基于LabVIEW的整漿機交互式訓練軟件開發

徐 帥，楊曉芳

(鹽城工業職業技術學院 ，江蘇 鹽城 224005)

基于LabVIEW的整漿機交互式訓練軟件開發

徐 帥，楊曉芳

(鹽城工業職業技術學院 ，江蘇 鹽城 224005)

為滿足學校教學和員工訓練需要，開發了基于LabVIEW的整漿機交互式訓練軟件，軟件可運行在PC端。通過事件結構控制選項卡的顯示來完美模擬整漿機觸摸屏，采用ActiveX控件以實現機器運轉的多媒體視頻播放，利用LabVIEW的強大數學運算功能和電子表格寫入子VI實現了數據的驗算和匯總。

整漿聯合機；操作訓練；LabVIEW；訓練軟件；仿真

隨著自動化技術的進步，幾乎所有行業設備均配備了以觸摸屏為主的人機界面HMI(Human Machine Interface)。衣著整潔的工人站在機器的觸摸屏前進行技術參數設定，輕松完成生產任務成了現代制造業的典型圖景。整漿聯合機是紡織大型生產設備，工藝計算復雜，工藝參數較多，對其HMI的操作需要經過專業的訓練。但在機上訓練時，一則會導致參數變動而影響生產，二則人數多、設備少時訓練效果不佳。因此較好的解決方法是提供一種可運行在PC端的訓練軟件，以滿足學校教學和員工訓練需要。

LabVIEW是美國國家儀器公司推出的一種基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發工具，目前已廣泛應用于工業測控。LabVIEW中包含了多種數學運算功能，特別適用于建模、仿真、原型設計等[1]。因此本項目選擇LabVIEW作為整漿聯合機交互式訓練軟件的開發工具。

1 軟件功能設計與總體結構

1.1 軟件功能設計

整漿機在使用中一般采用分條整的方法，工藝計算較復雜且HMI端工藝參數的輸入尤其重要。為了達到較好的綜合訓練效果，在功能上訓練軟件首先應能完全模擬出HMI端界面和其上的參數；其次應能對工藝參數作出驗算判斷并生成報表，以供人工評判；最后應能利用多媒體技術模擬上機和運轉過程。圖1示出了整漿機交互式訓練軟件的功能要求。

1.2 軟件程序總體結構

由于本軟件功能較多，按照先進行工藝設計、再進行工藝參數輸入和最后上機的工藝過程，軟件程序的總體結構如圖2所示。LabVIEW編程環境提供了很多程序結構，本文針對圖1-2的程序總體結構，選擇Sequence順序結構。

1.3 軟件使用流程

本軟件在用于教學和訓練時的使用流程是：工藝參數驗證(可跳過)→HMI模擬操作→生產運轉模擬→生成參數報表。

2 工藝參數驗算功能的實現

分條整經的工藝算法相關資料已有充分說明，本軟件利用LabVIEW強大的數學功能進行編程。本部分功能的前面板和程序如圖3所示，在已知輸入參數的前提下，軟件能對每項求得的工藝參數進行判斷。圖3中最末1條色紗數和最末1條帶寬度計算錯誤，對應的指示燈不亮。

3 設備HMI模擬功能的實現

在PC端模擬設備HMI是本軟件的主要功能，由此學習者就能在個人PC上熟悉設備HMI的參數輸入和信息顯示。目前紡織設備的HMI大都采用工業觸摸屏，其程序由專門的組態軟件開發，如西門子的WinCC flexible、昆侖通態的MCGS等。組態軟件開發的程序一般運行在觸摸屏上，且其數學運算和多媒體功能欠佳，這也是本項目最終選擇LabVIEW作為工具來開發設備HMI模擬軟件的主要原因。當然，由于LabVIEW本身是面向測試與控制領域的，不具備組態軟件的多畫面編輯功能，這就需要通過進一步的程序編寫來實現。

