基于LabVIEW RT的自定義流程測(cè)控系統(tǒng)

傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊組成，控制系統(tǒng)由執(zhí)行元件和控制模塊組成。所以要建立一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)，首先要有一系列的硬件，例如傳感器、執(zhí)行器、開(kāi)關(guān)量等來(lái)為軟件進(jìn)行支持。當(dāng)然光有硬件是不夠的，下一步需要將硬件同軟件聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。也就是說(shuō)要依靠某種總線(如PCI或PXI總線等)通過(guò)硬件驅(qū)動(dòng)程序完成系統(tǒng)底層硬件同硬件接口的通信，實(shí)現(xiàn)了兩者間的數(shù)據(jù)傳輸。最后，選擇一個(gè)編程平臺(tái)，如LabVIEW、VC、VB等，根據(jù)用戶的需求。開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)用軟件，完成要求的測(cè)量和控制任務(wù)。這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)控系統(tǒng)就建立了。
當(dāng)前，隨著測(cè)控技術(shù)的不斷發(fā)展，簡(jiǎn)單的測(cè)控系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越不能滿足用戶的需求了。用戶對(duì)測(cè)控流程的要求也越來(lái)越復(fù)雜。針對(duì)這種原因，開(kāi)發(fā)了基于LabVIEW RT的自定義流程測(cè)控系統(tǒng)。系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)了硬件配置功能，用戶可方便地將整個(gè)試驗(yàn)劃分為若干步驟，自定義每個(gè)步驟的動(dòng)作；也可將若干步驟合成試驗(yàn)階段，參與循環(huán)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的試驗(yàn)流程配置和數(shù)據(jù)管理。
自定義流程配置
經(jīng)過(guò)對(duì)用戶需求的深入研究，將自定義流程分成了以下幾個(gè)部分。
硬件通道配置如圖1所示，界面中硬件列表信息是系統(tǒng)自動(dòng)讀取得出的，用戶添加或刪除某個(gè)硬件后，硬件列表也會(huì)進(jìn)行更新，目前硬件列表只支持美國(guó)國(guó)家儀器公司(National Instrument簡(jiǎn)稱NI)公司生產(chǎn)的各種板卡�？紤]到用戶在對(duì)各個(gè)物理量信號(hào)類型的需求上可能有所不同，所以在該界面中，用戶可以選擇本次試驗(yàn)所需要的信號(hào)，并可對(duì)每路信號(hào)自由命名、選擇其對(duì)應(yīng)的物理通道、設(shè)定顯示顏色和量程。在模擬量輸入方面可以選擇的信號(hào)類型有溫度、電壓、頻率和位移。在模擬量輸出方面可以選擇的信號(hào)類型有電流和電壓。數(shù)字量輸入輸出方面，配有48路數(shù)字量輸入與輸出通道。可基本滿足用戶的一般需求。

圖1 硬件通道配置
通道標(biāo)定如圖2所示，無(wú)論是傳感器還是數(shù)據(jù)采集卡、信號(hào)調(diào)理模塊其本身都肯定存在一定的誤差。因此，為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將試驗(yàn)誤差降低到最小，需要對(duì)每個(gè)通道分別進(jìn)行標(biāo)定。具體標(biāo)定方法是：利用標(biāo)準(zhǔn)儀表讀取該通道的物理量讀數(shù)，同時(shí)獲取系統(tǒng)中該測(cè)試通道的電壓值，在二者間建立線性關(guān)系。通過(guò)該測(cè)試通道的最大和最小檢測(cè)物理量的測(cè)量，計(jì)算出線性關(guān)系的系數(shù)，對(duì)原有的換算關(guān)系進(jìn)行修正。多次讀取標(biāo)準(zhǔn)儀表和數(shù)據(jù)采集卡的讀數(shù)，修正換算公式中的系數(shù)，保證標(biāo)定系數(shù)的準(zhǔn)確性。標(biāo)定結(jié)束后，可以檢驗(yàn)標(biāo)定系數(shù)，計(jì)算絕對(duì)誤差(目標(biāo)值減去檢驗(yàn)值)。

圖2 通道標(biāo)定
在實(shí)際應(yīng)用中，為了測(cè)量產(chǎn)品的使用壽命，需要多次重復(fù)模擬產(chǎn)品的某種使用環(huán)境，即重復(fù)循環(huán)執(zhí)行某個(gè)試驗(yàn)流程，考慮到以上這點(diǎn)，在本系統(tǒng)中把這樣的一個(gè)流程稱之為階段，因此階段也就是試驗(yàn)循環(huán)的最小單位。而在同一個(gè)階段中，用戶要模擬的產(chǎn)品使用環(huán)境可能會(huì)有所改變，所以又將階段進(jìn)行細(xì)分，即把階段分成一個(gè)或多個(gè)步續(xù)，每個(gè)步續(xù)通過(guò)獨(dú)立配置都可以模擬產(chǎn)品的一種使用環(huán)境，因此步續(xù)也就是整個(gè)試驗(yàn)流程的最小單位。
試驗(yàn)流程配置如圖3所示。在左側(cè)的試驗(yàn)流程列表中，最高層次是“試驗(yàn)順序樹(shù)”即整個(gè)試驗(yàn)完整流程，然后向下一個(gè)層次是“階段”，最低層次就是所說(shuō)的“步續(xù)”。在用戶進(jìn)行自定義流程配置之前，系統(tǒng)已經(jīng)預(yù)制了5個(gè)特殊階段：開(kāi)始，停車、緊急停車、空閑和斷點(diǎn)繼續(xù)。在該界面右側(cè)區(qū)域，用戶可以點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕來(lái)插入、刪除、重命名某個(gè)自定義的階段或步續(xù)。

圖3 試驗(yàn)流程配置
步續(xù)配置如圖4所示，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)步續(xù)的結(jié)束條件可能不同，例如有時(shí)可能只是簡(jiǎn)單的讓某個(gè)步續(xù)持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，有時(shí)某個(gè)步續(xù)只是為下一個(gè)步續(xù)提供試驗(yàn)條件，如在油品測(cè)試中，有些測(cè)試是要在油的溫度達(dá)到120攝氏度以上的條件下進(jìn)行的。有時(shí)試驗(yàn)條件要求的某個(gè)物理量的當(dāng)前值并沒(méi)有通過(guò)數(shù)據(jù)采集傳入計(jì)算機(jī)而是通過(guò)傳統(tǒng)儀表進(jìn)行顯示。如油品測(cè)試中，有時(shí)需要水壓達(dá)到要求后，才能繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，而水壓的當(dāng)前值是通過(guò)傳統(tǒng)儀表顯示的。

圖4 試驗(yàn)步續(xù)配置
根據(jù)以上分析本系統(tǒng)將結(jié)束類型條件分為以下幾種：時(shí)間(即該步續(xù)執(zhí)行目標(biāo)時(shí)間后結(jié)束并按順序執(zhí)行下一個(gè)步續(xù)，或由用戶自定義轉(zhuǎn)入該步續(xù)所在階段中的其他步續(xù))；自定義條件(即某路模擬量或數(shù)字量輸入信號(hào)達(dá)到要求的目標(biāo)值后結(jié)束并按順序執(zhí)行下一個(gè)步續(xù)，或由用戶自定義轉(zhuǎn)入該步續(xù)所在階段中的其他步續(xù))、對(duì)話框提示(即在該步續(xù)開(kāi)始時(shí)彈出對(duì)話框提示用戶要進(jìn)行的事情，在用戶確認(rèn)可以結(jié)束該對(duì)