摘要：直流調(diào)速裝置的參數(shù)測(cè)試是保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低故障率的根本措施�，F(xiàn)有的測(cè)試手段和方法不能滿足企業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展要求。根據(jù)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際要求，本文利用自行研制的新型直流調(diào)速裝置多參數(shù)硬件測(cè)試系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了基于LabVIEW技術(shù)的測(cè)試軟件平臺(tái)，并詳細(xì)介紹了該軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程。實(shí)際使用表明，該軟件平臺(tái)具有很好的穩(wěn)定性和可維護(hù)性，測(cè)試準(zhǔn)確性高。 關(guān)鍵詞：直流調(diào)速裝置；參數(shù)測(cè)試；軟件平臺(tái)；LabVIEW 中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A [align=center]Li hong-wei1，2,Ding ru 1, Zheng tong 1 （1.Automation Engineering Department, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China；State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments, Tianjin University, Tianjin 300072, China） 李宏偉1，2,丁茹1 ,鄭桐1 （1.天津工程師范學(xué)院自動(dòng)化工程系，天津 300222；2.天津大學(xué)精密測(cè)試技術(shù)及儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 天津 300072）[/align] Abstract: The parameter test of DC speed adjusting device is the prime method for ensuring the product quality and reducing breakdown ratio. Some existing test means and methods can’t satisfy the need that the corporations develop toward autoimmunization direction. According to actual needs of corporation and the development of test technology, test software framework based on LabVIEW technology depending on the new parameter test system of DC speed adjusting device is developed in this paper. The design and development process are introduced in detail. The actual application shows that it is reliable, easy maintenance and can achieve a high accuracy. Keywords: DC speed adjusting device; Parameter test; Software platform; LabVIEW 1.引言 直流調(diào)速裝置在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，許多控制系統(tǒng)是以西門子6RA70系列直流調(diào)速裝置作為核心控制設(shè)備[1]，它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生著重要影響。嚴(yán)格的產(chǎn)品測(cè)試是保證其質(zhì)量、降低故障率的根本措施[2]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)直流調(diào)速裝置參數(shù)的測(cè)試主要是采用手動(dòng)、半自動(dòng)的方法，這些方法需要專門的試驗(yàn)測(cè)試人員，對(duì)各參數(shù)的測(cè)量需要人為設(shè)定相關(guān)數(shù)據(jù)并對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，需記錄數(shù)據(jù)量大，易受到人為因素及外界的干擾，而且操作繁瑣、復(fù)雜，不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)型企業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、系統(tǒng)更新等方面的要求。 本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外直流調(diào)速裝置參數(shù)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展及生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際要求，以6RA70系列直流調(diào)速裝置為基本對(duì)象[3]，設(shè)計(jì)了一種新型直流調(diào)速裝置多參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，并依托此硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了基于LabVIEW技術(shù)的直流調(diào)速裝置多參數(shù)測(cè)試軟件平臺(tái)，該軟件平臺(tái)亦可對(duì)其他系列直流調(diào)速裝置進(jìn)行參數(shù)測(cè)試。 2.