基于LabVIEW的液壓試驗臺數據采集系統設計

摘 要：本文以研華數據采集板卡為硬件支撐，以LabVIEW 為軟件平臺，設計開發了一套液壓試驗臺通用數據采集系統，實現了現場數據的實時顯示、數據存儲、歷史數據查詢及相關分析功能。

關鍵詞：數據采集；LabVIEW ；研華板卡

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.236

0 引言

液壓試驗臺無論是在技術預研、系統調試，還是元件檢驗、教育教學中都有重要作用，其過程數據的采集意義重大。本文采用研華公司的PCI-1747U板卡設計了一套通用的液壓試驗臺數據采集系統。

1 系統組成

本文以實現液壓試驗臺上壓力信號的實時采集為例。壓力傳感器選用電流型壓力傳感器，輸出為4～20mA電流信號，量程則需根據系統壓力進行選取。采集板卡選用研華公司的PCI-1747U，其是一款高分辨率、高通道計數模擬量輸入PCI總線卡，通道輸入方式可選擇64路單端、32路差分及組合輸入方式。采樣模式可選擇軟件觸發、可編程定時器觸發或外部觸發。輸入類型為電壓型，范圍可選擇0-10v或0-5v。該數據采集系統組成如圖1所示。

2 數據采集系統軟件設計

2.1 數據采集系統整體框架

本系統主要實現兩個平臺的搭建，一是數據采集平臺，二是數據分析平臺。各平臺的主要功能如圖2所示。

2.2 程序主流程圖設計

根據系統整體框架，設計主程序流程圖，如圖3。數據采集軟件運行后，測量數據實時顯示；點擊開始采集按鈕，實現采集數據的實時存儲，點擊停止采集按鈕，停止存儲數據，存儲數據的過程中，頁面依然實時顯示采集數據；點擊數據查詢按鈕，進入“數據分析平臺”，在此平臺可對歷史數據進行查詢顯示并做基礎的分析，點擊退出按鈕將返回“數據采集平臺”界面，進行數據的實時顯示。

2.3 觸發方式及參數選擇

在利用LabVIEW對采集板卡進行編程之前，首先要根據采樣對象選擇合適的觸發方式。由于本系統的采樣對象為低頻壓力信號，故選擇軟件觸發的方式進行編程，由應用程序發送采集命令，設備驅動響應命令產生硬件動作，最終將結果返回給應用程序。

若采集的壓力信號為慢變信號，變化不快，一秒鐘采集幾十次或更少即可，結合實際需求，在程序的WHILE循環結構中將采樣周期設置為200ms，即每秒鐘采集5次壓力信號。另外，由于本系統選用的壓力傳感器為電流型，故在信號引入板卡前，需接入250歐姆電阻，將4～20mA電流信號轉換為1～5V電壓信號。為保證真實反映現場信號的變化，選擇板卡的輸入信號范圍為0～10V。

2.4 程序框圖設計

數據采集采用軟件觸發方式，開始通道設置為0，若共采樣8個壓力信號，則使用8個通道，采用差分方式，每個通道的增益可設置為16。由于傳感器輸入信號經過轉換，以1-5V的電壓信號被板卡采集，程序中需要對采集到的信號進行標定，即將電壓信號轉換為真實的壓力信號。采集部分及傳感器的標定程序如圖4所示。數據存儲方式選擇TDMS數據存儲格式進行存儲，減小數據存儲空間，有效提高工控機內存的使用率。

在程序中，另外設計了壓力曲線選擇顯示功能。對采集到的8個壓力信號進行選擇一個多個進行顯示，便于用戶對某些特殊關注壓力值的查看及分析。該功能程序框圖如圖5所示。

3 結論

隨著行業的發展，對試驗臺架的功能齊全性要求越來越高，對于數據采集功能來說，不僅要實現對現場傳感器信號的實時采集，而且要能夠保證信號的抗干擾性及準確性。本文所介紹的數據采集系統使用LabVIEW作為軟件開發平臺，以PCI-1747U為硬件支撐，采用差分輸入方式減少共模干擾，實現了數據的準確采集、顯示、存儲及數據分析等功能，為用戶提供了直觀的數據觀察。

參考文獻：

[1]林輝，郭艷珠.基于LabVIEW的測溫系統設計[J].電子設計工程，2010，8（18）：79-81.

[2]楊樂平，李海濤，楊磊. LabVIEW程序設計與應用（第2版）[M]. 北京：電子工業出版社，2005.

基金項目：江蘇建筑職業技術學院院級課題，課題名稱“專業課程教學過程與生產過程對接的研究” 項目編號 RGS2014-2

作者簡介：臧其亮（1983-），男，江蘇徐州人，碩士，助教，工程師，研究方向：自動控制。