摘要：直流調(diào)速裝置的參數(shù)測試是保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低故障率的根本措施?，F(xiàn)有的測試手段和方法不能滿足企業(yè)自動化的發(fā)展要求。根據(jù)測試技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)企業(yè)的實際要求，本文利用自行研制的新型直流調(diào)速裝置多參數(shù)硬件測試系統(tǒng)，開發(fā)了基于LabVIEW技術(shù)的測試軟件平臺，并詳細介紹了該軟件平臺的設(shè)計和開發(fā)過程。實際使用表明，該軟件平臺具有很好的穩(wěn)定性和可維護性，測試準確性高。 關(guān)鍵詞：直流調(diào)速裝置；參數(shù)測試；軟件平臺；LabVIEW 中圖分類號： 文獻標識碼：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.天津工程師范學院自動化工程系，天津 300222；2.天津大學精密測試技術(shù)及儀器國家重點實驗室 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]，它對整個系統(tǒng)產(chǎn)生著重要影響。嚴格的產(chǎn)品測試是保證其質(zhì)量、降低故障率的根本措施[2]。目前，國內(nèi)外對直流調(diào)速裝置參數(shù)的測試主要是采用手動、半自動的方法，這些方法需要專門的試驗測試人員，對各參數(shù)的測量需要人為設(shè)定相關(guān)數(shù)據(jù)并對檢驗結(jié)果進行記錄，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)對生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量檢測、系統(tǒng)更新等方面的要求。 本文根據(jù)國內(nèi)外直流調(diào)速裝置參數(shù)測試技術(shù)的發(fā)展及生產(chǎn)企業(yè)的實際要求，以6RA70系列直流調(diào)速裝置為基本對象[3]，設(shè)計了一種新型直流調(diào)速裝置多參數(shù)測試系統(tǒng)，并依托此硬件系統(tǒng)開發(fā)了基于LabVIEW技術(shù)的直流調(diào)速裝置多參數(shù)測試軟件平臺，該軟件平臺亦可對其他系列直流調(diào)速裝置進行參數(shù)測試。 2.測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 直流調(diào)速裝置多參數(shù)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由計算機系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、儀器儀表單元、PLC控制單元、負載單元及自檢單元6個部分組成。電源系統(tǒng)提供直流調(diào)速裝置和負載電機所需的各種電壓；儀器儀表單元包括數(shù)字萬用表、示波器等；計算機系統(tǒng)的作用是與直流調(diào)速裝置進行通訊（x300總線，Modbus協(xié)議），與各類儀表、PLC單元進行通訊，通過給測試系統(tǒng)下達相應(yīng)測試命令，實時獲取直流調(diào)速裝置工作在不同測試環(huán)境時的各種工作參數(shù)，并對測試數(shù)據(jù)進行分析與處理，顯示測試結(jié)果；負載單元用于給被測對象加載，滿足直流調(diào)速裝置在額定負載下的工作要求，以獲取被測對象在負載工作時的參數(shù)信息；自檢單元由編碼器、模擬測速機等組成，包括系統(tǒng)初始化信息的檢測以及對負載單元各執(zhí)行機構(gòu)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集并實時反饋給直流調(diào)速裝置，實現(xiàn)參數(shù)比較，保證該系統(tǒng)正常運行。 [align=center] 圖１ 測試系統(tǒng)框圖[/align] 3.軟件平臺 作為測試與測量領(lǐng)域的工業(yè)標準之一的LabVIEW，可以通過GPIB、VXI、PLC、串行設(shè)備和插卡式數(shù)據(jù)采集板構(gòu)成實際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它提供工業(yè)界最大的儀器驅(qū)動程序庫，并且支持通過Internet、ActiveX、DDE、SQL等交互式通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。此外，由于LabVIEW強大的硬件驅(qū)動、圖形顯示能力和便捷的快速程序設(shè)計，使得它為過程控制和工業(yè)自動化應(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，本軟件平臺在LabVIEW 7.0 Express環(huán)境下制作開發(fā)，依靠LabVIEW功能完善的軟件開發(fā)環(huán)境及其功能強大的編程語言來實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能要求[6]。根據(jù)實際測試要求，本軟件系統(tǒng)主要支持以下需求點，即插卡式設(shè)備類（示波器、萬用表）、總線式設(shè)備、并口及串口設(shè)備類（打印機、掃描儀）、數(shù)據(jù)庫、權(quán)限管理、用戶界面。