測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 直流調(diào)速裝置多參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、儀器儀表單元、PLC控制單元、負(fù)載單元及自檢單元6個(gè)部分組成。電源系統(tǒng)提供直流調(diào)速裝置和負(fù)載電機(jī)所需的各種電壓；儀器儀表單元包括數(shù)字萬(wàn)用表、示波器等；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的作用是與直流調(diào)速裝置進(jìn)行通訊（x300總線，Modbus協(xié)議），與各類儀表、PLC單元進(jìn)行通訊，通過(guò)給測(cè)試系統(tǒng)下達(dá)相應(yīng)測(cè)試命令，實(shí)時(shí)獲取直流調(diào)速裝置工作在不同測(cè)試環(huán)境時(shí)的各種工作參數(shù)，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，顯示測(cè)試結(jié)果；負(fù)載單元用于給被測(cè)對(duì)象加載，滿足直流調(diào)速裝置在額定負(fù)載下的工作要求，以獲取被測(cè)對(duì)象在負(fù)載工作時(shí)的參數(shù)信息；自檢單元由編碼器、模擬測(cè)速機(jī)等組成，包括系統(tǒng)初始化信息的檢測(cè)以及對(duì)負(fù)載單元各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集并實(shí)時(shí)反饋給直流調(diào)速裝置，實(shí)現(xiàn)參數(shù)比較，保證該系統(tǒng)正常運(yùn)行。 [align=center] 圖１ 測(cè)試系統(tǒng)框圖[/align] 3.軟件平臺(tái) 作為測(cè)試與測(cè)量領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之一的LabVIEW，可以通過(guò)GPIB、VXI、PLC、串行設(shè)備和插卡式數(shù)據(jù)采集板構(gòu)成實(shí)際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它提供工業(yè)界最大的儀器驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)，并且支持通過(guò)Internet、ActiveX、DDE、SQL等交互式通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。此外，由于LabVIEW強(qiáng)大的硬件驅(qū)動(dòng)、圖形顯示能力和便捷的快速程序設(shè)計(jì)，使得它為過(guò)程控制和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用提供了優(yōu)秀的解決方案[4-5]。 鑒于LabVIEW技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)，本軟件平臺(tái)在LabVIEW 7.0 Express環(huán)境下制作開(kāi)發(fā)，依靠LabVIEW功能完善的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境及其功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能要求[6]。根據(jù)實(shí)際測(cè)試要求，本軟件系統(tǒng)主要支持以下需求點(diǎn)，即插卡式設(shè)備類（示波器、萬(wàn)用表）、總線式設(shè)備、并口及串口設(shè)備類（打印機(jī)、掃描儀）、數(shù)據(jù)庫(kù)、權(quán)限管理、用戶界面。因此，設(shè)計(jì)方案將系統(tǒng)分為5大模塊組成，分別是主程序、硬件驅(qū)動(dòng)程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序、權(quán)限管理程序和界面顯示及人機(jī)交互程序。圖2是軟件平臺(tái)架構(gòu)示意圖。 3.1 主程序 主程序是用戶訪問(wèn)該軟件的唯一接口，也是連接各程序模塊的核心和數(shù)據(jù)流的主線。程序運(yùn)行之初，首先由主程序?qū)Ω鲾?shù)據(jù)變量和參數(shù)標(biāo)志等進(jìn)行初始化。計(jì)算機(jī)時(shí)間由單獨(dú)的線程從系統(tǒng)中讀取，并通過(guò)全局變量傳遞至其他界面。此外，該線程也負(fù)責(zé)整個(gè)軟件的結(jié)束和退出。其代碼如圖3所示。 主程序負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)從各子程序的采集和分發(fā)，因此合理高效的數(shù)據(jù)傳遞方式是主程序的重要任務(wù)。根據(jù)數(shù)據(jù)采集量、采集頻率、實(shí)時(shí)性和重要性等要求，主程序會(huì)從Synchronization模版中選擇Notification、queue等技術(shù)確保數(shù)據(jù)的同步性和對(duì)系統(tǒng)資源的最優(yōu)化使用。為了進(jìn)一步節(jié)省系統(tǒng)資源和提高軟件的穩(wěn)定性，考慮到各子界面使用頻率相對(duì)較低，故采用LabVIEW的動(dòng)態(tài)調(diào)用技術(shù)對(duì)各子界面進(jìn)行操作，即只有當(dāng)用戶在主界面點(diǎn)中子界面按鈕時(shí)，其才會(huì)載入內(nèi)存并運(yùn)行。 3.2 硬件驅(qū)動(dòng)程序 硬件驅(qū)動(dòng)程序主要由LabVIEW直接驅(qū)動(dòng)和第三方驅(qū)動(dòng)庫(kù)兩部分組成。硬件驅(qū)動(dòng)程序部分框圖如圖4所示，驅(qū)動(dòng)的硬件大致分為兩類：LabVIEW直接驅(qū)動(dòng)和第三方硬件驅(qū)動(dòng)。LabVIEW直接驅(qū)動(dòng)的硬件包括Windows默認(rèn)打印機(jī)和能通過(guò)MAX檢測(cè)到的硬件；第三方硬件驅(qū)動(dòng)的設(shè)備則是MAX不能直接識(shí)別的設(shè)備。 [align=center] 圖4 硬件驅(qū)動(dòng)程序框圖[/align] 3.3數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序 LabVIEW標(biāo)準(zhǔn)版中并不包含對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作的函數(shù)節(jié)點(diǎn)。鑒于NI提供的附加函數(shù)包價(jià)格較為昂貴，本軟件系統(tǒng)采用自制的函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理和讀寫。自制的函數(shù)是基于Microsoft ADO技術(shù)和Sql語(yǔ)言制作的。根據(jù)通用的ODBC方式，利用微軟提供的Microsoft ActiveX Data Objects（ADO）數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)來(lái)建立并訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)日常所需的數(shù)據(jù)增加、刪除、修改、查詢等功能。數(shù)據(jù)庫(kù)操作流程如圖5所示。 [align=center] 圖5 數(shù)據(jù)庫(kù)操作流程[/align] 3.4權(quán)限管理程序 權(quán)限采用兩級(jí)管理方式，分超級(jí)用戶及普通用戶兩種方式；超級(jí)用戶具有全部權(quán)限，可刪除歷史記錄等信息；而普通用戶只具有瀏覽權(quán)限；用戶密碼可采用數(shù)據(jù)庫(kù)、注冊(cè)表或文件的方式保存。超級(jí)用戶名是固定的，而密碼可修改；普通用戶可任意增加多個(gè)；當(dāng)某個(gè)用戶嘗試登陸系統(tǒng)時(shí)，本程序會(huì)對(duì)其進(jìn)行有效性驗(yàn)證，若通過(guò)有效性驗(yàn)證后，依據(jù)其用戶權(quán)限，會(huì)針對(duì)其權(quán)限集對(duì)相應(yīng)的各個(gè)菜單、按鈕及面板控件進(jìn)行屏蔽。 3.5 界面顯示及人機(jī)交互程序 界面顯示將充分利用LabVIEW的各種顯示控件及合理的布局，既實(shí)現(xiàn)美觀的用戶界面又能實(shí)現(xiàn)良好的人際交互功能。在主界面和其他界面中都需要數(shù)據(jù)和圖形的顯示。數(shù)據(jù)的顯示相對(duì)簡(jiǎn)單，將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)queue傳遞至負(fù)責(zé)界面顯示的線程中，根據(jù)用戶需求判斷是否超差、用何種顏色顯示數(shù)字等。對(duì)于曲線圖形顯示，首先需要?jiǎng)?chuàng)建空白模版，含有所有固定文字的內(nèi)容和位置。根據(jù)輸入數(shù)據(jù)，將公差帶等的標(biāo)記畫(huà)于模版上，并加入滑塊的影響，使公差帶可以按照滑塊的控制而變化。再加入端點(diǎn)數(shù)組將其連成閉合曲線，最后放入顯示數(shù)據(jù)即可輸出。 4.實(shí)際應(yīng)用 為了檢測(cè)該軟件平臺(tái)的使用效果，本文結(jié)合設(shè)計(jì)的直流調(diào)速裝置多參數(shù)硬件測(cè)試系統(tǒng)與軟件平臺(tái)，對(duì)西門子6RA70系列裝置各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)。運(yùn)行主界面如圖6所示。通過(guò)實(shí)際使用，證明該軟件運(yùn)行正常，響應(yīng)時(shí)間短，功能完善，易于維護(hù)，測(cè)試準(zhǔn)確性高。 [align=center] 圖6 測(cè)試運(yùn)行界面[/align] 5.總結(jié) 本文介紹了基于LabVIEW技術(shù)的直流調(diào)速裝置參數(shù)測(cè)試軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程。實(shí)際使用證明設(shè)計(jì)思路正確，方案可行，為高效、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)直流調(diào)速裝置參數(shù)自動(dòng)測(cè)試提供了新的、有效的軟件平臺(tái)，對(duì)類似應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)具有一定的參考價(jià)值。 參考文獻(xiàn) [1] 楊學(xué)鋒．針對(duì)西門子6RA70系列控制器仿真調(diào)試軟件的開(kāi)發(fā)．[碩士學(xué)位論文]，山東：山東大學(xué)，2001 [2] 李云飛，談?wù)榉宓龋冾l器通用測(cè)試軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用．2007，47（10）：115～116 [3] SIMOREG DC Master 6RA70系列使用說(shuō)明書(shū)．Siemens Electrical Drives Ltd.．http://www4.siemens. [4] 薛朝改，曹海旺，谷文韜．基于虛擬儀器的動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的研制[J]．微計(jì)算機(jī)信息．2006，22（7）：96～98 [5] 關(guān)浩，孫儒通，劉安生．虛擬儀器技術(shù)在液壓系統(tǒng)檢測(cè)中的應(yīng)用[J]．機(jī)床與液壓．2003，3：301～302 [6] 楊樂(lè)平，李海濤，楊磊．LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第二版）[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007 作者簡(jiǎn)介： 李宏偉（1978-）男，天津人，講師，碩士研究生，主要研究方向：現(xiàn)代傳感與測(cè)試信息技術(shù)、智能儀器。電話：13920677713，Email：Li_hong_wei811@yahoo.com.cn 丁茹：（1977-）女，吉林省農(nóng)安人，講師，碩士，主要研究方向：測(cè)控技術(shù)及儀器 鄭桐：（1970-）男，天津人，副教授，碩士，主要研究方向：現(xiàn)代傳感與測(cè)試信息技術(shù)、智能儀器。