基于LabVIEW的減速器遠程測試系統

黃培（江蘇建筑職業技術學院機電工程學院　徐州　221116）

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基于LabVIEW的減速器遠程測試系統

黃培
（江蘇建筑職業技術學院機電工程學院徐州221116）

摘要將先進的虛擬儀器技術引入減速器性能測試與分析系統，構建了以計算機、NI6014數據采集卡為核心的虛擬儀器硬件平臺，利用LabVIEW軟件開發了具有遠程測試功能的減速器性能測試分析系統。軟件設計采用了嚴格的結構層次、獨立的模塊化設計方法，對遠程測試的實現，服務端、客戶端及發布服務端程序的設計進行了詳細的介紹。系統利用Internet把將數據采集、處理等模塊靈活地連接起來，實現自動數據采集、遠程傳輸、分析處理，從而提高了工作效率和安全性。

關鍵詞減速器虛擬儀器遠程測試

一、前言

減速器是機械設備中至關重要的動力轉換裝置，其性能好壞直接影響著現代化生產效率甚至作業人員的生命安全［1］。為了確保減速器正常工作，測試其各項參數及性能指標，實現網絡化遠程測試具有非常重要的意義。本系統利用Internet把分解在不同計算機上的各個功能模塊靈活地連接起來，使得在分布很廣的作業地域之間實現自動數據采集、遠程傳輸、分析處理，從而提高了工作效率和安全性。本系統充分利用LabVIEW的網絡開發工具包和數據采集、分析模塊，構建了集信號采集、遠程傳輸、分析處理于一體的減速器遠程測試系統。

二、測試系統硬件組成

減速器性能試驗主要包括空載、效率、溫升、噪聲、和耐久試驗。各試驗要求如下：

空載試驗：測試并記錄輸入扭矩及轉速，空載功率、油池平衡溫度以及此時的機殼溫度；效率試驗：記錄減速器輸出、輸入的轉速與扭矩，繪制效率—負荷曲線；溫升試驗：每隔15min記錄一次油度，繪制溫升曲線，記錄達到熱平衡所需時間；噪聲試驗：記錄離減速器1m處不少于兩個方向的噪聲，取其平均值；耐久試驗：運轉1000h，每隔15min記錄一次油溫，達到控制油溫后每隔1h記錄一次油溫，繪制溫升曲線。

這些測試項目可歸納為以下幾類信號：扭矩、轉速、溫度、噪聲。按需求測試裝置布置如圖1所示，系統配備有扭矩、光電、溫度、噪聲等傳感器。

扭矩測量采用JC型扭矩傳感器，轉速測量采用光電傳感器，室溫與機殼溫度采用Pt100溫度傳感器，油溫采用銅-康熱電偶，噪聲測量采用聲級計。信號調理采用NI公司出品的5B系列調理模塊，數據采集使用NI6014數采卡。NI6014是美國NI公司推出的基于PCI總線的數據采集和控制設備，它具有16路模擬輸入通道、8路數字輸入/輸出通道、2個定時/計數器。遠程傳輸采用5類雙絞線將計算機接入Internet。整個系統的硬件構架如圖2所示。

三、測試系統軟件設計

本系統的軟件部分采用LabVIEW 7 Express語言進行編程。軟件在整體上采用遞進式結構，該結構可以劃分為三個成次：第一層為“主程序層”，由用戶接口和測試執行部分構成；第二層為“測試層”，負責邏輯關系的驗證以及相關決策的制定；最底層為“驅動層”，負責與儀器、被測設備以及其它應用程序之間的通訊［2］。

圖3為本系統的軟件結構圖，其中服務器負責驅動層，實現數據采集與發送，客戶機負責測試層與主程序層實現數據接收、處理和用戶接口。

1、服務端程序

DataSocket是NI公司基于TCP/IP協議的一種網絡編程技術，它封裝了TCP/IP的編程細節，使用這種技術很容易在互聯網上實現高速實時數據共享。DataSocket包括DataSocket Server Manager，DataSocket Server，DataSocket函數庫等三大部分，以及Dstp（DataSocket Transfer Protocol，DataSocket傳輸協議）、URL（uniform resource locator）和文件格式等規程。

在服務器中打開DataSocket Server Manager，設置可連接的客戶程序的最大數目和可創建的數據項的最大數目，并創建用戶組和用戶，最后設置用戶創建數據項和讀寫數據的權限。設置完畢后，打開DataSocketServer，它能解決大部分網絡通信方面的問題，并負責監管DataSocket Server Manager中所設定的各種權限和客戶程序間的數據交換。

