基于LabVIEW的液压实验台数据采集系统设计

　　随着电子技术、计算机技术和网络技术的高速发展及其在电子测量技术与仪器领域中的应用,新的测量理论、测试方法和领域以及新的仪器结构不断出现。计算机处于核心地位,其软件技术和测试系统紧密地结合成一个有机整体,使仪器的结构、概念和设计观点等也发生了突破性的变化。所谓虚拟仪器,就是在通用计算机平台上,用户根据自己的需求定义和设计仪器的测试功能,其实质是将传统仪器硬件和最新计算机软件技术充分结合起来,以实现并扩展传统仪器的功能。与传统仪器相比,虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比、可操作性等方面都具有明显的技术优势^[1-2]。

　　软件部分是虚拟仪器的心脏。目前,基于虚拟仪器的图形化编程软件开发平台主要有两个:美国惠普(HP)公司的HPVEE和美国国家仪器(NI)公司的LabV IEW。LabV IEW推出的时间较早,应用也相对广泛, NI公司同时提供适于各种标准接口的硬件模块^[3]。

　　LabV IEW是实验室虚拟仪器集成环境的简称,是美国国家仪器公司(National Instruments,简称NI)的创新软件产品,也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件开发集成环境。LabV IEW是一种图形化的编程语言,又称为“G”语言。使用这种语言编程时,复杂的语言编程简化为可视化的数据流编程,以图标表示功能模块,以图标间连线表示数值传输,其编程方式与用元件和导线组成的电子电路十分相似,形象而直观。LabV IEW中提供大量现成的图形模板,可供生成美观实用的仪器面板; LabV IEW还提供丰富实用的数值分析、数字信号处理等功能;同时, LabV IEW高度集成了各种GPIB、VXI、RS-232、RS-485标准设备及数据采集卡、网络设备的驱动功能,通过NI提供的众多流行仪器的源码级驱动程序,可轻而易举地与外部设备进行通讯和控制。在LabV IEW平台上,进行数据采集系统设计可节省大量的程序开发时间^[4-6]。

　　本文基于LabV IEW的虚拟仪器图形化编程语言,采用美国NI公司的PCI-6014型数据采集卡,实现了液压伺服实验台控制信号的产生以及对控制信号响应的数据采集。

　　1 系统设计原理

　　本系统基于Lab-VIEW图形语言编写信号发生程序,通过PCI-6014数据采集卡的AO通道实现实现模拟信号的输出,并将控制信号作用在液压伺服系统上,控制液压缸上的滑块运动,同时通过传感器将滑块的位置及液压缸的进油口压力转换为电信号,经过数据采集卡的两个AI通道连接在LabV IEW的数据采集程序的模拟输入的通道口,从而实现数据的实时显示和存储。系统结构如图1所示。

　　2 硬件构成

　　该系统的硬件部分由德国FESTO制造的TP511液压伺服实验台及其配套的传感器和美国NI公司的PCI-6014数据采集卡组成。