基于LabVIEW RT的自定義流程測控系統

傳感器和數據采集模塊組成，控制系統由執行元件和控制模塊組成。所以要建立一個測控系統，首先要有一系列的硬件，例如傳感器、執行器、開關量等來為軟件進行支持。當然光有硬件是不夠的，下一步需要將硬件同軟件聯系起來，實現數據傳輸。也就是說要依靠某種總線(如PCI或PXI總線等)通過硬件驅動程序完成系統底層硬件同硬件接口的通信，實現了兩者間的數據傳輸。最后，選擇一個編程平臺，如LabVIEW、VC、VB等，根據用戶的需求。開發出相應的應用軟件，完成要求的測量和控制任務。這樣一個簡單的測控系統就建立了。
當前，隨著測控技術的不斷發展，簡單的測控系統已經越來越不能滿足用戶的需求了。用戶對測控流程的要求也越來越復雜。針對這種原因，開發了基于LabVIEW RT的自定義流程測控系統。系統程序實現了硬件配置功能，用戶可方便地將整個試驗劃分為若干步驟，自定義每個步驟的動作；也可將若干步驟合成試驗階段，參與循環，實現復雜的試驗流程配置和數據管理。
自定義流程配置
經過對用戶需求的深入研究，將自定義流程分成了以下幾個部分。
硬件通道配置如圖1所示，界面中硬件列表信息是系統自動讀取得出的，用戶添加或刪除某個硬件后，硬件列表也會進行更新，目前硬件列表只支持美國國家儀器公司(National Instrument簡稱NI)公司生產的各種板卡。考慮到用戶在對各個物理量信號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所需要的信號，并可對每路信號自由命名、選擇其對應的物理通道、設定顯示顏色和量程。在模擬量輸入方面可以選擇的信號類型有溫度、電壓、頻率和位移。在模擬量輸出方面可以選擇的信號類型有電流和電壓。數字量輸入輸出方面，配有48路數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
通道標定如圖2所示，無論是傳感器還是數據采集卡、信號調理模塊其本身都肯定存在一定的誤差。因此，為了保證試驗數據的準確性，將試驗誤差降低到最小，需要對每個通道分別進行標定。具體標定方法是：利用標準儀表讀取該通道的物理量讀數，同時獲取系統中該測試通道的電壓值，在二者間建立線性關系。通過該測試通道的最大和最小檢測物理量的測量，計算出線性關系的系數，對原有的換算關系進行修正。多次讀取標準儀表和數據采集卡的讀數，修正換算公式中的系數，保證標定系數的準確性。標定結束后，可以檢驗標定系數，計算絕對誤差(目標值減去檢驗值)。

圖2 通道標定
在實際應用中，為了測量產品的使用壽命，需要多次重復模擬產品的某種使用環境，即重復循環執行某個試驗流程，考慮到以上這點，在本系統中把這樣的一個流程稱之為階段，因此階段也就是試驗循環的最小單位。而在同一個階段中，用戶要模擬的產品使用環境可能會有所改變，所以又將階段進行細分，即把階段分成一個或多個步續，每個步續通過獨立配置都可以模擬產品的一種使用環境，因此步續也就是整個試驗流程的最小單位。
試驗流程配置如圖3所示。在左側的試驗流程列表中，最高層次是“試驗順序樹”即整個試驗完整流程，然后向下一個層次是“階段”，最低層次就是所說的“步續”。在用戶進行自定義流程配置之前，系統已經預制了5個特殊階段：開始，停車、緊急停車、空閑和斷點繼續。在該界面右側區域，用戶可以點擊相應的按鈕來插入、刪除、重命名某個自定義的階段或步續。

圖3 試驗流程配置
步續配置如圖4所示，根據實際經驗，每個步續的結束條件可能不同，例如有時可能只是簡單的讓某個步續持續運行一段時間，有時某個步續只是為下一個步續提供試驗條件，如在油品測試中，有些測試是要在油的溫度達到120攝氏度以上的條件下進行的。有時試驗條件要求的某個物理量的當前值并沒有通過數據采集傳入計算機而是通過傳統儀表進行顯示。如油品測試中，有時需要水壓達到要求后，才能繼續進行試驗，而水壓的當前值是通過傳統儀表顯示的。

圖4 試驗步續配置
根據以上分析本系統將結束類型條件分為以下幾種：時間(即該步續執行目標時間后結束并按順序執行下一個步續，或由用戶自定義轉入該步續所在階段中的其他步續)；自定義條件(即某路模擬量或數字量輸入信號達到要求的目標值后結束并按順序執行下一個步續，或由用戶自定義轉入該步續所在階段中的其他步續)、對話框提示(即在該步續開始時彈出對話框提示用戶要進行的事情，在用戶確認可以結束該對