本項目實現整漿機觸摸屏模擬的方法，是以轉換為顯示控件后的選項卡模擬觸摸屏的一個界面，再通過事件結構控制選項卡的顯示。圖4中(a)為模擬整漿機觸摸屏整經監控的頁面，(b)為模擬觸摸屏工藝設定的頁面，它們分別是選項卡1和選項卡3。圖5為對應的程序，它采用事件結構。當圖4(a)中“工藝設定”按鈕按下的事件發生時，執行顯示選項卡3的代碼，這樣就實現了整經監控頁面(選項卡1)到工藝設定頁面(選項卡3)的畫面切換。通過設置選項卡的顯示項，可以去掉頁面左上端“選項卡1”等字樣，從而更像真實的觸摸屏頁面。

4 生產運作模擬功能的實現

利用多媒體技術在軟件中插入視頻，可以模擬工藝上機與運轉過程，達到更好的訓練效果。在LabVIEW中插入多媒體的方法是采用ActiveX技術，它是一種跨越編程語言的方法和規范，其組件對象模型(COM)具有開發的屬性和方法，允許其他應用程序訪問。LabVIEW在控件選板“容器”子選板中，或“.NET與ActiveX”子選板中都設有專門的ActiveX控件。將ActiveX控件拖放到前面板后，在容器框內右擊以彈出快捷菜單，選擇“插入ActiveX對象...”命令并選擇“Windows Media Player ”，視頻播放器即進入容器[2]。

前面板添加了視頻播放器后，還需編寫程序以控制播放內容和播放過程。這其中最重要的工作是添加屬性節點，具體方法是在“函數”選板下選擇“互聯接口”，繼續選擇“ActiveX—屬性節點—選擇類—ActiveX—IWMPPLAYER4”。添加好屬性節點后便可左鍵單擊選擇屬性，如播放內容的地址“URL”、播放控制“controls”等。在此基礎上調用這些屬性節點并編程，可實現播放內容與順序的控制。圖6(a)展示了軟件的模擬運轉界面，圖6(b)為其程序圖。圖6(a)中經長為動態顯示，將按照運行速度隨著時間的推移不斷增加。

5 參數報表生成功能的實現

為了便于管理者和教學人員對學員工藝參數設置的檢查和評價，本軟件設置了參數報表生成功能，主要用于將學習者在模擬觸摸屏部分輸入的參數匯總并生成“.xlsx”文件。實現方法是使用“編程”選板下“文件I/O”下的“寫入電子表格文件”子VI。

6 結語

本項目從實用角度出發，利用LabVIEW開發的整漿聯合機交互式訓練軟件可運行在PC端，解決了硬件設備數量不足帶來的種種問題，滿足了學校教學和員工訓練的需要。本軟件的結構和開發過程可為開發其他相似類型教學、訓練軟件提供一定的借鑒。

[1] 王小娟. 基于LabVIEW的中學化學仿真實驗系統的研究[D].西安：陜西師范大學,2014.

[2] 雷振山，肖成勇，魏 麗，等. LabVIEW高級編程與虛擬儀器工程應用(第2版)[M].北京：中國鐵道出版社,2014.

Interactive Training Software Development for Sizing Machine based on LabVIEW

XU Shu-ai,YANG Xiao-fang

(Yancheng Institute of Industry Technology, Yancheng 224005, China)

In order to meet the need for staff training and school teaching, the interactive training software for sizing machine based on LabVIEW was developed. The software could run in PC. The sizing machine′s touch screen could be simulated perfectly by using Tap Control and Event Structure, the multimedia video of machine running could be played by using ActiveX Controls, the data could be checked and summarized by LabVIEW′s Numeric and Write to Datasheet subroutine.

integrated pulp machine; operation training; LabVIEW; training software; simulation

2016-04-28；

2016-06-23

2016年度全國紡織服裝信息化教學研究課題(ZWH-16037)；2014年度江蘇省現代教育技術課題(2014-R-31872)；江蘇省品牌專業建設項目(PPZY2015C254)

徐 帥(1983-)，男，江蘇鹽城人，講師，碩士，研究方向為紡織機電一體化技術和現代紡織生產技術， E-mail:xushuai430@163.com。

TP392

B

1673-0356(2016)07-0016-03