DataSocket對TCP/IP底層進行了高度封裝，所提供的參數簡單友好，只需設置URL就可通過Internet進行即時分送所需傳輸的數據。DataSocket可用的URL共有四種：dstp，opc，logos和file傳輸協議。本設計服務端程序只用dstp，dstp是DataSocket的固有協議，利用這個協議可以運行一個DataSocketServer。

按照減速器性能試驗要求，服務端必須提供的數據有溫度、轉速、扭矩和噪聲等，調用數據采集模塊，結合DataSocket，服務端程序也就躍然紙上。“Main Server”后面板見圖4。

2、客戶端程序

當服務器運行“Main Server”的時候，客戶機通過DataSocket技術完成遠程測試。客戶端程序包含了主程序層和測試層。

主程序層主要完成空載、效率、溫升、噪聲、和耐久等五個試驗的用戶接口，通過簡單易懂的用戶界面向子程序以及測試層提供必要的抽象信息，并實時顯示測量值，最后生成試驗報表［3］。通過使用LabVIEW中Application Control〉〉Menu和Application Control〉〉Help兩個目錄下的相關vi，以及SubVI的屬性設置，將這五個具有獨立功能的儀器以菜單和對話框方式集成為一個儀器系統，提供統一的主界面。

測試層主要完成溫度、轉速、扭矩、噪聲、振動等參數的測量，按照從主程序層傳遞而來的參數，利用LabVIEW功能強大的信號處理以及數學運算模塊即可計算出減速器各性能參數。客戶端程序流程圖如圖5所示。

3、遠程面板訪問

遠程面板訪問目的是監測和控制服務端的作業，調整運行在服務器上驅動層模塊的采集參數。LabVIEW中通過Remote Panels技術實現遠程面板訪問，Remote Panels基于瀏覽器/服務器（簡寫為B /S）網絡模式，可在互聯網上直接控制位于遠端服務器上的VI前面板［4］。

在服務器上啟動LabVIEW Web Server并進行權限設置，最后利用菜單欄中的Tools〉〉WebPublishing Tool將網頁發布出去。完成上述配置后，在服務器上打開服務端程序，然后在裝有LabVIEW或Run-Time Engine的客戶機上打開網頁瀏覽器，輸入URL：http：//192.168.0.1/main server.htm，客戶機可根據實際情況設置所需數據的采樣點數、采樣頻率等參數。

四、結論

網絡化是測試技術不可逆轉的趨勢，本文重點介紹了NI公司開發的DataSocket技術和Remote Panels技術，按照減速器的性能試驗要求，以面向對象的編程思想，嚴格的結構層次，獨立的模塊化設計方法編寫了服務端和客戶端程序。以虛擬儀器替代傳統儀器硬件，使遠程測試更加可靠、項目擴展更加靈活，從而消除了空間和距離上的隔閡。遠程測試在測控領域的應用，是對傳統測控方式一場革命，也是未來測控技術發展的必然趨勢。

參考文獻

［1］陳維健，傅運剛等.礦山大型機電設備測試技術手冊［M］.江蘇：中國礦業大學出版.2008，869-871.

［2］楊樂平，李海濤，趙勇等. LabVIEW高級程序設計［M］，北京：清華大學出版社.2003.

［3］董湘，鄒國奎.基于LabVIEW的遠程測控方法研究.自動化儀表，2015年1月，第27卷第1期：6-8.

［4］Wu X，Ghaboussi J，Garrett J H. Use of neural networks in detection of structural damage［J］. Computers & Structures，2012，42（4）：649-659.

Creeper Gear Remote Testing System Based on LabVIEW

Huang Pei
（College of Mechanical and Electrical Engineering，Jiangsu Institute of Architectural TechnologyXuzhou221116）

AbstractAdvanced Virtual Instruments technologies has been introduced into Creeper Gear performance testing and analysis，thus constituted Virtual Instruments hardware platform encored by computer and NI 6014 DAQ Card and developed Creeper Gear analyzing software with remote testing functions based on the LabVIEW，which designed with strict structural gradation and independent approaches and provided detailed introductions to the realization of remote testing，service，guest and publishing terminal. The system flexibly connected data acquisition and processing module to realized automatic，remote transmitting，analyzing and processing section to improve working efficiency and safety.

KeywordsCreeper gearVirtual instrumentsRemote testing

中圖分類號TH132.41；TN915.04

文獻標識碼A

文章編號160223-7208

作者簡介

黃培（1981年～），性別男，江蘇徐州人，2005年畢業于西安科技大學大學機械電子專業，獲碩士學位，講師，現為江蘇建筑職業技術學院教師；主要從事電氣自動化與控制系統的教學與研究。