基于LabVIEW RT的自定义流程测控系统

传感器和数据采集模块组成，控制系统由执行元件和控制模块组成。所以要建立一个测控系统，首先要有一系列的硬件，例如传感器、执行器、开关量等来为软件进行支持。当然光有硬件是不够的，下一步需要将硬件同软件联系起来，实现数据传输。也就是说要依靠某种总线(如PCI或PXI总线等)通过硬件驱动程序完成系统底层硬件同硬件接口的通信，实现了两者间的数据传输。最后，选择一个编程平台，如LabVIEW、VC、VB等，根据用户的需求。开发出相应的应用软件，完成要求的测量和控制任务。这样一个简单的测控系统就建立了。
当前，随着测控技术的不断发展，简单的测控系统已经越来越不能满足用户的需求了。用户对测控流程的要求也越来越复杂。针对这种原因，开发了基于LabVIEW RT的自定义流程测控系统。系统程序实现了硬件配置功能，用户可方便地将整个试验划分为若干步骤，自定义每个步骤的动作；也可将若干步骤合成试验阶段，参与循环，实现复杂的试验流程配置和数据管理。
自定义流程配置
经过对用户需求的深入研究，将自定义流程分成了以下几个部分。
硬件通道配置如图1所示，界面中硬件列表信息是系统自动读取得出的，用户添加或删除某个硬件后，硬件列表也会进行更新，目前硬件列表只支持美国国家仪器公司(National Instrument简称NI)公司生产的各种板卡。考虑到用户在对各个物理量信号类型的需求上可能有所不同，所以在该界面中，用户可以选择本次试验所需要的信号，并可对每路信号自由命名、选择其对应的物理通道、设定显示颜色和量程。在模拟量输入方面可以选择的信号类型有温度、电压、频率和位移。在模拟量输出方面可以选择的信号类型有电流和电压。数字量输入输出方面，配有48路数字量输入与输出通道。可基本满足用户的一般需求。

图1 硬件通道配置
通道标定如图2所示，无论是传感器还是数据采集卡、信号调理模块其本身都肯定存在一定的误差。因此，为了保证试验数据的准确性，将试验误差降低到最小，需要对每个通道分别进行标定。具体标定方法是：利用标准仪表读取该通道的物理量读数，同时获取系统中该测试通道的电压值，在二者间建立线性关系。通过该测试通道的最大和最小检测物理量的测量，计算出线性关系的系数，对原有的换算关系进行修正。多次读取标准仪表和数据采集卡的读数，修正换算公式中的系数，保证标定系数的准确性。标定结束后，可以检验标定系数，计算绝对误差(目标值减去检验值)。

图2 通道标定
在实际应用中，为了测量产品的使用寿命，需要多次重复模拟产品的某种使用环境，即重复循环执行某个试验流程，考虑到以上这点，在本系统中把这样的一个流程称之为阶段，因此阶段也就是试验循环的最小单位。而在同一个阶段中，用户要模拟的产品使用环境可能会有所改变，所以又将阶段进行细分，即把阶段分成一个或多个步续，每个步续通过独立配置都可以模拟产品的一种使用环境，因此步续也就是整个试验流程的最小单位。
试验流程配置如图3所示。在左侧的试验流程列表中，最高层次是“试验顺序树”即整个试验完整流程，然后向下一个层次是“阶段”，最低层次就是所说的“步续”。在用户进行自定义流程配置之前，系统已经预制了5个特殊阶段：开始，停车、紧急停车、空闲和断点继续。在该界面右侧区域，用户可以点击相应的按钮来插入、删除、重命名某个自定义的阶段或步续。

图3 试验流程配置
步续配置如图4所示，根据实际经验，每个步续的结束条件可能不同，例如有时可能只是简单的让某个步续持续运行一段时间，有时某个步续只是为下一个步续提供试验条件，如在油品测试中，有些测试是要在油的温度达到120摄氏度以上的条件下进行的。有时试验条件要求的某个物理量的当前值并没有通过数据采集传入计算机而是通过传统仪表进行显示。如油品测试中，有时需要水压达到要求后，才能继续进行试验，而水压的当前值是通过传统仪表显示的。

图4 试验步续配置
根据以上分析本系统将结束类型条件分为以下几种：时间(即该步续执行目标时间后结束并按顺序执行下一个步续，或由用户自定义转入该步续所在阶段中的其他步续)；自定义条件(即某路模拟量或数字量输入信号达到要求的目标值后结束并按顺序执行下一个步续，或由用户自定义转入该步续所在阶段中的其他步续)、对话框提示(即在该步续开始时弹出对话框提示用户要进行的事情，在用户确认可以结束该对