《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LabVIEW在空調(diào)測試臺(tái)集中測試中的應(yīng)用
陳 謙
上海飛睿測控科技有限公司
摘要: 通過利用NI的LabVIEW軟件,,我們可以根據(jù)客戶的需求快速定制出符合要求的軟件產(chǎn)品;硬件上通過LabVIEW與NI硬件的無縫結(jié)合,,節(jié)省許多硬件開發(fā)時(shí)間,而且穩(wěn)定性也得不到很好的保證,采用NI的硬件后,,穩(wěn)定性有很大的提升,開發(fā)時(shí)間減少,,采樣點(diǎn)數(shù)和采樣速率也大為提高
Abstract:
Key words :

介紹:

過去的空調(diào)測試大多都是針對單個(gè)臺(tái)位的幾個(gè)功能進(jìn)行測試,,如水冷冷水測試、風(fēng)機(jī)盤管測試,、焓差測試,、換熱測試等。隨著市場需求的增加,,空調(diào)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模的相應(yīng)擴(kuò)大,,對測試的要求也越來越高。越來越多的測試臺(tái)需要一套集中測試,、遠(yuǎn)程監(jiān)控的試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),,有效的利用現(xiàn)有測試設(shè)備,提高測試設(shè)備利用率,,充分發(fā)揮硬件功能作用,,便于不同部門的人員有效利用和分析大量的測試數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)跨部門的試驗(yàn)數(shù)據(jù)共享,,以及不同部門間試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效管理,。

 

 

1.  系統(tǒng)方案

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)采集設(shè)備(DAQ Devices)與采集計(jì)算機(jī)(DAQ Server)進(jìn)行硬件連接通訊(支持多種總線類型連接,如GPIB,PXI,USB,RS232/485等,,凡是LabVIEW支持的通訊協(xié)議均可采集到采集計(jì)算機(jī)上),。

通過安裝在采集計(jì)算機(jī)上的LabVIEW數(shù)據(jù)采集程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,。網(wǎng)絡(luò)中任何一臺(tái)授權(quán)的客戶端計(jì)算機(jī)(Client)通過TCP/IP通訊和采集計(jì)算機(jī)建立數(shù)據(jù)連接,獲得其需要的數(shù)據(jù),,進(jìn)行后期運(yùn)算分析,,最后通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)服務(wù)器(Data Server)的數(shù)據(jù)庫中??蛻舳顺绦蚩砂惭b到網(wǎng)絡(luò)中任何一臺(tái)經(jīng)過授權(quán)的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集分析處理,,同時(shí)也可以通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)提出進(jìn)行分析處理。

 

2.  系統(tǒng)功能

主要包括以下幾部分:

1.    數(shù)據(jù)采集程序

客戶要求能夠充分利用原有設(shè)備,,充分發(fā)揮新增加的NI PXI系統(tǒng)的優(yōu)越性能,。要具有良好的兼容性,能在以后新增硬件設(shè)備后,,只需要添加設(shè)備驅(qū)動(dòng)就能很方便將新硬件采集功能添加到數(shù)據(jù)采集程序中,。數(shù)據(jù)采集程序用于數(shù)據(jù)采集設(shè)備和采集計(jì)算機(jī)之間的通訊以及數(shù)據(jù)傳遞,可以在此程序中對數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行設(shè)定和選擇,,對每一個(gè)數(shù)據(jù)采集的通道進(jìn)行配置,,比如熱電偶、鉑電阻,、電壓,、電流的通道配置等。數(shù)據(jù)采集程序得到的數(shù)據(jù)通過建立TCP/IP連接將數(shù)據(jù)發(fā)往各個(gè)客戶端計(jì)算機(jī)(此客戶端計(jì)算機(jī)可以是網(wǎng)絡(luò)上任一臺(tái)計(jì)算機(jī)),,以便于其它臺(tái)位的計(jì)算機(jī)讀取各自臺(tái)位的數(shù)據(jù),。如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題可在采集計(jì)算機(jī)上運(yùn)行客戶端程序并將數(shù)據(jù)保存到本地計(jì)算機(jī)上從而進(jìn)行一個(gè)臺(tái)位的測試。

