虛擬儀器技術(shù)在電鍍生產(chǎn)線上的應(yīng)用

虛擬儀器技術(shù)在電鍍生產(chǎn)線上的應(yīng)用

陳 剛

（株洲職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南株洲412000）

介紹了虛擬儀器技術(shù)的概念,硬件和軟件的基本組成。就虛擬儀器技術(shù)在電鍍生產(chǎn)線中的應(yīng)用進(jìn)行了分析,并給出了前面板程序,為大型電鍍生產(chǎn)線的運(yùn)行和監(jiān)控提供了新的方法。

電鍍;虛擬儀器;界面設(shè)計(jì);數(shù)據(jù)采集

0 前言

在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中,需要對(duì)設(shè)備的各種運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為中心,用傳感器和數(shù)據(jù)采集器為通道獲取信號(hào);計(jì)算機(jī)分析處理信號(hào),并可控制被監(jiān)測(cè)對(duì)象的動(dòng)作。生產(chǎn)應(yīng)用要求軟件具有可靠性、共同操作性和高性能。基于Labview的虛擬儀器可提供所有這些優(yōu)勢(shì),集成了如:歷史數(shù)據(jù)追蹤,網(wǎng)絡(luò)、工業(yè) I/O安全,報(bào)警管理及企業(yè)內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)等功能。基于虛擬儀器及其軟件的優(yōu)勢(shì),近年來(lái)在國(guó)內(nèi)得到迅速推廣,被廣泛應(yīng)用于儀器檢測(cè)、設(shè)備監(jiān)測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域[1]。本文嘗試?yán)肔abview軟件及虛擬儀器硬件來(lái)構(gòu)建一監(jiān)測(cè)平臺(tái),并將其引入到大型電鍍生產(chǎn)線的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1 虛擬儀器技術(shù)的基本概念

虛擬儀器系統(tǒng)是儀器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。它利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的強(qiáng)大功能及相應(yīng)的硬件,構(gòu)建儀器監(jiān)測(cè)系統(tǒng),大大突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、傳送、存儲(chǔ)、顯示等方面的限制。用戶可以方便地根據(jù)項(xiàng)目的工程特點(diǎn)和個(gè)性需求來(lái)定義和設(shè)計(jì)測(cè)試功能。與傳統(tǒng)的儀器相比,虛擬儀器具有方便性、靈活性、可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。Labview是一種圖形化程序編譯系統(tǒng),被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集與處理、監(jiān)測(cè)控制、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)表達(dá)等方面,是一種全新的程序編寫方法,即:被稱之為“虛擬儀器”（virtual instruments software,VIS）的軟件。其具有良好的人機(jī)界面和互聯(lián)通訊能力,對(duì)工程項(xiàng)目的綜合成本的控制具有明顯優(yōu)勢(shì)。虛擬儀器的組成,如圖1所示[2]。

圖1 虛擬儀器組成圖

2 虛擬儀器的軟硬件簡(jiǎn)介

硬件是虛擬儀器工作的基礎(chǔ)。它的主要功能是完成對(duì)被測(cè)信號(hào)的采集、傳輸和顯示測(cè)量的結(jié)果。硬件主要是由信號(hào)采集調(diào)理部件和計(jì)算機(jī)組成。其中,計(jì)算機(jī)包括微處理器、儲(chǔ)存器和顯示器等,它主要用來(lái)提供實(shí)時(shí)高效的數(shù)據(jù)處理性能。而信號(hào)采集調(diào)理部件可以是VXI儀器模塊、GPIB儀器模塊、PXI儀器模塊或數(shù)據(jù)采集卡。另外,虛擬儀器還有一個(gè)優(yōu)秀的硬件平臺(tái)VXI總線系統(tǒng)。它是一種在世界范圍內(nèi)開放的、適于多供貨商的32位高速模塊化儀器總線。

構(gòu)建一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng),基本硬件確定以后,就可以通過(guò)不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的功能。軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵。Labview是一種面向科學(xué)家和工程師的編程語(yǔ)言,它提供了簡(jiǎn)單、直觀的圖形編程方式,把繁瑣、復(fù)雜、費(fèi)時(shí)的文本語(yǔ)言編程簡(jiǎn)化成工程技術(shù)人員最熟悉的功能結(jié)構(gòu)圖的編程方式,并且嵌入了非常豐富的工程應(yīng)用函數(shù)。與傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言相比,Labview圖形編程方式可以節(jié)省大量的程序開發(fā)時(shí)間。同時(shí),Labview提供強(qiáng)大的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,工程技術(shù)人員可以方便地利用Labview程序驅(qū)動(dòng)各種I/O接口,將信號(hào)采集后供計(jì)算機(jī)處理。其能支持的總線有:GPIB總線、PCI總線、VXI總線、PXI總線、串行總線等。

