在LabVIEW中利用ActiveX技術(shù)訪(fǎng)問(wèn)數據庫

1 引言
虛擬儀器(VI—Virtual Instrumentation)是指通過(guò)應用程序將通用計算機與功能化硬件結合起來(lái)，用戶(hù)可通過(guò)友好的圖形界面來(lái)操作這臺計算機，就像在操作自己定義、自己設計的一臺單個(gè)儀器一樣，從而完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數據存儲等。
LabVIEW是當前虛擬儀器的主要開(kāi)發(fā)工具之一，它是NI(National Instruments)公司開(kāi)發(fā)的一種高效的圖形化編程工具，是一個(gè)標準的數據采集和儀器控制軟件，它集開(kāi)發(fā)、調試和運行于一體，目前通用的最新版本為LabVIEW7．0。LabVIEW集成了與滿(mǎn)足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數據采集卡通訊的全部功能。它還內置了便于應用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數。這是一個(gè)功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬測量和控制儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都生動(dòng)有趣。隨著(zhù)LabVIEW越來(lái)越多地用于數據采集及分析、儀器和控制、測試測量及過(guò)程監控和控制等領(lǐng)域，對測量數據進(jìn)行存儲、分析是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節，這其中要涉及到對測量數據的讀寫(xiě)操作?，F有的Lab- VIEW版本中還沒(méi)有提供與通用數據庫直接接口的方法[1]，這一問(wèn)題可以采用以下幾種辦法解決：
1)采用其他編程語(yǔ)言編寫(xiě)動(dòng)態(tài)鏈接庫DLL訪(fǎng)問(wèn)數據庫，并在LabVIEW中調用此DLL與數據庫進(jìn)行連接；
2)利用中間文件存取數據，先將數據存入文件中，在一定的時(shí)刻或者需要時(shí)再將數據導入到數據庫中。這種方法實(shí)現比較簡(jiǎn)單，但是需要單獨的軟件對數據文件導入導出；
3)LabVIEW中包含了大量的ActiveX對象，其中包含了ADO(ActiveX Data Obiects)接口的各種對象，可以利用ADO的接口進(jìn)行數據庫的訪(fǎng)問(wèn)；
4)使用NI公司的SQL ToolKit for LabVIEW附加工具包與數據庫連接；[2]
第一種方法的工作量較大；第二種方法不能對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)的存??；第三種方法通用性和靈活性欠佳；而第四種方法該工具包需單獨購買(mǎi)且價(jià)格昂貴。為了解決上述這些問(wèn)題，我們采用Premise Development公司的Chris Roth和Jeffrey Travis開(kāi)發(fā)的免費的LabVIEW數據庫支持VI—LabSQL來(lái)完善整個(gè)系統的數據庫功能。它將復雜的底層 ADO及SQL操作封裝成一系列的LabsQL VIs， LabSQL的優(yōu)點(diǎn)是易于理解，不熟悉SQL語(yǔ)言的用戶(hù)也可以很容易地使用，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程，就可以在LabVIEW中實(shí)現數據庫訪(fǎng)問(wèn)。利用 LabSQL幾乎可以訪(fǎng)問(wèn)任何類(lèi)型的數據庫，簡(jiǎn)單易用。另外，Microsoft ADO控件具有遠程數據庫訪(fǎng)問(wèn)的功能，但是LabSQL并沒(méi)有開(kāi)發(fā)這一部分，要在LabVIEW中實(shí)現遠程數據庫的訪(fǎng)問(wèn)，還需再結合LabVIEW中包含的ADO接口對象進(jìn)行再開(kāi)發(fā)。
2 訪(fǎng)問(wèn)遠程數據庫的步驟
一般而言，對遠程數據庫的操作有以下幾步。
1)在服務(wù)器上建立網(wǎng)絡(luò )數據庫：
選擇一種客戶(hù)/月艮務(wù)器體系結構的數據庫軟件，分別安裝在客戶(hù)端和服務(wù)器端。
2)連接數據庫：
應用程序是通過(guò)“連接”訪(fǎng)問(wèn)數據源，連接是交換數據所必需的環(huán)境。所以，創(chuàng )建“Connection”對象是所有數據庫操作的必需的第一步驟。
3)執行SQL指令：
通過(guò)已經(jīng)建立的連接發(fā)出的SQL指令可以用某種方式來(lái)操作數據源。Microsoft ADO的Com mand對象，Connection對象以及Recordset對象都提供有執行SQL指令的方法，依據具體情況具體選擇對象。
4)處理結果：
檢索到的數據有需要加以處理的則通過(guò)各種需要的算法加以處理。
