以通过AddFrameAfter、AddFrameBefore两选项来生成新的标号（其对应了新的一个子图）如右边的图形所示。

虽然每个子图都不一样，但这些子图都必须按照设定的顺序依次进行运行，并且每次都只能显示其中的一个子图。

数据的输入输出使用的也是我们之前编辑好的隧道。

同循环结构一样，该结构每次也只能通过隧道处理一个数据，所以要想输出结果也只能等到该顺序结构运行完毕后才能得到最终的输出结果。

图2-8顺序结构

2.1.4虚拟仪器的组成及类型

虚拟仪器系统是模拟的现实中真实仪器的功能而编辑出的系统。

它的结构框图2-1

图2-9虚拟仪器体系结构框

2.1.5LabVIEW2014的编程环境的改进

labview2014对LabVIEW编程环境进行了以下改进：

1）解决由于缺失子VI引起的错误

在labview2014中，不同于过去的labview软件的各个版本，我们可以直接使用其中的错误列表窗口或即时帮助窗口来确定程序中缺失的子VI位置。

在过去的LabVIEW的各个版本中，其中的错误列表窗口虽然可以明确显示程序中缺失了某一个子VI，但是却指示不出关于缺失的子VI的具体信息。

而在最新的LabVIEW2014版本中，错误列表窗口和即时帮助窗口将会提供缺失子VI的具体信息，以便于用户可以快速的发现程序的缺失，从而进行改正和补充。

2）检查和更新自定义类型实例

在过去的labview2013及更早版本中，我们在编辑程序的过程中，对某一自定义类型进行修改后，若该自定义类型更新实例后，系统很可能造成对该自定义类型实例默认值的缺失或保存错误。

在LabVIEW2014版本中，就改进了一个版本错误。

在该版本中，即使自定义类型进行更新，原有的实例默认值同样也会被正确的保存下来。

2.2DatabaseConnectivity工具包

本次设计的要求是基于LabVIEW的生产投料单的设计与实现，在使用LabVIEW编

程的时候需要自定义的工具包是DatabaseConnectivity工具包。

通过对该工具包的使用可以对数据库中的数据进行打开、选择、筛选、更新、删除等操作。

具体的见database工具函数选版图2-2；

图2-10database函数选版

3.SQLServer2008R2数据库

3.1SQLServer2008R2的介绍

3.1.1SQLServer2008R2的体系结构

本此毕业设计中所使用的是SQL版本是Server2008R2，它的体系结构就是指该版本的各个组成部分以及这些组成部分之间的功能和关系的描述。

MicrosoftSQLServer2008R2系统由4个部分组成，分别是:

数据库引擎、AnalysisServices、ReportingServices和IntegrationServices。

1．数据库引擎

数据库引擎的主要作用是存储、处理和保护数据。

我们可以通过数据库引擎来完成对新的数据库的创建和对已有数据库中的各种数据的查询和访问等各个操作，从而满足各家公司对需要对大量数据进行处理的需求。

同时，我们还可以对访问数据库的权限进行设置，来确保数据库中的数据的安全性和保密性。

2．分析服务

分析服务（AnalysisServices）是本软件的一种核心组件服务，它的主要功能是对来自多个数据源的大量数据进行处理、分析和数据挖掘。

另外，本功能还可以和其他的商业软件进行连接，从而提高一项大型的联机的数据服务。

我们可以通过使用本服务来对来自多个数据源或者数据结构的大量数据进行设计、创建和管理，经过处理和分析，最终这些数据将会被存储在计算机内的一个大型的统一逻辑模型中。

本服务的基础功能就是对数据的处理和分析，所以经过对大量数据的处理，可以为企业提供一份更加简洁、专业性更强、说服力更大的报告，从而可以极大的减少数据处理时间，为企业节约了成本，提高了工作效率。

尤其针对金融行业，该项服务发挥了重要的作用。

3．集成服务

IntegrationServices集成服务（SSIS）是一个为数据进行集成的平台，它的主要功能就是负责完成对提高的有关数据的提取、转换和加载以及其他的操作。

比如，对AnalysisServices来说，数据库引擎本身就是一个重要的数据源，而IntegrationServices的主要目标就是将来自数据源的各种数据进行处理再传送到AnalysisServices中来再次进行各种分析处理。