2.    測試向?qū)?/p>

通過測試向?qū)?,可完成機(jī)組類型選擇,、測試信息輸入、采集通道配置,、通道模板管理,、虛擬通道管理等功能。

機(jī)組類型選擇包括水冷冷水機(jī)組,,風(fēng)冷冷水機(jī)組,,單元機(jī),多聯(lián)機(jī),,壓縮機(jī),、換熱器等測試類型,當(dāng)有新機(jī)組類型,,用戶可自定義機(jī)組測試類型,。

3.    實(shí)時(shí)顯示圖形

用戶可自由選擇通道組合進(jìn)行曲線實(shí)時(shí)顯示。

4.    帳號(hào)權(quán)限管理

系統(tǒng)具有一定的權(quán)限功能,,包括以下幾級(jí)(用戶也可根據(jù)需要新建權(quán)限功能):

l   訪客:可查看歷史測試數(shù)據(jù),;

l   操作者權(quán)限:可對一些測試參數(shù)進(jìn)行輸入設(shè)定,;

l   班組長權(quán)限:可更改一些計(jì)算公式等;

l   測試工程師權(quán)限:可使用軟件所有的功能,,但是不能進(jìn)入或者更改源程序,;

l   軟件管理員權(quán)限:可進(jìn)行所有的操作包括源程序修改。

5.    數(shù)據(jù)比較

可將歷史數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形比較,。用在對同一臺(tái)位的同一類型測試上面。用戶需要對同一測試進(jìn)行相似性比較,、重復(fù)性比較等場合時(shí)具有一定的作用,。

6.    歷史數(shù)據(jù)查詢

通過Database Connectivity數(shù)據(jù)庫工具包,客戶端計(jì)算機(jī)得到的數(shù)據(jù)可存入數(shù)據(jù)服務(wù)器中(安裝有MSSQL,、Oracle,、MySQL、MSAccess等數(shù)據(jù)庫軟件即可),。然后通過客服端計(jì)算機(jī)軟件將數(shù)據(jù)服務(wù)器中的歷史數(shù)據(jù)讀取進(jìn)行分析處理,。

7.    報(bào)表輸出

通過使用Report Generation報(bào)表生成工具包并結(jié)合Microsoft Excel,用戶可自行建立報(bào)表模板,,或選擇以建好的模板,,定義數(shù)據(jù)在Excel模板中對應(yīng)位置,即可輸出Excel報(bào)表,。用戶可定義輸出報(bào)表的條件,,首先確定判穩(wěn)參數(shù)和條件,在程序運(yùn)行過程中所有參數(shù)均達(dá)到了判穩(wěn)條件后并穩(wěn)定一段時(shí)間后,,即可自行輸出報(bào)表到指定文件路徑,。

8.    傳感器數(shù)據(jù)庫

空調(diào)測試中有大量的傳感器使用,在使用一段時(shí)間后均需要進(jìn)行定期標(biāo)定,,但由于數(shù)量眾多,,需要有一套傳感器數(shù)據(jù)庫,便于在進(jìn)行標(biāo)定后,,能及時(shí)進(jìn)行有效的管理和追蹤,。因此設(shè)計(jì)了一套傳感器數(shù)據(jù)庫模塊??稍谄渲杏涗泜鞲衅鞯脑敿?xì)信息如:臺(tái)位,、序號(hào)、修正設(shè)備名稱,、修正設(shè)備編號(hào),、修正方法、修正日期,、修正人,、審核人,、修正公式系數(shù)等等,可以對此數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行維護(hù)從而設(shè)置所有測試臺(tái)傳感器的信息,,便于測試的時(shí)候進(jìn)行選擇,。

圖2 傳感器數(shù)據(jù)庫界面

 

3.  系統(tǒng)優(yōu)勢

a.   軟件開發(fā)優(yōu)勢

客戶以前也委托其他單位采用VB,Delphi開發(fā)過數(shù)套針對某一固定臺(tái)位的測試程序,。每個(gè)臺(tái)位軟件開發(fā)時(shí)間均在數(shù)月以上,,并且功能上很難滿足客戶不斷變化的要求。本套系統(tǒng)軟件針對整個(gè)工廠中所有空調(diào)測試臺(tái)位測試,,可以應(yīng)用在大多數(shù)臺(tái)位上,。在開發(fā)時(shí)間從原來的數(shù)月減少到數(shù)周,并及時(shí)根據(jù)客戶的需求變化,,不斷更新功能模塊,。

