LabVIEW快速入门与工程实例.pdf

工业自动化技术与应用丛书 LabVIEW 快速入门与 工程实例 曹丽英 主 编 秦 波 杨 斌 副主编 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 LabVIEW 是目前广泛使用的虚拟仪器程序设计软件。本书介绍 LabVIEW 的基础知识、设计方法和工程应用，注重理论联系实践。主要内容包括 LabVIEW 的基本概念、软件安装、用户界面、编程环境、数据操作、程序结构、数据类型、图形化显示、文件操作、数字计算和信号分析。此外，结合作者在教学和研究工作中对该软件的使用经验，精选了 LabVIEW 工程应用实例。本书提供了大量的实例和图示说明，内容丰富、论述简洁，突出内容的系统性和实用性，力求使读者能够快速入门并达到基本应用水平。本书主要面向 LabVIEW 的初中级用户，可作为高等院校工科类本科生的教材，也可作为相关工程技术人员和科研工作者的参考书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 LabVIEW 快速入门与工程实例/曹丽英主编.北京：电子工业出版社，2017.4（工业自动化技术与应用丛书）ISBN 978-7-121-31124-6.L .曹 .软件工具程序设计 .TP311.56 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2017）第 057521 号 策划编辑：陈韦凯 责任编辑：万子芬 特约编辑：徐 宏 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：19.25 字数：493 千字 版 次：2017 年 4 月第 1 版 印 次：2017 年 4 月第 1 次印刷 印 数：3 500 册 定价：55.00 元（含 DVD 光盘 1 张）凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：。前 言 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织起来的数据采集系统。虚拟仪器研究涉及的基础理论主要是计算机数据采集和数字信号处理，目前，在这一领域内使用较为广泛的计算机软件是美国 NI 公司的 LabVIEW。虚拟仪器的起源可以追溯到 20 世纪 70 年代，当时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当好的发展。PC 的出现使仪器的计算机化成为可能，甚至在 Microsoft 公司的 Windows 诞生之前，NI 公司已经在 Macintosh 计算机上推出了 LabVIEW 2.0 以前的早期版本。对虚拟仪器和 LabVIEW 长期、系统、有效的研究开发使得 NI 公司成为业界公认的权威。LabVIEW 是图形化开发环境语言，又称 G 语言，结合了图形化编程方式的高性能与灵活性，以及专为测试、测量与自动化控制应用设计的高性能模块及其配置功能，能为数据采集、仪器控制、测量分析与数据显示等各种应用提供必要的开发工具。本书在编写过程中详细介绍了学习 LabVIEW 所要注意的问题，使读者更加深刻地理解各种函数与 VI。本书通过“知识点实例知识点实例”的形式介绍全书内容，以理论构建主干，以实例填补枝蔓，内容丰富全面，充满实战性，有利于读者全面掌握本书所介绍的内容，锻炼实际操作能力。本书主要面向 LabVIEW 的初中级用户，可作为高等院校相关专业的教材和参考书，也可供有关工程技术人员和软件工程师参考。本书由内蒙古科技大学机械工程学院曹丽英担任主编，秦波、杨斌担任副主编，内蒙古科技大学范丽荣、刘文婧、孟智慧、朱文艳、许少峰，以及内蒙古建筑职业技术学院王栓巧参编。各章节具体分工如下：第 1、4 章由刘文婧编写，第 2 章、第 3 章（3.23.4 节）、第 10章由范丽荣编写，第 5 章、第 8 章和第 12 章（12.112.3 节）由孟智慧编写，第 6 章、第 12章（12.4 节）由曹丽英编写，第 7 章和附录 C 由朱文艳编写，第 9 章和第 12 章（12.5 节）由许少峰编写，第 11 章由王栓巧编写，第 3 章（3.1 节）、第 13 章（13.1 节、13.3 节）和附录A、B 由秦波编写，第 13 章（13.2、13.4、13.5 节）由杨斌编写。全书由曹丽英编写大纲，并负责统稿和定稿。LabVIEW 快速入门与工程实例 IV 本书由内蒙古科技大学汪建新教授主审。研究生史兴华、杨左文和张弘玉在资料收集、整理方面做了大量工作，特表示感谢！本书得到了 2015 年度内蒙古科技大学教材建设项目的支持，特表示感谢！由于编者水平有限，书中难免存在疏漏和不足，欢迎广大读者批评指正，编者将不胜感激。主 编 2017 年 2 月 目 录 第 1 章 LabVIEW 入门知识1 1.1 LabVIEW 2013 概述1 1.1.1 LabVIEW 的基本概念 1 1.1.2 LabVIEW 的功能特点 1 1.1.3 LabVIEW 的发展历程 2 1.1.4 LabVIEW 的工程应用 3 1.2 LabVIEW 的安装4 1.2.1 安装环境 4 1.2.2 安装过程 4 1.3 LabVIEW 的使用5 第 2 章 LabVIEW 的用户界面6 2.1 前面板6 2.1.1 数值、布尔、字符串与路径 7 2.1.2 数组 10 2.1.3 簇11 2.1.4 图形 12 2.1.5 三维图形 16 2.1.6 极坐标图 24 2.2 程序框图25 2.3 连线板27 2.4 对象的选择与删除28 2.5 设置对象的位置关系28 2.5.1 对齐关系 28 2.5.2 分布对象 29 2.5.3 改变对象在窗口中的前后次序 29 2.5.4 组合与锁定对象 30 2.5.5 网格布局 30 第 3 章 LabVIEW 