摘要：直流調速裝置的參數測試是保證產品質量、降低故障率的根本措施。現有的測試手段和方法不能滿足企業自動化的發展要求。根據測試技術的發展和生產企業的實際要求，本文利用自行研制的新型直流調速裝置多參數硬件測試系統，開發了基于LabVIEW技術的測試軟件平臺，并詳細介紹了該軟件平臺的設計和開發過程。實際使用表明，該軟件平臺具有很好的穩定性和可維護性，測試準確性高。 關鍵詞：直流調速裝置；參數測試；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 直流調速裝置在自動化控制領域中有著廣泛的應用，許多控制系統是以西門子6RA70系列直流調速裝置作為核心控制設備[1]，它對整個系統產生著重要影響。嚴格的產品測試是保證其質量、降低故障率的根本措施[2]。目前，國內外對直流調速裝置參數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，對各參數的測量需要人為設定相關數據并對檢驗結果進行記錄，需記錄數據量大，易受到人為因素及外界的干擾，而且操作繁瑣、復雜，不能滿足現代生產型企業對生產效率、產品質量檢測、系統更新等方面的要求。 本文根據國內外直流調速裝置參數測試技術的發展及生產企業的實際要求，以6RA70系列直流調速裝置為基本對象[3]，設計了一種新型直流調速裝置多參數測試系統，并依托此硬件系統開發了基于LabVIEW技術的直流調速裝置多參數測試軟件平臺，該軟件平臺亦可對其他系列直流調速裝置進行參數測試。 2.測試系統結構 直流調速裝置多參數測試系統結構如圖1所示。它由計算機系統、電源系統、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。電源系統提供直流調速裝置和負載電機所需的各種電壓；儀器儀表單元包括數字萬用表、示波器等；計算機系統的作用是與直流調速裝置進行通訊（x300總線，Modbus協議），與各類儀表、PLC單元進行通訊，通過給測試系統下達相應測試命令，實時獲取直流調速裝置工作在不同測試環境時的各種工作參數，并對測試數據進行分析與處理，顯示測試結果；負載單元用于給被測對象加載，滿足直流調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信息；自檢單元由編碼器、模擬測速機等組成，包括系統初始化信息的檢測以及對負載單元各執行機構運行狀態數據的采集并實時反饋給直流調速裝置，實現參數比較，保證該系統正常運行。 [align=center] 圖１ 測試系統框圖[/align] 3.軟件平臺 作為測試與測量領域的工業標準之一的LabVIEW，可以通過GPIB、VXI、PLC、串行設備和插卡式數據采集板構成實際的數據采集系統。它提供工業界最大的儀器驅動程序庫，并且支持通過Internet、ActiveX、DDE、SQL等交互式通信方式實現數據共享。此外，由于LabVIEW強大的硬件驅動、圖形顯示能力和便捷的快速程序設計，使得它為過程控制和工業自動化應用提供了優秀的解決方案[4-5]。 鑒于LabVIEW技術具有的優勢，本軟件平臺在LabVIEW 7.0 Express環境下制作開發，依靠LabVIEW功能完善的軟件開發環境及其功能強大的編程語言來實現系統的各項功能要求[6]。根據實際測試要求，本軟件系統主要支持以下需求點，即插卡式設備類（示波器、萬用表）、總線式設備、并口及串口設備類（打印機、掃描儀）、數據庫、權限管理、用戶界面。因此，設計方案將系統分為5大模塊組成，分別是主程序、硬件驅動程序、數據庫管理程序、權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據流的主線。程序運行之初，首先由主程序對各數據變量和參數標志等進行初始化。計算機時間由單獨的線程從系統中讀取，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束和退出。其代碼如圖3所示。 主程序負責數據從各子程序的采集和分發，因此合理高效的數據傳遞方式是主程序的重要任務。根據數據采集量、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等技術確保數據的同步性和對系統資源的最優化使用。