继电器测试中的虚拟仪器应用T型螺栓

继电器测试中的虚拟仪器应用

继电器测试中的虚拟仪器应用 2011年12月10日 来源：

继电器是自动控制系统、遥控遥测系统和通信系统中的关键元件之一,它广泛应用于航空、航天、电子、通信、机械等装备中,继电器的可靠性直接影响到由其组成的设备、系统的可靠性,继电器的测试是保证其可靠性的重要技术,因此,必须对继电器的特性参数进行检测,以达到预期要求。传统的测试仪器功能单一、体积庞大、灵活性差、不易集成,已经很难满足实际测量工作中多样性、多功能的需要。　　而虚拟仪器概念的出现解决此问题。　　1 虚拟仪器介绍　　1.1 虚拟仪器概念　　虚拟仪器(Virtual Instruments ,简称VI) ,是美国国家仪器公司(National Instruments Corp1 简称NI)基于“软件即是仪器”的核心思想于1986 年提出的全新概念。即在以计算机为核心的硬件平台上,测试功能由用户自定义、由测试软件实现的一种计算机仪器系统。其实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板,以多种形式表达输出结果; 利用I/ O 接口设备完成信号的采集与控制;利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理,从而完成各种测试功能的一各计算机测试系统。它是融合电子测量、计算机和网络技术的新型测量技术,在降低仪器成本的同时,使仪器的灵活性和数据处理能力大大提高,是对传统仪器概念的重大突破。　　“虚拟”主要包含两方面的含义:第一、虚拟仪器的面板是虚拟的:传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能由虚拟仪器面板上的各种“控件”来实现,如由各种开关、按键、显示器等实现仪器电源的“通”、“断”;被测信号“输入通道”、“放大倍数”等参数设置;测量结果的“数值显示”、“波形显示”等。第二、虚拟仪器测量功能是由软件编程来实现的:在以PC 机为核心组成的硬件平台支持下,通过软件编程来实现仪器的测试功能,而且可以通过不同测试功能的软件模块的组合来实现多种测试功能。　　1.2 软硬件组成　　构成虚拟仪器的硬件平台有两部分: (1) 计算机:一般为一台PC 机或者工作站,它是硬件平台的核心。(2) I/ O 接口设备:主要完成被测输入信号的采集、放大、模/ 数转换。可根据实际情况采用不同的I/ O 接口硬件设备, 如数据采集卡/ 板(DAQ) 、GPIB、PXI、VXI 总线仪器模块、串口仪器等。　　虚拟仪器软件由两大部分构成: (1) 应用程序:它包含两个方面的程序,实现虚拟面板功能的前面板软件程序和定义仪器测试功能的流程图软件程序。(2) I/ O 接口仪器驱动程序:这类程序用来完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通信。　　目前已经有多种虚拟仪器的软件开发工具,大体可分为两类:文本式编程语言,如C、VC + + 、VB、Labwindows/ CVI 等。图形化编程语言,如LabVIEW、HPVEE 等。其中LabVIEW应用最广。　　2 基于虚拟仪器的继电器动作特性测试　　2.1 测试原理　　继电器的动作特性是指继电器动作值的测定(包括吸合电压与释放电压) ,其中吸合电压是指能使其电磁系统的衔铁可靠吸合到最终位置的最小电压,释放电压指使其电磁系统的衔铁可靠释放至起始位置的最高电压。本系统以LabVIEW为软件开发平台,用研华PCL-818HG采集卡控制线圈电压变化同时监测触点动作状态。PCL2818HG的数字量输出控制电动调压器的正反转实现继电器线圈电压的渐增/ 减变化,当达到吸合/ 断开电压值时,继电器触点吸合/ 断开,由PCL-818HG的模拟输入通道实时采集线圈电压、用数字输入通道监测触点动作状态。　　2.2 软硬件实现　　采用NI 公司采集卡在LabVIEW开发平台上集成的测试系统在工控领域应用非常广泛,介绍文章也比较多,本文另外介绍一种采用研华PCL-818HG采集卡在LabVIEW 开发平台上集成的测试系统应用,此卡为12 位内插式ISA 总线多功能高增益数据采集卡,16 路单端AI、1 路AO、16 路DI/ O ,性能稳定且带LabVIEW驱动。　　用LabVIEW做好的程序称作一个VI ,由前面板和程序框图构成,前者即用户界面相当于仪器面板,由各种控件和显示件组成; 后者是以图形表示的LabVIEW程序源代码,由若干个节点、数据端口和连线组成,是实现仪器功能的程序实体。LabVIEW 作为数据流语言,与控制程序语言(如Basic 、C) 的逐步执行不同,它是当且仅当节点的所有输入端口的数据全部到达时,才被执行。因此又可以多个节点同步执行,即实现并行,提高程序的执行效率。　　在LabVIEW环境下安装PCL-818HG驱动后,即在功能模板的用户自定义中增加相应的节点,用户即可使用这些节点来直接驱动板卡从而实现采集和控制,用功能模板中的功能节点可很方便地进行编程。　　本程序用DioWritePortByte1.vi 节点控制电动调压器的正反转实现线圈电压的升降控制,用DioReadPortByte1.vi 实时读取各触点状态,并以图形化的形式在仪器面板上显示。当程序检测到任一触点发生状态改变或用户手动按下保存数据按钮时, 事件结构就会触发保存程序执行,即按用户输入保存路径将实验数据以文本、word 或excel 格式保存(用户只需确定文件的后缀,如.txt 、.word、.excel) ,以方便用户在线或离线对数据进行分析。　　3 结论　　用汇编、VB、VC 等文本编程语言集成系统,用户必须熟悉这些语言复杂的应用,而本系统象画流程图一样将程序“画”出来,且界面更生动灵活、性能可靠,突出图形化编程语言的优势,在继电器性能测试中得到很好的应用。通过对本课题的研究,认识到虚拟仪器技术不仅可简化仪器系统结构,而且能有效地降低生产成本和缩短开发周期。以PC 机为基础的虚拟仪器数据采集系统,它不仅具有高档仪器的测量性能,又能很好地满足测量需求的多样性,是一种特别适合我国国情的虚拟仪器设计方案。

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