的编程环境31 3.1 启动界面和文件管理31 LabVIEW 快速入门与工程实例 VI 3.1.1 新建 VI 31 3.1.2 编辑 VI 图标 32 3.1.3 保存 VI 33 3.1.4 新建文件 33 3.1.5 创建项目 35 3.2 控件选板36 3.2.1 新式控件 36 3.2.2 经典控件 43 3.2.3 银色控件 47 3.2.4 系统控件 51 3.2.5 Express 控件 53 3.3 函数选板、工具选板及选板可见性设置56 3.4 项目浏览器59 第 4 章 程序框图设计基础62 4.1 程序框图结构62 4.2 数学函数与 VI64 4.2.1 数值函数 64 4.2.2 初等与特殊函数 68 4.2.3 函数快捷命令 69 4.3 VI 的设计70 4.3.1 创建 VI 前面板 70 4.3.2 创建程序框图 73 4.3.3 对象连接 74 4.3.4 运行 VI 76 4.3.5 设置图标 77 4.4 调试 VI79 4.5 子 VI82 4.6 性能和内存信息87 4.7 搜索控件、VI 和函数 88 第 5 章 数据操作90 5.1 概述90 5.2 数据类型90 5.2.1 数字型 90 5.2.2 布尔型 93 5.2.3 枚举类型 94 5.2.4 时间类型（Time Stamp）97 5.2.5 变体数据类型（Variant）98 5.2.6 局部变量和全局变量 99 5.3 数据运算101 目 录 VII5.3.1 算术运算 101 5.3.2 关系运算 102 5.3.3 逻辑运算 104 5.3.4 表达式节点 104 第 6 章 程序结构108 6.1 顺序结构108 6.2 循环结构111 6.2.1 For 循环111 6.2.2 While 循环 118 6.3 层次结构121 6.3.1 条件结构 121 6.3.2 事件结构 125 6.3.3 使能结构 129 6.4 公式节点130 6.4.1 复杂公式的实现 130 6.4.2 文本编辑语言的实现 132 6.5 结构函数传递函数134 6.5.1 反馈节点 134 6.5.2 移位寄存器 136 6.6 定时循环139 6.6.1 定时循环和定时顺序结构 139 6.6.2 配置定时循环和定时顺序结构 142 6.7 变量147 6.7.1 局部变量 148 6.7.2 全局变量 149 第 7 章 数组/字符串/簇和矩阵151 7.1 数组151 7.1.1 数组的组成与创建 151 7.1.2 使用循环创建数组 152 7.1.3 数组函数 152 7.2 簇155 7.2.1 簇的组成与创建 155 7.2.2 簇数据的使用 156 7.3 字符串161 7.3.1 字符串控件 163 7.3.2 表格和树形控件 163 7.3.3 字符串函数 164 7.4 矩阵169 第 8 章 图形化显示 170 LabVIEW 快速入门与工程实例 VIII 8.1 波形图170 8.2 波形图表174 8.3 XY 图176 第 9 章 文件操作181 9.1 文件操作的 VI 和函数 181 9.2 文件 I/O 实例 190 第 10 章 属性节点和方法节点193 10.1 属性节点193 10.2 调用节点198 10.3 实例198 第 11 章 数学计算 200 11.1 基本数学函数202 11.2 线性代数203 11.3 曲线拟合204 11.4 插值206 11.5 数值积分与数值微分208 11.6 概率与统计210 11.7 最优化211 11.8 常微分方程213 11.9 几何216 11.10 公式解析217 第 12 章 波形分析219 12.1 波形生成220 12.2 波形调理221 12.3 波形测量222 12.4 信号分析224 12.4.1 信号的时域分析 224 12.4.2 信号的频域分析 233 12.5 信号变换240 12.5.1 信号变换相关的 VI 241 12.5.2 信号变换举例 242 第 13 章 LabVIEW 的应用实例248 13.1 轧机齿轮箱双通道振动数据采集系统设计248 13.1.1 设计目的 248 13.1.2 设计要求 248 13.1.3 设计过程 248 13.2 风机齿轮箱监测与分析系统设计256 目 录 IX13.2.1 设计目的 256 13.2.2 系统的硬件构成 256 13.2.3 系统软件设计 257 13.3 矿井通风机轴承振动和温度监测系统262 13.3.1 系统的总体设计方案 262 13.3.2 前面板设计 263 13.3.3 程序框图设计 265 13.4 温度检测系统设计273 13.4.1 设计目的 273 13.4.2 系统的硬件构成 273 13.5 压力测试系统280 13.5.1 设计目的 280 13.5.2 系统前面板设计 280 13.5.3 系统程序框图设计 282 附录 A LabVIEW 13.0 快捷键汇总288 附录 B 公式节点和表达式节点中的内建函数294 附录 C 公式节点和表达式节点中的数学运算符 296 参考文献297 第 1 章 LabVIEW 入门知识 1第 1 章 LabVIEW 入门知识 1.1 LabVIEW 2013 概述 1.1.1 LabVIEW 的基本概念 LabVIEW 是实验室虚拟仪器集成环境（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）的简称，是美国国家仪器公司（National Instruments,NI）的创新软件产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件开发集成环境，又称 G 语言。与 Visual C+、Delphi、Perl 等基于文本型程序代码的编程语言不同，LabVIEW 采用图形模式的结构框图构建程序代码，因而，在使用这种语言编程时，