圖3 Plug-in

數(shù)據(jù)采集程序?qū)⒚總€(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序做成插件(Plug-in)的形式,以后如有新的測試設(shè)備加入,,只需要按照固定的輸入輸出模板進(jìn)行編寫后,,放入到指定的插件目錄(Support\Plug-in),即可實(shí)現(xiàn)新的測試功能,。插件形式采用了VI Server技術(shù),,通過調(diào)用插件目錄中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)VI,按照固定模式寫入設(shè)備采集參數(shù),,即可輸出得到采集的數(shù)據(jù),。

圖4 VI Server

通過利用TCP/IP通訊,輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)采集分析,。過去傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集一般利用GPIB,,RS232/485等傳統(tǒng)現(xiàn)場總線的方式,很難實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集功能,。通過利用LabVIEW中VISA對TCP/IP的支持,,結(jié)合現(xiàn)代工廠網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性增強(qiáng),可充分實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集功能,。并將此功能拓展,,實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠的試驗(yàn)臺(tái)的集中監(jiān)控管理。NI Example中自帶TCP/IP通訊,,如下所示:

圖5 TCP/IP Server Block Diagram

圖6 TCP/IP Client Block Diagram

可以基于以上例程,,并利用以下通訊策略開發(fā)了TCP/IP通訊:

         

圖7 TCP/IP Server TCP/IP Client

用戶界面方面,LabVIEW集成了大量漂亮的控件,,可根據(jù)用戶需求現(xiàn)場及時(shí)調(diào)整,,快速獲得用戶的反饋,減少開發(fā)時(shí)間,并能制作出漂亮的符合用戶需求的界面,。如下圖所示:

圖8 測試界面

b.   硬件開發(fā)優(yōu)勢

過去傳統(tǒng)測試設(shè)備往往十分笨重,,占用大量測試空間,運(yùn)輸也十分不便,,通訊均基于GPIB,、VXI、RS232/485等傳統(tǒng)方式,,采樣率較低,,很難滿足現(xiàn)在大數(shù)據(jù)量快速采集的要求。采用NI PXI方案后,,由于PXI體積小,,減少了許多占用空間。并且PXI總線通訊速率較高,,例如采用了PXI-4071 數(shù)字萬用表/數(shù)字化儀/示波器+PXI-2503 矩陣/復(fù)用器方案后,PXI 4071可達(dá)到1.8 MS/s采樣率,,PXI-2503最快可實(shí)現(xiàn)200Cycle/s的切換速率,,采集一圈下來所需時(shí)間在毫秒級(jí),但傳統(tǒng)設(shè)備采樣一圈下來往往需要數(shù)秒的時(shí)間,,已不能滿足大數(shù)據(jù)量快速采集的要求,。

圖9 現(xiàn)場圖片

通過圖1和圖9可以看出,通過引入了LabVIEW和NI硬件后,,在硬件的安裝調(diào)試都更加方便,。與傳統(tǒng)的測試設(shè)備相比,還需要另外添加轉(zhuǎn)換設(shè)備才能完成這些工作,。而使用NI硬件并結(jié)合LabVIEW及相應(yīng)工具包和通訊模塊后,,能快速建成實(shí)現(xiàn)集中測試、遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),。

通過這些優(yōu)勢的比較,,可見LabVIEW和NI的硬件在空調(diào)測試行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用空間。以改變傳統(tǒng)的測試方式為先進(jìn)的虛擬儀器測試方式,。

 

結(jié)論

通過利用NI的LabVIEW軟件,,我們可以根據(jù)客戶的需求快速定制出符合要求的軟件產(chǎn)品。這與傳統(tǒng)的開發(fā)方式相比,,不僅提高了編程效率,,而且也節(jié)省了客戶交流時(shí)間,提高了交流的效率,,讓我們能更好的為客戶提供符合要求質(zhì)量過硬的軟件產(chǎn)品,。硬件上通過LabVIEW與NI硬件的無縫結(jié)合,節(jié)省許多硬件開發(fā)時(shí)間,過去要為一塊板卡或模塊寫軟件驅(qū)動(dòng)是一項(xiàng)十分耗時(shí)的工作,,需要大量的調(diào)試工作,。而且穩(wěn)定性也得不到很好的保證,采用NI的硬件后,,穩(wěn)定性有很大的提升,,開發(fā)時(shí)間減少,采樣點(diǎn)數(shù)和采樣速率也大為提高,??梢灶A(yù)見LabVIEW和NI硬件在工業(yè)測控方面必有更加廣泛和深入的應(yīng)用。

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