3 基于Labview的電鍍生產(chǎn)線的界面設(shè)計(jì)

3.1 PC系統(tǒng)功能介紹

圖2為電鍍生產(chǎn)線的 PC系統(tǒng)功能圖,其功能說(shuō)明如下。

圖2 PC系統(tǒng)功能圖

（1）數(shù)據(jù)采集 采集電鍍生產(chǎn)線上各工藝槽的溫度、流量計(jì)的流量、各處水溫、開關(guān)信號(hào)、運(yùn)動(dòng)部件的位置信號(hào)等。

（2）數(shù)據(jù)處理 對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存,按照規(guī)定的算法進(jìn)行計(jì)算并儲(chǔ)存,對(duì)被控制元件進(jìn)行控制信號(hào)決策。

（3）數(shù)據(jù)輸出 將溫度、流量、電壓、電流等相關(guān)工況信號(hào)及計(jì)算結(jié)果輸出到顯示器和打印機(jī),并可進(jìn)行數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享。

（4）報(bào)警處理 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)工況異常、機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)失控時(shí),通過(guò)報(bào)警信號(hào)提醒操作人員。

3.2 電鍍生產(chǎn)線分析程序的前面板設(shè)計(jì)

采用直觀易讀的格調(diào)進(jìn)行前面板設(shè)計(jì),其界面程序,如圖3所示。

前面板設(shè)計(jì)主要包括:

（1）系統(tǒng)路徑選擇、日期、系統(tǒng)開關(guān)、顯示燈、系統(tǒng)報(bào)警、緊急停止按鈕等;

（2）工況信號(hào)監(jiān)控,如:溫度監(jiān)測(cè)、流量監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)線電流電壓等;

（3）開關(guān)量監(jiān)控;

（4）數(shù)據(jù)處理（數(shù)據(jù)報(bào)表、文件儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)打印）。

圖3 電鍍生產(chǎn)線的監(jiān)測(cè)程序

4 數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理

一個(gè)基于Labveiw的虛擬儀器監(jiān)測(cè)系統(tǒng),包括:各種傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和傳輸介質(zhì)等硬件以及Labview軟件系統(tǒng)。傳感器的作用是將被測(cè)試的物理量轉(zhuǎn)換為電量,這是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集模塊的作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),供計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理。信號(hào)調(diào)理模塊則是傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊之間的橋梁,將傳感器的輸出信號(hào)和數(shù)據(jù)采集模塊可以接受的信號(hào)類型關(guān)聯(lián)起來(lái)。其中,數(shù)據(jù)采集模塊一般由數(shù)據(jù)采集卡、硬件驅(qū)動(dòng)程序和數(shù)據(jù)采集函數(shù)等組成。圖4為基于NI-DAQmx的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

圖4 基于NI-DAQmx的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

5 總結(jié)

本文首次提出了基于Labview的虛擬儀器技術(shù)在電鍍生產(chǎn)線中的應(yīng)用。利用Labview軟件設(shè)計(jì)了監(jiān)控界面,并就本程序的系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明,為大型電鍍生產(chǎn)線的運(yùn)行和監(jiān)控提供了新的方法。為了能更好發(fā)揮虛擬儀器在工程上的應(yīng)用,還需要工程技術(shù)人員更深入地研究應(yīng)用。

[1] 鄧焱,王磊.Labview 7.1測(cè)試技術(shù)與儀器應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2] 陳剛.基于Labview的煤質(zhì)分析儀器分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù),2007（12）:35-37.

An Application of Virtual Instrument Technology in Electroplating Production Line

CHEN G ang
（Zhuzhou Vocational Technical College,Zhuzhu 412000,China）

The concept of virtual instrument technology and the basic composition of its hardware and software are presented.The applications of virtual instrument technology in electroplating production line are analyzed,and the front panel program is also given,that provides a new method for the running and supervision of large electroplating production lines.

electroplating;virtual instrument;interface design;data collection

TQ 153

A

1000-4742（2010）01-0017-02

2009-07-16

·電 鍍·