為了進一步節省系統資源和提高軟件的穩定性，考慮到各子界面使用頻率相對較低，故采用LabVIEW的動態調用技術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，其才會載入內存并運行。 3.2 硬件驅動程序 硬件驅動程序主要由LabVIEW直接驅動和第三方驅動庫兩部分組成。硬件驅動程序部分框圖如圖4所示，驅動的硬件大致分為兩類：LabVIEW直接驅動和第三方硬件驅動。LabVIEW直接驅動的硬件包括Windows默認打印機和能通過MAX檢測到的硬件；第三方硬件驅動的設備則是MAX不能直接識別的設備。 [align=center] 圖4 硬件驅動程序框圖[/align] 3.3數據庫管理程序 LabVIEW標準版中并不包含對數據庫操作的函數節點。鑒于NI提供的附加函數包價格較為昂貴，本軟件系統采用自制的函數對數據庫進行管理和讀寫。自制的函數是基于Microsoft ADO技術和Sql語言制作的。根據通用的ODBC方式，利用微軟提供的Microsoft ActiveX Data Objects（ADO）數據訪問技術來建立并訪問數據庫，實現日常所需的數據增加、刪除、修改、查詢等功能。數據庫操作流程如圖5所示。 [align=center] 圖5 數據庫操作流程[/align] 3.4權限管理程序 權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限，可刪除歷史記錄等信息；而普通用戶只具有瀏覽權限；用戶密碼可采用數據庫、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，依據其用戶權限，會針對其權限集對相應的各個菜單、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，既實現美觀的用戶界面又能實現良好的人際交互功能。在主界面和其他界面中都需要數據和圖形的顯示。數據的顯示相對簡單，將處理后的數據通過queue傳遞至負責界面顯示的線程中，根據用戶需求判斷是否超差、用何種顏色顯示數字等。對于曲線圖形顯示，首先需要創建空白模版，含有所有固定文字的內容和位置。根據輸入數據，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。再加入端點數組將其連成閉合曲線，最后放入顯示數據即可輸出。 4.實際應用 為了檢測該軟件平臺的使用效果，本文結合設計的直流調速裝置多參數硬件測試系統與軟件平臺，對西門子6RA70系列裝置各種參數進行實際檢測。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 本文介紹了基于LabVIEW技術的直流調速裝置參數測試軟件平臺的設計和開發過程。實際使用證明設計思路正確，方案可行，為高效、準確地實現直流調速裝置參數自動測試提供了新的、有效的軟件平臺，對類似應用系統的開發具有一定的參考價值。 參考文獻 [1] 楊學鋒．針對西門子6RA70系列控制器仿真調試軟件的開發．[碩士學位論文]，山東：山東大學，2001 [2] 李云飛，談臻峰等．變頻器通用測試軟件平臺的設計與實現[J]．計算機工程與應用．2007，47（10）：115～116 [3] SIMOREG DC Master 6RA70系列使用說明書．Siemens Electrical Drives Ltd.．http://www4.siemens. [4] 薛朝改，曹海旺，谷文韜．基于虛擬儀器的動態參數測試系統的研制[J]．微計算機信息．2006，22（7）：96～98 [5] 關浩，孫儒通，劉安生．虛擬儀器技術在液壓系統檢測中的應用[J]．機床與液壓．2003，3：301～302 [6] 楊樂平，李海濤，楊磊．LabVIEW程序設計與應用（第二版）[M]．北京：電子工業出版社，2007 作者簡介： 李宏偉（1978-）男，天津人，講師，碩士研究生，主要研究方向：現代傳感與測試信息技術、智能儀器。電話：13920677713，Email：Li_hong_wei811@yahoo.com.cn 丁茹：（1977-）女，吉林省農安人，講師，碩士，主要研究方向：測控技術及儀器 鄭桐：（1970-）男，天津人，副教授，碩士，主要研究方向：現代傳感與測試信息技術、智能儀器。