吳濤

(唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司，河北 唐山 063000)

LabVIEW在變壓器自動測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳濤

(唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司，河北 唐山 063000)

為了實(shí)現(xiàn)電焊機(jī)變壓器的自動測試，尋求一種方便快捷、成本低廉的解決方案，采用RS232串口完成LabVIEW與威格電參數(shù)測量儀GDW340B之間的通信，通過串口命令寫入、數(shù)據(jù)讀取、字符串處理、數(shù)值顯示、數(shù)據(jù)存儲，設(shè)計(jì)了一種基于LabVIEW與威格電參數(shù)測量儀GDW340B的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在測量精度、實(shí)用性上已達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果，使用LabVIEW與儀器通信用于檢測設(shè)備可有效提高生產(chǎn)效率，降低設(shè)備成本，并能很好地保證測量的準(zhǔn)確性，是未來檢測方法的發(fā)展方向。

RS232；LabVIEW；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

0 前言

LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是一種圖形化的編程語言，被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，是一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件和數(shù)據(jù)采集卡通信的全部功能。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程和使用過程形象直觀。串行通信是一種成本低廉、準(zhǔn)確度高、方便快捷的通信方式。在此介紹一種由LabVIEW編程實(shí)現(xiàn)的可以自動存儲數(shù)據(jù)、以串行通信為基礎(chǔ)的變壓器自動檢查裝置。

儀器選擇：威格GDW300電參數(shù)測量儀，擁有RS-232接口可方便地與工控機(jī)連接。GDW300電參數(shù)測試儀可準(zhǔn)確測量三相用電設(shè)備的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)的有效值，精度為0.5級和0.2級可選。

1 系統(tǒng)組成

使用GDW300電參數(shù)測量儀測量電焊機(jī)變壓器的電參數(shù)，并與LabVIEW構(gòu)成自動化測試系統(tǒng)，系統(tǒng)原理如圖1所示。

該系統(tǒng)安裝簡單、操作方便、無需人工判斷、數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確、成本低廉。

圖1 系統(tǒng)原理

2 串口通信

2.1 命令寫入

LabVIEW是一種虛擬儀器軟件，很容易與各種儀器實(shí)現(xiàn)通信。通過VISA中配置串口函數(shù)實(shí)現(xiàn)與GDW300S的通信協(xié)議配置，用串口寫入函數(shù)實(shí)現(xiàn)命令寫入，串口讀取函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取。

初始化串口，按照GDW300的使用說明對串口函數(shù)進(jìn)行配置，串口通信的要求需通過Serial Port Init.vi節(jié)點(diǎn)設(shè)定，設(shè)定上位機(jī)的串口COM1與GDW300通信，若設(shè)其他串口，端口號依此類推；波特率設(shè)為9 600 b／s，數(shù)據(jù)位為8位，停止位設(shè)定為1位，無奇偶校驗(yàn)。程序中采用LabVIEW默認(rèn)設(shè)定即可。

GDW300的使用說明中規(guī)定[1]：

2AH：命令發(fā)出全部參數(shù)(V1，A1，W1，COSφ1，Hz1，V2，A2，W2，COSφ2，Hz2，V3，A3，W3，COSφ3，Hz3，V，A，W，COSφ，Hz)。

24H：命令發(fā)出寫電壓比率。

25H：命令發(fā)出寫電流比率。

查ASC碼對照表，2AH對應(yīng)字符為“*”，24H對應(yīng)字符為“$”，25H對應(yīng)字符為“%”[3]。通過以上條件編寫程序，如圖2所示。

圖2 命令寫入程序編寫

注意電壓比率和電流比率按照ASC碼表中對應(yīng)的十六進(jìn)制字符編寫。

2.2 數(shù)據(jù)讀取

數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收主要是通過串口寫節(jié)點(diǎn)(Serial Port Write.vi)、串口讀節(jié)點(diǎn)(Serial Port Read.vi)來實(shí)現(xiàn)的。在寫串口完成后要延時一段時間(如延時250ms)后再讀串口，才能保證串口通信正常進(jìn)行。

使用串口讀取函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取。根據(jù)說明書規(guī)定每個參數(shù)占5個字節(jié)，前4個字節(jié)表示尾數(shù)，后1個字節(jié)表示階碼，數(shù)據(jù)采用科學(xué)記憶法即小數(shù)點(diǎn)在第一個BCD碼之后。編程如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)讀取程序編寫

