LabVIEW軟件在空調(diào)測試行業(yè)的應(yīng)用

過去的空調(diào)測試大多都是針對單個臺位的幾個功能進行測試，如水冷冷水測試、風(fēng)機盤管測試、焓差測試、換熱測試等。隨著市場需求的增加，空調(diào)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模的相應(yīng)擴大，對測試的要求也越來越高。越來越多的測試臺需要一套集中測試、遠(yuǎn)程監(jiān)控的試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，有效的利用現(xiàn)有測試設(shè)備，提高測試設(shè)備利用率，充分發(fā)揮硬件功能作用，便于不同部門的人員有效利用和分析大量的測試數(shù)據(jù)，實現(xiàn)跨部門的試驗數(shù)據(jù)共享，以及不同部門間試驗數(shù)據(jù)的有效管理。

1. 系統(tǒng)方案

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)采集設(shè)備（DAQ Devices）與采集計算機（DAQ Server）進行硬件連接通訊（支持多種總線類型連接，如GPIB,PXI,USB,RS232/485等，凡是LabVIEW支持的通訊協(xié)議均可采集到采集計算機上）。

通過安裝在采集計算機上的LabVIEW數(shù)據(jù)采集程序進行數(shù)據(jù)采集。網(wǎng)絡(luò)中任何一臺授權(quán)的客戶端計算機（Client）通過TCP/IP通訊和采集計算機建立數(shù)據(jù)連接，獲得其需要的數(shù)據(jù)，進行后期運算分析，最后通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)服務(wù)器（Data Server）的數(shù)據(jù)庫中?？蛻舳顺绦蚩砂惭b到網(wǎng)絡(luò)中任何一臺經(jīng)過授權(quán)的計算機上進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)實時采集分析處理，同時也可以通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)提出進行分析處理。

2. 系統(tǒng)功能主要包括以下幾部分：

1. 數(shù)據(jù)采集程序

客戶要求能夠充分利用原有設(shè)備，充分發(fā)揮新增加的NI PXI系統(tǒng)的優(yōu)越性能。要具有良好的兼容性，能在以后新增硬件設(shè)備后，只需要添加設(shè)備驅(qū)動就能很方便將新硬件采集功能添加到數(shù)據(jù)采集程序中。數(shù)據(jù)采集程序用于數(shù)據(jù)采集設(shè)備和采集計算機之間的通訊以及數(shù)據(jù)傳遞，可以在此程序中對數(shù)據(jù)采集設(shè)備進行設(shè)定和選擇，對每一個數(shù)據(jù)采集的通道進行配置，比如熱電偶、鉑電阻、電壓、電流的通道配置等。數(shù)據(jù)采集程序得到的數(shù)據(jù)通過建立TCP/IP連接將數(shù)據(jù)發(fā)往各個客戶端計算機（此客戶端計算機可以是網(wǎng)絡(luò)上任一臺計算機），以便于其它臺位的計算機讀取各自臺位的數(shù)據(jù)。如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問題可在采集計算機上運行客戶端程序并將數(shù)據(jù)保存到本地計算機上從而進行一個臺位的測試。

2. 測試向?qū)?/p>

通過測試向?qū)?，可完成機組類型選擇、測試信息輸入、采集通道配置、通道模板管理、虛擬通道管理等功能。

機組類型選擇包括水冷冷水機組，風(fēng)冷冷水機組，單元機，多聯(lián)機，壓縮機、換熱器等測試類型，當(dāng)有新機組類型，用戶可自定義機組測試類型。

3. 實時顯示圖形

用戶可自由選擇通道組合進行曲線實時顯示。

4. 帳號權(quán)限管理

系統(tǒng)具有一定的權(quán)限功能，包括以下幾級（用戶也可根據(jù)需要新建權(quán)限功能）：

l 訪客：可查看歷史測試數(shù)據(jù)；

l 操作者權(quán)限：可對一些測試參數(shù)進行輸入設(shè)定；

l 班組長權(quán)限：可更改一些計算公式等；

l 測試工程師權(quán)限：可使用軟件所有的功能，但是不能進入或者更改源程序；

l 軟件管理員權(quán)限：可進行所有的操作包括源程序修改。

5. 數(shù)據(jù)比較

可將歷史數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)進行圖形比較。用在對同一臺位的同一類型測試上面。用戶需要對同一測試進行相似性比較、重復(fù)性比較等場合時具有一定的作用。

6. 歷史數(shù)據(jù)查詢

通過Database Connectivity數(shù)據(jù)庫工具包，客戶端計算機得到的數(shù)據(jù)可存入數(shù)據(jù)服務(wù)器中（安裝有MSSQL、Oracle、MySQL、MSAccess等數(shù)據(jù)庫軟件即可）。然后通過客服端計算機軟件將數(shù)據(jù)服務(wù)器中的歷史數(shù)據(jù)讀取進行分析處理。

7. 報表輸出

通過使用Report Generation報表生成工具包并結(jié)合Microsoft Excel，用戶可自行建立報表模板，或選擇以建好的模板，定義數(shù)據(jù)在Excel模板中對應(yīng)位置，即可輸出Excel報表。用戶可定義輸出報表的條件，首先確定判穩(wěn)參數(shù)和條件，在程序運行過程中所有參數(shù)均達到了判穩(wěn)條件后并穩(wěn)定一段時間后，即可自行輸出報表到指定文件路徑。