5)關(guān)閉連接：
執行完任務(wù)后，必需切斷與數據庫資源的連接，釋放任何屬于連接的資源，關(guān)閉任何從屬對象，因為它使用了服務(wù)器的資源，如果不釋放的話(huà)將導致服務(wù)器資源浪費并影響服務(wù)器性能[3]。
Oracle是以高級結構化查詢(xún)語(yǔ)言(SQL)為基礎的大型關(guān)系數據庫，通俗地講它是用方便邏輯管理的語(yǔ)言操縱大量有規律數據的集合，是目前最流行的客戶(hù)/服務(wù)器(CLIENT/SERVER)體系結構的數據庫之一，也是目前技術(shù)比較領(lǐng)先、應用非常廣泛的一個(gè)商業(yè)數據庫產(chǎn)品。所以我們選擇Oracle來(lái)搭建所需的網(wǎng)絡(luò )數據庫。數據庫管理大部分是對數據的查詢(xún)、插入、修改和刪除等操作的綜合應用。
在運行LabVIEW程序的應用程序服務(wù)器上，假設已經(jīng)安裝了Oracle客戶(hù)端，并連接數據庫服務(wù)器上的遠程數據庫成功，通過(guò)Windows控制面板中管理工具里面的“數據源(ODBC)”來(lái)創(chuàng )建 ODBC數據源，設置系統DSN(數據源名稱(chēng))為loginoracle，驅動(dòng)程序選擇Microsoft ODBC for Oracle。設置成功后我們就可以像訪(fǎng)問(wèn)本地數據庫一樣訪(fǎng)問(wèn)遠程數據庫了。
3 應用實(shí)例
以下，我們就結合一個(gè)具體的應用實(shí)例說(shuō)明如何在LabVIEW環(huán)境中實(shí)現對遠程O(píng)racle數據庫的訪(fǎng)問(wèn)。
我們建立了一個(gè)校園網(wǎng)虛擬實(shí)驗室，將我?？刂葡档倪^(guò)程控制實(shí)驗室的液位過(guò)程控制實(shí)驗搬到了網(wǎng)站上，學(xué)生和老師在宿舍就可以遠程監視并控制其運行狀態(tài)，但是實(shí)驗裝置并不是隨時(shí)打開(kāi)的，我們需要將它的歷史狀態(tài)保存在數據庫中，以便在未打開(kāi)裝置的情況下通過(guò)歷史數據顯示數據采集曲線(xiàn)，因此我們在數據庫服務(wù)器上建了一個(gè)Wave-form表，將液位高度數據和控制器輸出電壓數據保存在其中，我們就對這個(gè)表進(jìn)行相關(guān)的操作。
先簡(jiǎn)要介紹一下本實(shí)驗裝置的工作原理。
過(guò)程控制實(shí)驗室引進(jìn)英國FeedBack公司開(kāi)發(fā)的PROCON(PROcess CONtroller)38系列綜合實(shí)驗裝置，它是處理過(guò)程控制問(wèn)題一個(gè)完整的組合程序。它包括相關(guān)的硬件過(guò)程控制裝置，監視器和接口設備，一個(gè)工業(yè)標準控制器，并且附帶指導手冊和軟件。在本課題中我們用LabVIEW7．0軟件取代PROCON 38系列系統的工業(yè)標準控制器，搭建自己的控制平臺。我們選用了一塊I/V轉換芯片RCV420，一塊V/I轉換芯片XTRll0，一塊NI公司出產(chǎn)的PCI-6014E系列數據采集卡和一臺微機。
PROCON38系列系統水箱的浮子式液位計采集到的0 - 5V電壓液位信號被過(guò)程接口(PI)轉換為一個(gè)4 - 20毫安的電流信號，我們通過(guò)一個(gè)I/V轉換電路將其還原成0—5V的電壓信號，用NI公司的PCI - 6014數據采集卡采集進(jìn)來(lái)，進(jìn)行控制算法的處理后再通過(guò)該數據采集卡輸出0 - 5V的電壓控制信號，接著(zhù)通過(guò)一個(gè)V/I轉換電路轉換成4- 20毫安的電流信號，控制伺服閥的開(kāi)閉，4毫安時(shí)閥門(mén)全閉，20毫安時(shí)閥門(mén)全開(kāi)，通過(guò)控制進(jìn)水量來(lái)控制水箱中的液位?？刂扑惴ㄎ覀儾捎玫氖?PID控制，直接調用仿真工具箱里的PID工具包。具體程序設計如下面程序框圖2所示。
訪(fǎng)問(wèn)數據庫信息的第一步應該是與數據庫建立連接，LabSQL中的Connection VIs就能夠實(shí)現這個(gè)目的，首先利用ADO Connection Create．vi創(chuàng )建一個(gè)Connection對象，然后利用ADO Connection Open．vi建立與數據庫的連接。但是ADO Connec tion Open．vi只能設置DSN，而網(wǎng)絡(luò )數據庫為了安全起見(jiàn)都設置有用戶(hù)名和密碼，所以要打開(kāi)遠程數據庫不能使用LabsQL中的ADO Connection Open．vi，而要用ADO接口對象再開(kāi)發(fā)。具體操作如下：
從控制模板的Application Control子模板中調用Invoke Node結點(diǎn)，在點(diǎn)右鍵彈出的菜單中選擇 Select Class，再在順次閃出的菜單里選擇ActiveX，最后選定其中的ADODB．-Connection，然后選擇其方法(Method)為Open，最終在程序框圖中顯示的圖標如圖1所示。


