機械電子綜合實驗中LabVIEW技術的運用

摘 要：在機械電子綜合實驗中，應用LabVIEW虛擬儀器技術，不僅可以實現基于LabVIEW虛擬儀器技術，綜合實現的仿真控制，還可以通過LabVIEW遠程監控，及時監視設備運行狀態，并對其進行有效控制，對機械電子綜合實驗進行監控，發揮積極應用價值，值得在實際中推廣該應用。

關鍵詞：機械電子；實驗；LabVIEW

文章主要分析利用LabVIEW設計虛擬儀器，并對此開發虛擬實驗室，分析應用LabVIEW虛擬儀器技術的意義，以下對此做具體分析。

1 實驗項目

針對機械電子綜合實驗中，應用LabVIEW虛擬儀器技術，針對步進電機控制系統的綜合實驗中，可以通過LabVIEW的虛擬儀器技術，應用LabVIEW編程實現數字脈沖，然后通過手機整理數據采集卡數據，從而通過數字輸出的端口來控制步進電機轉速與轉向，有效擺脫原來機械電子綜合實驗中對變頻器設備的依賴[1]。同時在做機械電子綜合實驗中，對于實驗用戶也可以根據要求，靈活調用LabVIEW的虛擬儀器技術中的模塊，簡化實驗操作。本次實驗中，選用的步進電機是四相步進電機，通過軟件和硬件的結合實現步進電機的啟停、正轉、反轉、加速、減速功能，并且步進電機所處的狀態用相應的發光二極管顯示。

2 驗結構設計

設計基于LabVIEW虛擬儀器技術的機械電子綜合實驗，應用網絡測控技術，實現遠程測控，滿足用戶測控需求，提升機械電子綜合實驗中步進電機的性能[2]。基于LabVIEW虛擬儀器技術，對測試任務進行遠程測控，利用測控系統的I/O接口設備，完成對網絡測控信號的采集，并且可以傳輸信號，有效模擬出儀器的控制面板，實現以多種形式的輸入，從而多樣化表達輸出測試結果內容。系統結構圖如圖1所示。

同時，可以采用臺式計算機作為平臺，用基于USB借口的USB6008多功能數據采集器作為模塊化I/O，USB6008多功能數據采集器共有32個端口。提供具有8個模擬信號的數據輸入（analog input）通道，還包含有2個模擬信號的輸出（analog output）通道，以及對于12個數字信號的輸入通道/輸出（digital input/output）通道，并且還包含32位計數器1個（counter）以及2.5V和5V的直流電源。數據采集卡PCI26024E，性能參數為：低價位200kS/s，12位模擬輸入。其中8個AI通道可在差分模式（Differential Mode）下使用以擴展電壓測量范圍，但該模式下只有4個AI通道。

3 機械電子綜合實驗軟件編程

應用 LabVIEW軟件開發環境，虛擬儀器網絡測控技術中，采用圖形化編程方式，編寫測控程序。LabVIEW虛擬儀器中，主要操作前面板、結構化流程圖、圖標組成，友好的人機界面，提升軟件使用效率。數據采集中，可以在LabVIEW虛擬儀器技術的功能模板子選項中，根據其提供的6個串行通訊函數如串口初始化、串口讀、串口寫、檢測緩沖器大小、串口中斷以及關閉等功能，通過串口通訊提取單片機控制板的有關模擬狀態數據。并通過數據分析，把數字量轉換為模擬量在前面板上顯示出來。LabVIEW虛擬儀器技術中，軟件內部程序面板設計采用局部變量，數據流清晰，采用多級修正（示波器TDS2014和函數發生器SP820A），使得測量結果更準確。前面板設計更多的是傾向于直觀。設置連接是否正常指示燈，采用選項卡控件減少前面板面積。

4 數據采集設計

對于LabVIEW虛擬儀器技術中，針對步進電機綜合實驗中，在對于數據采集以及數據分析時，要求虛擬儀器客戶端能夠正確的同步地實時顯示出得到的測試結果，故此，可以把虛擬儀器的標識號與實時數據進行相互的綁定，將數據打包后在網絡測控系統中發布。將LabVIEW虛擬儀器技術中的數據包，分為數據項與屬性項，一個可以放采集數值，一個可以當本次標記序號Q，然后再在虛擬儀器的遠程網絡測控技術中，就可以發數據包給DataSocket函數。

5 網絡測控結果分析

通過LabVIEW虛擬儀器技術，實現機械電子綜合實驗數據傳遞與服務器同步，可以有效解決機械電子綜合實驗數據傳送、接收的一致性問題，提升機械電子綜合實驗中的儀器性能。基于LabVIEW虛擬儀器中的遠程網絡測控功能，在儀器界面之中，從而實現對PC與單片機控制的串口通訊。運用LabVIEW虛擬儀器技術程序發布到網絡，使用Web鏈接到應用程序，在網絡中遠程對步進電機控制系統模擬設備狀態進行遠程測控。

LabVIEW虛擬儀器技術中，機械電子綜合實驗中，可以進行通過串口采集低頻的外界信號，調用函數進行信號處理，實現LabVIEW虛擬儀器的某些功能。可以使用轉盤、圖表有效的縮短用戶在實際應用中學習虛擬儀器的時間，使用中只需將其各個圖標連起來，就能夠創建流程圖，并及時開發出適合需求的虛擬儀器網絡測控的程序，通過圖形化編程，加快機械電子綜合實驗速度，提升機械電子設備質量。

6 結束語

綜上所述，在機械電子綜合實驗中，應用LabVIEW虛擬儀器技術，開發虛擬儀器軟件平臺LabVIEW，基于LabVIEW環境下，不僅可以遠程監控電子綜合實驗仿真過程，也可以有效適應新形式下的實驗教學，發揮積極應用價值。

參考文獻

[1]劉瀛，董炯，呂奕，等.基于Labview的彎扭組合實驗機的研制[J].遼東學院學報（自然科學版），2014，21（4）：290-294.

[2]鄒憲軍，譚壘，呂風縣，等.LabVIEW和神經網絡在電液伺服閥在線故障診斷中的應用[J].液壓與氣動，2012，11（8）：115-118.