因此，設(shè)計方案將系統(tǒng)分為5大模塊組成，分別是主程序、硬件驅(qū)動程序、數(shù)據(jù)庫管理程序、權(quán)限管理程序和界面顯示及人機交互程序。圖2是軟件平臺架構(gòu)示意圖。 3.1 主程序 主程序是用戶訪問該軟件的唯一接口，也是連接各程序模塊的核心和數(shù)據(jù)流的主線。程序運行之初，首先由主程序?qū)Ω鲾?shù)據(jù)變量和參數(shù)標志等進行初始化。計算機時間由單獨的線程從系統(tǒng)中讀取，并通過全局變量傳遞至其他界面。此外，該線程也負責整個軟件的結(jié)束和退出。其代碼如圖3所示。 主程序負責數(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、實時性和重要性等要求，主程序會從Synchronization模版中選擇Notification、queue等技術(shù)確保數(shù)據(jù)的同步性和對系統(tǒng)資源的最優(yōu)化使用。為了進一步節(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較低，故采用LabVIEW的動態(tài)調(diào)用技術(shù)對各子界面進行操作，即只有當用戶在主界面點中子界面按鈕時，其才會載入內(nèi)存并運行。 3.2 硬件驅(qū)動程序 硬件驅(qū)動程序主要由LabVIEW直接驅(qū)動和第三方驅(qū)動庫兩部分組成。硬件驅(qū)動程序部分框圖如圖4所示，驅(qū)動的硬件大致分為兩類：LabVIEW直接驅(qū)動和第三方硬件驅(qū)動。LabVIEW直接驅(qū)動的硬件包括Windows默認打印機和能通過MAX檢測到的硬件；第三方硬件驅(qū)動的設(shè)備則是MAX不能直接識別的設(shè)備。 [align=center] 圖4 硬件驅(qū)動程序框圖[/align] 3.3數(shù)據(jù)庫管理程序 LabVIEW標準版中并不包含對數(shù)據(jù)庫操作的函數(shù)節(jié)點。鑒于NI提供的附加函數(shù)包價格較為昂貴，本軟件系統(tǒng)采用自制的函數(shù)對數(shù)據(jù)庫進行管理和讀寫。自制的函數(shù)是基于Microsoft ADO技術(shù)和Sql語言制作的。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)訪問技術(shù)來建立并訪問數(shù)據(jù)庫，實現(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)庫操作流程如圖5所示。 [align=center] 圖5 數(shù)據(jù)庫操作流程[/align] 3.4權(quán)限管理程序 權(quán)限采用兩級管理方式，分超級用戶及普通用戶兩種方式；超級用戶具有全部權(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、注冊表或文件的方式保存。超級用戶名是固定的，而密碼可修改；普通用戶可任意增加多個；當某個用戶嘗試登陸系統(tǒng)時，本程序會對其進行有效性驗證，若通過有效性驗證后，依據(jù)其用戶權(quán)限，會針對其權(quán)限集對相應(yīng)的各個菜單、按鈕及面板控件進行屏蔽。 3.5 界面顯示及人機交互程序 界面顯示將充分利用LabVIEW的各種顯示控件及合理的布局，既實現(xiàn)美觀的用戶界面又能實現(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)的顯示相對簡單，將處理后的數(shù)據(jù)通過queue傳遞至負責界面顯示的線程中，根據(jù)用戶需求判斷是否超差、用何種顏色顯示數(shù)字等。對于曲線圖形顯示，首先需要創(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)，將公差帶等的標記畫于模版上，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.實際應(yīng)用 為了檢測該軟件平臺的使用效果，本文結(jié)合設(shè)計的直流調(diào)速裝置多參數(shù)硬件測試系統(tǒng)與軟件平臺，對西門子6RA70系列裝置各種參數(shù)進行實際檢測。運行主界面如圖6所示。通過實際使用，證明該軟件運行正常，響應(yīng)時間短，功能完善，易于維護，測試準確性高。 [align=center] 圖6 測試運行界面[/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)測試軟件平臺的設(shè)計和開發(fā)過程。實際使用證明設(shè)計思路正確，方案可行，為高效、準確地實現(xiàn)直流調(diào)速裝置參數(shù)自動測試提供了新的、有效的軟件平臺，對類似應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)具有一定的參考價值。 參考文獻 [1] 楊學鋒．針對西門子6RA70系列控制器仿真調(diào)試軟件的開發(fā)．[碩士學位論文]，山東：山東大學，2001 [2] 李云飛，談?wù)榉宓龋冾l器通用測試軟件平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J]．計算機工程與應(yīng)用．2007，47（10）：115～116 [3] SIMOREG DC Master 6RA70系列使用說明書．Siemens Electrical Drives Ltd.．http://www4.siemens. 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