LabVIEW是美國國家儀器公司(National Instruments,NI)開 發的基于圖形編譯語言( G 語言) 的實驗室虛擬儀器集成環境 (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench),

       LabVIEW有大量數據采集方面的函數,方便開發者開發[1]。NI公司 在做軟件的同時也銷售自己的數據采集板卡,但NI公司生產的數據 采集卡價格較高,對于中小型項目,顯然無法承受。而普通數據采集 卡在使用方面盡管沒有像NI數據卡那樣方便,但大多數數據采集卡 都自帶LabVIEW庫函數,由于這些庫函數的存在,對于程序開發人 員,無需去開發底層函數,而且使用方便。本測試系統采用了恒凱科技 公司生產的USB_DAQV1.2數據采集卡。該數據采集卡不僅提供了VC++、 VB等庫函數,也提供了LabVIEW庫函數[2-3]。

       本測試系統由伺服電機、伺服驅動器、工控機、數據采集卡等其 他相關元件組成,該測試系統的組成結構如圖1。

       從該結構圖中可以看到,該測試系統主要由安裝有上位機軟件 的工控機、負責電機運動的控制器、負責數據采集的USB_DAQ V1.2數據采 集卡、以及研究對象伺服驅動器與伺服電機。整個控制系統的執行 順序為:控制器發送相應的指令給伺服驅動器,伺服驅動器帶動伺 服電機運動,伺服驅動器上有相應的I/O輸出口,這些I/O輸出口可以輸出相應的速度、電流等模擬量,將這些模擬量接入USB_DAQ V1.2相應 的數據采集卡模擬量輸入接口上,在上位機中編寫相應的LabVIEW 程序,通過波形圖顯示窗口可以實時顯示電機的速度、電流,通過這 種實時顯示,可以了解電機的工作特性,為控制系統的改進提供相 應的依據。

       1 硬件的接入

       由于伺服驅動器工作時的特殊性,本測試系統所測試的信號由 伺服驅動器相應的I/O口輸出。該測試系統采用的是松下伺服驅動 器,相應的設置請參考伺服驅動器使用手冊,通過對相應I/O的設 置,可以將伺服驅動器相應的I/O連線采用了雙絞屏蔽電纜及差分 式輸入方法,PC輸出口設置為速度、電流的輸出。對于差分輸入,AI0 與AI8、AI1與AI9構成一組,剩下的依此類推。屏蔽線與AGND相連 接。其輸入端接線方式如圖2所示。 

       2 軟件的編寫

       在安裝好USB_DAQ V1.2數據采集卡后,還需要安裝USB_DAQ V1.2數據采集 卡驅動,根據電腦所安裝系統的不同,選擇不同版本的驅動進行安 裝。在硬件接好、驅動安裝成功的前提下,可以進行上位機軟件的編 寫。 在上位機軟件的編寫過程中,依據非空查詢方式進行數據采 集,非空查詢方式采集數據流程圖如圖3所示。

       3 該測試系統在某旋轉臺的應用

       隨著工業的發展,旋轉臺在工業應用中越來越普遍,然而旋轉 臺在工作過程中, 對電機的精度及電機的相關的性能要求較為嚴 格,一旦某個工位出現問題,會影響到整個生產線的工作,因此,使 用者常常需要知道旋轉臺電機的相應的工作參數,這樣更好的了解 旋轉臺的工作特性。

       3.1 數據處理

       在所接收的數據中,考慮到在板卡工作過程中可能會受到外界 干擾而出現歧義值,除了硬件上采用帶屏蔽線纜,接法上采用抗干 擾性強的差分式輸入,在軟件使用方面采用了中值濾波.LabVIEW 中值濾波的思想為。

       yi = med(Ji),i = 0,1,2,K , n -1. i y : 表示輸出序列濾波后的 x ; n : 表示輸入序

       列 x 中元素的數量; i J : 表示以輸入序列 x中以第i 個元素為中心的子集,以及 x

       范圍外等于零的索引元素。其中: i { i rl i rl J x x = - - + , , 1 i i i k x x x - + , , , , , 1 1 k, xi+rr-1, xi+rr},rl : 表示濾波器的左秩;rr : 表示濾波器的右秩;考慮到數據的轉換及抗干擾性,最終編

       寫的LabVIEW數據處理程序如圖4所示。

       3.2 用戶程序的編寫綜合數據采集卡采集數據的方式,以及在采集數據過程中所進行的數據處理,最終編寫的總的測試程序

       如圖5所示。

       4 結語

       本測試系統應用LabVIEW于普通數據采集卡相結合的方式進行電機相關參數的設置, 由于LabVIEW為典型的圖形化編程語言,縮短了上位機開發周期,而普通數據采集卡提供的LabVIEW庫函數實現了與LabVIEW的無縫連接,降低了項目研發成本。同時應用LabVIEW提供的數據處理函數,對采集回的數據直接調用相應的函數,為開發人員提供了方便,省去了開發人員對經典算法的編寫。實踐表明,該測試系統簡單,操作方便,運行可靠。