而且，本服务还可以处理来自多个不同数据源的数据，例如本次毕设系统要用到的SQLServer和Oracle、Excel等。

4．复制

本功能可以在多个数据库之间进行数据复制以及将数据再发送给对应的数据源。

同时为了保证数据的一致性，对数据的处理在多个数据库之间都是同步操作的。

另外，我们还可以通过此功能将数据经过网络发送给其他的用户对象。

SQLServer2008R2提供了三种不同功能的复制类型：

事务复制、合并复制和快照复制，通过这三种功能，我们可以对数据进行多种处理并保持数据的同步和一致性。

5．报表服务

ReportingServices报表服务（SSRS）是本软件设计的一种基于服务器的报表平台，它的主要功能就是提供大量来自不同数据源的综合数据报表。

其中包含了处理组件和一整套对各种报表进行创建和管理的工具，另外，本功能还允许开发人员在自定义应用程序中的编辑的集成和扩展数据以及报表处理的应用程序编程接口API，然后自己创建各种功能不同、类型多样的报表。

同时也可以根据用户的需求到对应的报表中进行查找和修改。

6．通知服务

本服务的功能就是通过应用程序给用户发送关于最新开发的新软件功能的通知，以便于用户对软件的开发和最新功能有更深的认识。

同时，本平台也可以由公司生产一些个性化的通知发送给用户，和用户之间建立友好的互动关系。

还可以接受由用户发送给公司的信息，以便于双方的沟通交流。

7．全文搜索

本功能就是根据用户的要求从而对文件中符合该要求的内容进行搜索查询。

其中要求搜索的内容形式多样，可以是纯字符组成的数据，也可以是单个的某个字词或短语，或者是由某个字词或短语组成的多种形式。

相对于用眼力来进行搜索所需的东西，本服务无疑使用起来更加快捷方便，可以大量节省用户的时间，而且还是多种组合方式的搜索。

另外，本软件还提供了企业级的搜索功能，可以让操作人员在企业的数据库中进行操作，极大的方便了操作人员，在社会上很受欢迎。

3.1.2SQLServer2008R2的优点

1．保护数据库查询

本版本可以对数据库进行权限设置，可以加密。

这样无疑保护了数据库中的数据不会被他人浏览，增加了安全性。

2．为服务器管理操作节省时间

不同于以往的Script管理，本软件采用了一种PolicyBased来管理Framework，这样在对服务器的管理上面节省了很多时间。

3．增加应用程序稳定性

本软件为了提供对程序更高的稳定性，在系统中加入了额外CPU或提供另外的内存从而达到不会影响应用程序的功能。

4．系统执行效能最佳化

本软件加入了自动收集可用数据的功能，然后将收集的数据存储在一个专门开辟的容器中，并自动生成一个管理报表，从而可以让管理员对数据库更加熟悉和更方便与管理操作。

3.1.3SQLServer2008R2使用流程

（1）创建SQLsever身份验证

在安装完SQL2008R2，打开图标会出现启动界面，接着会出现如图3-1的图，在界面中我们首次登陆需要选择服务器类型----数据库引擎，服务器名字--本机名字。

同时在选择身份验证时候选择windows身份认证，点击连接后会显示连接到服务器，这时候就可以自己创建登录名。

图3-1SQL2008R2的连接服务器界面

在与其他的服务器进行连接的时候需要与对方的机器连接到一起，这就要求我们自己建立新的登录名和密码，并以此登录名和密码与对方的机器进行数据的传输，这就是我们所说的SQLsever身份验证。

建立新的登录名的过程见下图3-2，在建立登录名时选择SQLsever身份验证时候，默认登录名为sa,密码是123456.最后点击确定，这样新的验证就建立好了，断开服务器，重新连接选择SQLsever身份验证方法，输入刚刚建立的登录名与密码，并由此连接到服务器，这样对方的操作人员就可以用创建的登录名来访问我的数据库，进行通信或者数据的传输。

图3-2SQL登录名建立流程

（2）数据库节点

我们可以通过操作节点让资源管理器更加简洁明了，更方便与浏览。

节点见下图3-3,并对其做详细的节点介绍。

A.数据库：

可以连接到SQLServer中的系统数据库和用户数据库。

B.安全性：

显示能连接到SQLServer上的SQLServer登录名列表。

C.服务器对象：

可以通过该选项将本地服务器和远程服务器进行连接起来。

D.复制：

可以进行多个数据源直接数据的传送。

将一个数据源中的数据传送到另一个数据源中。

E.管理：

对于软件平时的维护进行记载，形成一份关于使用消息的日志，以便于对软件出现故障问题时，可以通过观看日志来确定故障原因进而解决故障。

F.NotificationServices：

将软件的一些数据变化传送到外界，以便于用户进一步对软件的最新变化进行了解，从而可以更好使用该软件。

G.SQLServer代理：

对在某些时间对该软件进行的操作情况发送给操作员。

用户可以在该节点了解操作运行的成功与否，从而决定下一步的计划。

图3-3SQL节点介绍

3.2SQL添加数据库及表格操作

3.2.1数据库的添加

在S