在LabVIEW中利用ActiveX技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫

1 引言
虛擬儀器(VI—Virtual Instrumentation)是指通過應用程序?qū)⑼ㄓ糜嬎銠C與功能化硬件結(jié)合起來，用戶可通過友好的圖形界面來操作這臺計算機，就像在操作自己定義、自己設計的一臺單個儀器一樣，從而完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。
LabVIEW是當前虛擬儀器的主要開發(fā)工具之一，它是NI(National Instruments)公司開發(fā)的一種高效的圖形化編程工具，是一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它集開發(fā)、調(diào)試和運行于一體，目前通用的最新版本為LabVIEW7．0。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)。這是一個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程都生動有趣。隨著LabVIEW越來越多地用于數(shù)據(jù)采集及分析、儀器和控制、測試測量及過程監(jiān)控和控制等領(lǐng)域，對測量數(shù)據(jù)進行存儲、分析是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這其中要涉及到對測量數(shù)據(jù)的讀寫操作?，F(xiàn)有的Lab- VIEW版本中還沒有提供與通用數(shù)據(jù)庫直接接口的方法[1]，這一問題可以采用以下幾種辦法解決：
1)采用其他編程語言編寫動態(tài)鏈接庫DLL訪問數(shù)據(jù)庫，并在LabVIEW中調(diào)用此DLL與數(shù)據(jù)庫進行連接；
2)利用中間文件存取數(shù)據(jù)，先將數(shù)據(jù)存入文件中，在一定的時刻或者需要時再將數(shù)據(jù)導入到數(shù)據(jù)庫中。這種方法實現(xiàn)比較簡單，但是需要單獨的軟件對數(shù)據(jù)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的接口進行數(shù)據(jù)庫的訪問；
4)使用NI公司的SQL ToolKit for LabVIEW附加工具包與數(shù)據(jù)庫連接；[2]
第一種方法的工作量較大；第二種方法不能對數(shù)據(jù)進行實時的存??；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且價格昂貴。為了解決上述這些問題，我們采用Premise Development公司的Chris Roth和Jeffrey Travis開發(fā)的免費的LabVIEW數(shù)據(jù)庫支持VI—LabSQL來完善整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)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)點是易于理解，不熟悉SQL語言的用戶也可以很容易地使用，只需進行簡單的編程，就可以在LabVIEW中實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問。利用 LabSQL幾乎可以訪問任何類型的數(shù)據(jù)庫，簡單易用。另外，Microsoft ADO控件具有遠程數(shù)據(jù)庫訪問的功能，但是LabSQL并沒有開發(fā)這一部分，要在LabVIEW中實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)庫的訪問，還需再結(jié)合LabVIEW中包含的ADO接口對象進行再開發(fā)。
2 訪問遠程數(shù)據(jù)庫的步驟
一般而言，對遠程數(shù)據(jù)庫的操作有以下幾步。
1)在服務器上建立網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫：
選擇一種客戶/月艮務器體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫軟件，分別安裝在客戶端和服務器端。
2)連接數(shù)據(jù)庫：
應用程序是通過“連接”訪問數(shù)據(jù)源，連接是交換數(shù)據(jù)所必需的環(huán)境。所以，創(chuàng)建“Connection”對象是所有數(shù)據(jù)庫操作的必需的第一步驟。
3)執(zhí)行SQL指令：
通過已經(jīng)建立的連接發(fā)出的SQL指令可以用某種方式來操作數(shù)據(jù)源。Microsoft ADO的Com mand對象，Connection對象以及Recordset對象都提供有執(zhí)行SQL指令的方法，依據(jù)具體情況具體選擇對象。
4)處理結(jié)果：
檢索到的數(shù)據(jù)有需要加以處理的則通過各種需要的算法加以處理。
5)關(guān)閉連接：
執(zhí)行完任務后，必需切斷與數(shù)據(jù)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，因為它使用了服務器的資源，如果不釋放的話將導致服務器資源浪費并影響服務器性能[3]。
Oracle是以高級結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL)為基礎的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，通俗地講它是用方便邏輯管理的語言操縱大量有規(guī)律數(shù)據(jù)的集合，是目前最流行的客戶/服務器(CLIENT/SERVER)體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫之一，也是目前技術(shù)比較領(lǐng)先、應用非常廣泛的一個商業(yè)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。所以我們選擇Oracle來搭建所需的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫管理大部分是對數(shù)據(jù)的查詢、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器上，假設已經(jīng)安裝了Oracle客戶端，并連接數(shù)據(jù)庫服務器上的遠程數(shù)據(jù)庫成功，通過Windows控制面板中管理工具里面的“數(shù)據(jù)源(ODBC)”來創(chuàng)建 ODBC數(shù)據(jù)源，設置系統(tǒng)DSN(數(shù)據(jù)源名稱)為loginoracle，驅(qū)動程序選擇Microsoft ODBC for Oracle。設置成功后我們就可以像訪問本地數(shù)據(jù)庫一樣訪問遠程數(shù)據(jù)庫了。