這樣，通過(guò)在ConnectionString中設置DSN，在UserID中設置用戶(hù)名，在Password中設置密碼，就可對一個(gè)遠程數據庫進(jìn)行象本地數據庫一樣的數據操作了。
接下來(lái)是執行SQL指令：LabSQL中的Con nection VIs里有一個(gè)ADO Connection Execute．vi，它可以執行SQL命令，檢索數據庫以及對數據庫進(jìn)行添加、更新、刪除操作，它的CommandText端子傳送的就是命令文本，通常是SQL語(yǔ)句，它返回的是一個(gè)記錄集(Recorderset)對象。
如果需要處理相關(guān)數據，可利用sQL Fetch Data(GetString)．vi獲得查詢(xún)結果，加以處理并送到前面板中的示波器或者其它儀器或表格加以顯示。本例中只介紹數據的存儲過(guò)程，所以沒(méi)有涉及此步驟。
最后，用ADO Connection Close．vi關(guān)閉與數據庫之間的連接。
整個(gè)實(shí)現數據采集和數據庫操作的框圖程序如圖2所示。


這只是完整程序的一部分，其它部分還包括前面板上其它主要按鈕的事件處理程序。這里就不一一列舉了。
在前面板中的ConnectionString中輸入“DSN=loginoracle”，在UserlD中輸入遠程數據庫的登錄用戶(hù)名，在Password中輸入密碼，并設為默認值，然后將它們在前面板上隱藏。
設置了各個(gè)參數后點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕，程序的運行結果如圖3所示。


在程序運行的時(shí)候，參數設置和其它無(wú)關(guān)的按鈕都在前面板隱藏起來(lái)，停止采樣后則將示波器隱藏，然后再將參數設置及復位等其它按鈕顯示出來(lái)。前面板顯示如圖3之結果的同時(shí)，在后臺的程序中當前的兩組波形數據已經(jīng)由當前本地的應用程序服務(wù)器傳遞給了數據庫服務(wù)器。
在裝置未打開(kāi)時(shí)，我們可通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)Waveform數據表，將波形的數據取出，顯示其歷史工作狀態(tài)，這樣無(wú)論實(shí)驗裝置是否打開(kāi)，學(xué)生都能看到如圖3所示的裝置運行時(shí)的波形圖。

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