8. 傳感器數(shù)據(jù)庫

在空調(diào)測試中有大量的傳感器使用，在使用一段時間后均需要進行定期標(biāo)定，但由于數(shù)量眾多，需要有一套傳感器數(shù)據(jù)庫，便于在進行標(biāo)定后，能及時進行有效的管理和追蹤。因此設(shè)計了一套傳感器數(shù)據(jù)庫模塊。可在其中記錄傳感器的詳細(xì)信息如：臺位、序號、修正設(shè)備名稱、修正設(shè)備編號、修正方法、修正日期、修正人、審核人、修正公式系數(shù)等等，可以對此數(shù)據(jù)庫文件進行維護從而設(shè)置所有測試臺傳感器的信息，便于測試的時候進行選擇。

圖2 傳感器數(shù)據(jù)庫界面

3. 系統(tǒng)優(yōu)勢a. 軟件開發(fā)優(yōu)勢

客戶以前也委托其他單位采用VB，Delphi開發(fā)過數(shù)套針對某一固定臺位的測試程序。每個臺位軟件開發(fā)時間均在數(shù)月以上，并且功能上很難滿足客戶不斷變化的要求。本套系統(tǒng)軟件針對整個工廠中所有空調(diào)測試臺位測試，可以應(yīng)用在大多數(shù)臺位上。在開發(fā)時間從原來的數(shù)月減少到數(shù)周，并及時根據(jù)客戶的需求變化，不斷更新功能模塊。

圖3 Plug-in

數(shù)據(jù)采集程序?qū)⒚總€設(shè)備的驅(qū)動程序做成插件（Plug-in）的形式，以后如有新的測試設(shè)備加入，只需要按照固定的輸入輸出模板進行編寫后，放入到指定的插件目錄（SupportPlug-in），即可實現(xiàn)新的測試功能。插件形式采用了VI Server技術(shù)，通過調(diào)用插件目錄中的設(shè)備驅(qū)動VI，按照固定模式寫入設(shè)備采集參數(shù)，即可輸出得到采集的數(shù)據(jù)。

圖4 VI Server

通過利用TCP/IP通訊，輕松實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)采集分析。過去傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集一般利用GPIB，RS232/485等傳統(tǒng)現(xiàn)場總線的方式，很難實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集功能。通過利用LabVIEW中VISA對TCP/IP的支持，結(jié)合現(xiàn)代工廠網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性增強，可充分實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集功能。并將此功能拓展，實現(xiàn)整個工廠的試驗臺的集中監(jiān)控管理。NI Example中自帶TCP/IP通訊，如下所示：

圖5 TCP/IP Server Block Diagram

圖6 TCP/IP Client Block Diagram

可以基于以上例程，并利用以下通訊策略開發(fā)了TCP/IP通訊：

圖7 TCP/IP Server TCP/IP Client

用戶界面方面，LabVIEW集成了大量漂亮的控件，可根據(jù)用戶需求現(xiàn)場及時調(diào)整，快速獲得用戶的反饋，減少開發(fā)時間，并能制作出漂亮的符合用戶需求的界面。如下圖所示：

圖8 測試界面

b. 硬件開發(fā)優(yōu)勢

過去傳統(tǒng)測試設(shè)備往往十分笨重，占用大量測試空間，運輸也十分不便，通訊均基于GPIB、VXI、RS232/485等傳統(tǒng)方式，采樣率較低，很難滿足現(xiàn)在大數(shù)據(jù)量快速采集的要求。采用NI PXI方案后，由于PXI體積小，減少了許多占用空間。并且PXI總線通訊速率較高，例如采用了PXI-4071 數(shù)字萬用表/數(shù)字化儀/示波器+PXI-2503 矩陣/復(fù)用器方案后，PXI 4071可達到1.8 MS/s采樣率，PXI-2503最快可實現(xiàn)200Cycle/s的切換速率，采集一圈下來所需時間在毫秒級，但傳統(tǒng)設(shè)備采樣一圈下來往往需要數(shù)秒的時間，已不能滿足大數(shù)據(jù)量快速采集的要求。

圖9 現(xiàn)場圖片

通過圖1和圖9可以看出，通過引入了LabVIEW和NI硬件后，在硬件的安裝調(diào)試都更加方便。與傳統(tǒng)的測試設(shè)備相比，還需要另外添加轉(zhuǎn)換設(shè)備才能完成這些工作。而使用NI硬件并結(jié)合LabVIEW及相應(yīng)工具包和通訊模塊后，能快速建成實現(xiàn)集中測試、遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

通過這些優(yōu)勢的比較，可見LabVIEW和NI的硬件在空調(diào)測試行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用空間。以改變傳統(tǒng)的測試方式為先進的虛擬儀器測試方式。

結(jié)論通過利用NI的LabVIEW軟件，我們可以根據(jù)客戶的需求快速定制出符合要求的軟件產(chǎn)品。這與傳統(tǒng)的開發(fā)方式相比，不僅提高了編程效率，而且也節(jié)省了客戶交流時間，提高了交流的效率，讓我們能更好的為客戶提供符合要求質(zhì)量過硬的軟件產(chǎn)品。硬件上通過LabVIEW與NI硬件的無縫結(jié)合，節(jié)省許多硬件開發(fā)時間，過去要為一塊板卡或模塊寫軟件驅(qū)動是一項十分耗時的工作，需要大量的調(diào)試工作。而且穩(wěn)定性也得不到很好的保證，采用NI的硬件后，穩(wěn)定性有很大的提升，開發(fā)時間減少，采樣點數(shù)和采樣速率也大為提高。可以預(yù)見LabVIEW和NI硬件在工業(yè)測控方面必有更加廣泛和深入的應(yīng)用。