3 應用實例
以下，我們就結(jié)合一個具體的應用實例說明如何在LabVIEW環(huán)境中實現(xiàn)對遠程Oracle數(shù)據(jù)庫的訪問。
我們建立了一個校園網(wǎng)虛擬實驗室，將我?？刂葡档倪^程控制實驗室的液位過程控制實驗搬到了網(wǎng)站上，學生和老師在宿舍就可以遠程監(jiān)視并控制其運行狀態(tài)，但是實驗裝置并不是隨時打開的，我們需要將它的歷史狀態(tài)保存在數(shù)據(jù)庫中，以便在未打開裝置的情況下通過歷史數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)采集曲線，因此我們在數(shù)據(jù)庫服務器上建了一個Wave-form表，將液位高度數(shù)據(jù)和控制器輸出電壓數(shù)據(jù)保存在其中，我們就對這個表進行相關(guān)的操作。
先簡要介紹一下本實驗裝置的工作原理。
過程控制實驗室引進英國FeedBack公司開發(fā)的PROCON(PROcess CONtroller)38系列綜合實驗裝置，它是處理過程控制問題一個完整的組合程序。它包括相關(guān)的硬件過程控制裝置，監(jiān)視器和接口設備，一個工業(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(tǒng)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(zhuǎn)換芯片RCV420，一塊V/I轉(zhuǎn)換芯片XTRll0，一塊NI公司出產(chǎn)的PCI-6014E系列數(shù)據(jù)采集卡和一臺微機。
PROCON38系列系統(tǒng)水箱的浮子式液位計采集到的0 - 5V電壓液位信號被過程接口(PI)轉(zhuǎn)換為一個4 - 20毫安的電流信號，我們通過一個I/V轉(zhuǎn)換電路將其還原成0—5V的電壓信號，用NI公司的PCI - 6014數(shù)據(jù)采集卡采集進來，進行控制算法的處理后再通過該數(shù)據(jù)采集卡輸出0 - 5V的電壓控制信號，接著通過一個V/I轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成4- 20毫安的電流信號，控制伺服閥的開閉，4毫安時閥門全閉，20毫安時閥門全開，通過控制進水量來控制水箱中的液位。控制算法我們采用的是 PID控制，直接調(diào)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。
訪問數(shù)據(jù)庫信息的第一步應該是與數(shù)據(jù)庫建立連接，LabSQL中的Connection VIs就能夠?qū)崿F(xiàn)這個目的，首先利用ADO Connection Create．vi創(chuàng)建一個Connection對象，然后利用ADO Connection Open．vi建立與數(shù)據(jù)庫的連接。但是ADO Connec tion Open．vi只能設置DSN，而網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫為了安全起見都設置有用戶名和密碼，所以要打開遠程數(shù)據(jù)庫不能使用LabsQL中的ADO Connection Open．vi，而要用ADO接口對象再開發(fā)。具體操作如下：
從控制模板的Application Control子模板中調(diào)用Invoke Node結(jié)點，在點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，通過在ConnectionString中設置DSN，在UserID中設置用戶名，在Password中設置密碼，就可對一個遠程數(shù)據(jù)庫進行象本地數(shù)據(jù)庫一樣的數(shù)據(jù)操作了。
接下來是執(zhí)行SQL指令：LabSQL中的Con nection VIs里有一個ADO Connection Execute．vi，它可以執(zhí)行SQL命令，檢索數(shù)據(jù)庫以及對數(shù)據(jù)庫進行添加、更新、刪除操作，它的CommandText端子傳送的就是命令文本，通常是SQL語句，它返回的是一個記錄集(Recorderset)對象。
如果需要處理相關(guān)數(shù)據(jù)，可利用sQL Fetch Data(GetString)．vi獲得查詢結(jié)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(shù)據(jù)的存儲過程，所以沒有涉及此步驟。
最后，用ADO Connection Close．vi關(guān)閉與數(shù)據(jù)庫之間的連接。
整個實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫的登錄用戶名，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。
設置了各個參數(shù)后點擊“啟動”按鈕，程序的運行結(jié)果如圖3所示。


在程序運行的時候，參數(shù)設置和其它無關(guān)的按鈕都在前面板隱藏起來，停止采樣后則將示波器隱藏，然后再將參數(shù)設置及復位等其它按鈕顯示出來。前面板顯示如圖3之結(jié)果的同時，在后臺的程序中當前的兩組波形數(shù)據(jù)已經(jīng)由當前本地的應用程序服務器傳遞給了數(shù)據(jù)庫服務器。
在裝置未打開時，我們可通過訪問Waveform數(shù)據(jù)表，將波形的數(shù)據(jù)取出，顯示其歷史工作狀態(tài)，這樣無論實驗裝置是否打開，學生都能看到如圖3所示的裝置運行時的波形圖。

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