下位测控机的数据采集、显示及存储回放软件设计
下位机测控服务器系统软件包括接口仪器驱动软件和应用软件两部分。其中，接口仪器驱动程序是完成对某一特定仪器的控制与通信的软件程序集合，是连接上层易用软件和底层软件的纽带和桥梁。每个仪器模块都有自己的软件驱动程序，仪器厂商将其以源码的形式提供给用户，用户在应用程序中调用仪器驱动程序。应用程序包含两方面的程序：实现虚拟面板功能的前面板软件程序和定义测试功能的流程图软件程序。它主要功能是给用户提供操作仪器、显示数据的人机接口；实现数据的采集、分析处理、显示、存储等；并将需要在客户端显示的数据发送到Web服务器，同时从Web服务器接收来自远程客户端的控制命令。
1.1.1数控机床测控软件的结构化设计
本文中数控机床数据采集系统的软件基本结构包括数据采集、数据处理、存储回放及用户界面等几部分。测控软件设计时可以采用面向对象的设计分析方法，通过仔细地规划和设计，使程序结构清晰，便于维护、修改、增加。软件程序结构图如图1所示。
结构化的程序主要包含以下功能模块（结构图见上图1所示）：
①A/D通道校准模块
采集之前对采集通道校准以保证A/D通道的准确度。
②电流采集模块
电流采集模块采用AD转换器的数据采集卡，试验中采集数控机床的消耗电流。
RRBDP软件对采集到的数据进行各种形式的滤波，曲线拟合、平滑等处理。
③传感器校准模块
对电流传感器做标定以确保传感器输出信号尽可能接近真实值。
④激光干涉仪数据模块
通过USB接口通讯，获取干涉仪采集的长度并经过分析后送往其它模块。
⑤摄像头数据采集及显示模块
该模块负责完成视频采集显示和分析数控机床运动情况。
⑥测试数据分析模块
对测试数据进行分析、匹配，建立数学模型并送往曲线显示模块。
⑦实时曲线显示模块
实时显示消耗电流、定位精度以及坐标的关系曲线，采用具有很好的视觉效果的LabVIEW中的XY图来绘制曲线控件驱动。波形直观、精细、易于观察。
⑧波形分析模块
对关系曲线（即波形）依据需要研究的分项进行分析，将分析结果及波形做为输出数据以特定文件格式存储起来。
⑨测试日志记录配置模块
记录试验数控机床的信息、试验次数、试验日期、试验人员以及输出数据文件目录。
⑩历史曲线回放模块及历史数据
导出模块载入以前试验后生成的数据和波形文件并回放出来，确保以前的试验结果可追溯。
1.1.2数据显示与存储回放程序的设计
本章数据显示与存储回放程序设计所需的基础知识包括：数控编程、数控机床操作、电路基础、VC++、C++、Web Service、LabVIEW和测试仪器等。基于以上程序开发结构和基础，设计的各功能模块显示界面如下图2所示：
图1.2是LabVIEW数据实时采集显示界面，软件的操作过程说明如下： （1）AD通道校准是指对采集板卡的计量校准，如果测得模拟量没有在精度要求范围内，软件有自己校准功能。
（2）参数设置界面是按照用户的要求来配置一些参数，比如说位移的起始点、终止点、步长等参数。
（3）测试界面如上图1.2所示，也是软件的主界面，但选择好测试方式后，（硬件部分连接好的情况下）就开始了实时采集与显示。对于采集的数据，测试完毕后，点击保存可以保存到Excel表中，也可以保存成特定格式的数据，在将此数据倒到分析软件中，进行无偿的分析，从而可以进行相应的补偿。但是对于工厂中大量的测试数据数据库是首先存储方式。可以利用LabSQL方式向数据库数据表添加记录，假设数据表为位移Displacement表。具体步骤如下：
①建立与数据库的连接。首先通过ADO Connection Create.vi创建一个Connection对象，然后利用ADO Connection Open.vi建立与数据库的连接。数据库由ADO Connection Open.vi的ConnectionString指定，此参数由前面板的字符串控件提供，如下图1.3所示。
②生成SQL命令，执行命令。在前面板table控件中输入表名，Current和Error控件中输入字段值。在程序框图中使用Format Into String生成SQL命令，将它连接到ADO Connection Execute.vi即可执行，同时可在前面板Command Text控件显示此命令。
③断开与数据库之间的连接。利用ADO Connection Close.vi关闭Connection对象，并使用ADO Connection Destroy.vi删除Connection对象。
（4）历史数据回放界面，可以根据用户需要，按照测试的日期时间打开所需要回放查询的文件。数据回放界面绘制出的相应历史曲线如图1.4所示。
在实时与历史曲线显示部分，趋势曲线能够形象清楚地描绘出现场数据在一段时间内的分布趋势，通过趋势图，操作员可以根据各个现场数据采集点的数据的变化趋势看出各个量的变化情况，且能查看任何历史时刻的数据，供现场操作人员作出适当的处理
为提高系统的开放性，选用了“LabVIEW+OPC”的设计方法。就是用LabVIEW作为上位机监控软件，采用先进的网络通信技术--DataSocket技术，通过OPC服务器接口来实现现场数据共享。这里采用的OPC服务器是Matrikon公司研发的，它作为一中间桥梁，实现了监控软件LabVIEW和现场智能组件之间的数据通信，通过OPC配置项建立与底层设备的数据采集点的一一对应关系。如下图1.6所示：
图1.6是OPC服务器的配置，其中项名Name是用户自己定义的对应于现场的数据采集点，Item Path必须符合OPC服务器与MODBUS协议的语法要求，即“[port].Device. 0~4:”,同时设置该项是读数据还是写数据以及数据的类型、更新时间等等 .
LabVIEW访问OPC的方法有很多种，本文采用的是通过DSC模块中Tag Configuration Editor引擎，建立LabVIEW和OPC服务器的连接。DSC模块使用Tag连接OPC数据项，通过Tag Configuration Editor,可以将DSC的Tag与OPC数据项对应起来，生成。scf文件，相当于LabVIEW的实时数据库，如图1.7所示 | 