由于采集到的數(shù)據(jù)是字符型的，所以用截取字符段函數(shù)分別截取U、V、W三相及三相平均電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率的十六進(jìn)制字符串，再將其轉(zhuǎn)化為數(shù)值。正確的字符串處理是準(zhǔn)確讀取數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，也是進(jìn)行串口儀器編程較復(fù)雜的項(xiàng)目。

下面以系統(tǒng)采集到的電壓轉(zhuǎn)化為例說明轉(zhuǎn)化過程(其他同電壓轉(zhuǎn)化)：

電壓字符串是命令發(fā)送后由儀器傳送過來的前1～5個字符，電流、功率、功率因數(shù)、頻率依次類推。通過截取字符串節(jié)點(diǎn)(String Subset.vi)截取前5個字符即為所測電壓值。

通過字符串至字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換(String To Byte Array.vi)節(jié)點(diǎn)，將截取的字符串轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組。

通過索引數(shù)組(Index Array.vi)分別輸出一維數(shù)組中與輸入索引對應(yīng)的元素。

通過數(shù)值到十六進(jìn)制字符串(NumberToHexadecimal String)，將對應(yīng)數(shù)值轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制字符。

前四個字符串通過連接字符串節(jié)點(diǎn)(Concatenate Strings.vi)將字符串合并，注意順序與索引數(shù)值相反。

通過平滑字符串到數(shù)值(Fract／Exp String To Number)節(jié)點(diǎn)將字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)值。

由于儀表采用科學(xué)計(jì)數(shù)法，第5個字符表示小數(shù)點(diǎn)所在位置，將其單獨(dú)轉(zhuǎn)換成數(shù)值，使用LabVIEW進(jìn)行編程時，利用循環(huán)結(jié)構(gòu)的移位寄存器對每個數(shù)字乘10，并對左側(cè)的移位寄存器進(jìn)行初始化[2]。

前4個字符串得到的數(shù)值與第5個字符得到的數(shù)值相乘即為所測電壓值。

通過上述串口命令寫入，數(shù)據(jù)讀取，字符串處理，數(shù)值顯示，完成變壓器自動測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作，使得測量變得簡單、可靠。上述字符串處理程序同樣適用于將用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示的儀器返回字符轉(zhuǎn)換成實(shí)際測量數(shù)值。

3 數(shù)據(jù)存儲

要進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲首先要先建立一個數(shù)據(jù)庫，在本系統(tǒng)中建立的是byq.mdb，該數(shù)據(jù)庫包含了檢查要求記錄的表byq，表中有檢查者、時間、變壓器編號、測量電壓、電流、功率等相關(guān)記錄項(xiàng)。

其次，通過LabVIEW中的Connect.vi節(jié)點(diǎn)連接數(shù)據(jù)庫byq.mdb，再通過Easy SQL.vi函數(shù)連接數(shù)據(jù)庫表byq。通過循環(huán)將測量數(shù)據(jù)逐個存入表byq，由此實(shí)現(xiàn)變壓器測量數(shù)據(jù)的存儲，方便對數(shù)據(jù)的查閱統(tǒng)計(jì)。

4 結(jié)論

該系統(tǒng)在保障測量精度的情況下，利用計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將一些復(fù)雜操作和繁瑣的報告處理掉，方便用戶以后對數(shù)據(jù)的查閱統(tǒng)計(jì)，并使一系列的操作過程簡單易行，減少了人為誤差。

參考資料：

[1]GDW300系列電參數(shù)測量儀使用說明書.

[2]楊樂平，李海濤，楊 磊.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[3]楊 立，張建偉，李京輝.微機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

The application of LabVIEW in automatic testing system for the transformer

WU Tao
(Panansonic Welding Systems(Tangshan)Co.，Ltd，Tangshan 063000，China)

In order to realize the welding machine using a transformer automatic testing，looking for a convenient，low-cost solution，with RS232 serial port complete between LabVIEW and the VIGOR GDW340B electrical measurement Instrument communication.between the command through the serial port write，data read，the character string processing，numerical display，data storage，designed based on LabVIEW and the VIGOR GDW340B electrical measurement Instrument data acquisition system.Experimental results show that：the data acquisition system in accuracy，practical has achieved the expected results，Communication with the device using LABVIEW for testing equipment can improve production efficiency，lower equipment costs and to guarantee good accuracy of measurement，the future direction of development of detection methods.

RS232；LabVIEW；the data acquisition system

TG409

A

1001-2303(2011)09-0065-03

2010-07-15

吳 濤(1978—)，男，河北唐山人，學(xué)士，主要從事焊接切割電源及檢測程序的變更維護(hù)工作。