機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)中LabVIEW技術(shù)的運(yùn)用

摘 要：在機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用LabVIEW虛擬儀器技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)基于LabVIEW虛擬儀器技術(shù)，綜合實(shí)現(xiàn)的仿真控制，還可以通過LabVIEW遠(yuǎn)程監(jiān)控，及時監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并對其進(jìn)行有效控制，對機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)揮積極應(yīng)用價值，值得在實(shí)際中推廣該應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械電子；實(shí)驗(yàn)；LabVIEW

文章主要分析利用LabVIEW設(shè)計虛擬儀器，并對此開發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)室，分析應(yīng)用LabVIEW虛擬儀器技術(shù)的意義，以下對此做具體分析。

1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

針對機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用LabVIEW虛擬儀器技術(shù)，針對步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的綜合實(shí)驗(yàn)中，可以通過LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)，應(yīng)用LabVIEW編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字脈沖，然后通過手機(jī)整理數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)，從而通過數(shù)字輸出的端口來控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，有效擺脫原來機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)中對變頻器設(shè)備的依賴[1]。同時在做機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)中，對于實(shí)驗(yàn)用戶也可以根據(jù)要求，靈活調(diào)用LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)中的模塊，簡化實(shí)驗(yàn)操作。本次實(shí)驗(yàn)中，選用的步進(jìn)電機(jī)是四相步進(jìn)電機(jī)，通過軟件和硬件的結(jié)合實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速功能，并且步進(jìn)電機(jī)所處的狀態(tài)用相應(yīng)的發(fā)光二極管顯示。

2 驗(yàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計基于LabVIEW虛擬儀器技術(shù)的機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控，滿足用戶測控需求，提升機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)中步進(jìn)電機(jī)的性能[2]。基于LabVIEW虛擬儀器技術(shù)，對測試任務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程測控，利用測控系統(tǒng)的I/O接口設(shè)備，完成對網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)以多種形式的輸入，從而多樣化表達(dá)輸出測試結(jié)果內(nèi)容。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

同時，可以采用臺式計算機(jī)作為平臺，用基于USB借口的USB6008多功能數(shù)據(jù)采集器作為模塊化I/O，USB6008多功能數(shù)據(jù)采集器共有32個端口。提供具有8個模擬信號的數(shù)據(jù)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(shù)字信號的輸入通道/輸出（digital input/output）通道，并且還包含32位計數(shù)器1個（counter）以及2.5V和5V的直流電源。數(shù)據(jù)采集卡PCI26024E，性能參數(shù)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(kuò)展電壓測量范圍，但該模式下只有4個AI通道。

3 機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)軟件編程

應(yīng)用 LabVIEW軟件開發(fā)環(huán)境，虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)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(jié)構(gòu)化流程圖、圖標(biāo)組成，友好的人機(jī)界面，提升軟件使用效率。數(shù)據(jù)采集中，可以在LabVIEW虛擬儀器技術(shù)的功能模板子選項(xiàng)中，根據(jù)其提供的6個串行通訊函數(shù)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(guān)閉等功能，通過串口通訊提取單片機(jī)控制板的有關(guān)模擬狀態(tài)數(shù)據(jù)。并通過數(shù)據(jù)分析，把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量在前面板上顯示出來。LabVIEW虛擬儀器技術(shù)中，軟件內(nèi)部程序面板設(shè)計采用局部變量，數(shù)據(jù)流清晰，采用多級修正（示波器TDS2014和函數(shù)發(fā)生器SP820A），使得測量結(jié)果更準(zhǔn)確。前面板設(shè)計更多的是傾向于直觀。設(shè)置連接是否正常指示燈，采用選項(xiàng)卡控件減少前面板面積。

4 數(shù)據(jù)采集設(shè)計

對于LabVIEW虛擬儀器技術(shù)中，針對步進(jìn)電機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)中，在對于數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析時，要求虛擬儀器客戶端能夠正確的同步地實(shí)時顯示出得到的測試結(jié)果，故此，可以把虛擬儀器的標(biāo)識號與實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行相互的綁定，將數(shù)據(jù)打包后在網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)中發(fā)布。將LabVIEW虛擬儀器技術(shù)中的數(shù)據(jù)包，分為數(shù)據(jù)項(xiàng)與屬性項(xiàng)，一個可以放采集數(shù)值，一個可以當(dāng)本次標(biāo)記序號Q，然后再在虛擬儀器的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)中，就可以發(fā)數(shù)據(jù)包給DataSocket函數(shù)。

5 網(wǎng)絡(luò)測控結(jié)果分析

通過LabVIEW虛擬儀器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳遞與服務(wù)器同步，可以有效解決機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送、接收的一致性問題，提升機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)中的儀器性能。基于LabVIEW虛擬儀器中的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)測控功能，在儀器界面之中，從而實(shí)現(xiàn)對PC與單片機(jī)控制的串口通訊。運(yùn)用LabVIEW虛擬儀器技術(shù)程序發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)，使用Web鏈接到應(yīng)用程序，在網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程對步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)模擬設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程測控。

LabVIEW虛擬儀器技術(shù)中，機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)中，可以進(jìn)行通過串口采集低頻的外界信號，調(diào)用函數(shù)進(jìn)行信號處理，實(shí)現(xiàn)LabVIEW虛擬儀器的某些功能。可以使用轉(zhuǎn)盤、圖表有效的縮短用戶在實(shí)際應(yīng)用中學(xué)習(xí)虛擬儀器的時間，使用中只需將其各個圖標(biāo)連起來，就能夠創(chuàng)建流程圖，并及時開發(fā)出適合需求的虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)測控的程序，通過圖形化編程，加快機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)速度，提升機(jī)械電子設(shè)備質(zhì)量。

6 結(jié)束語

綜上所述，在機(jī)械電子綜合實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用LabVIEW虛擬儀器技術(shù)，開發(fā)虛擬儀器軟件平臺LabVIEW，基于LabVIEW環(huán)境下，不僅可以遠(yuǎn)程監(jiān)控電子綜合實(shí)驗(yàn)仿真過程，也可以有效適應(yīng)新形式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)揮積極應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]劉瀛，董炯，呂奕，等.基于Labview的彎扭組合實(shí)驗(yàn)機(jī)的研制[J].遼東學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，21（4）：290-294.

[2]鄒憲軍，譚壘，呂風(fēng)縣，等.LabVIEW和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電液伺服閥在線故障診斷中的應(yīng)用[J].液壓與氣動，2012，11（8）：115-118.