內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院 ■ 包道日娜 王歡 張曉陽 李恒 霍亞楠

0 引言

中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)可對(duì)環(huán)境溫度、大氣壓力、電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試[1]。根據(jù)IEC 61400-2標(biāo)準(zhǔn)，在中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的耐久性測(cè)試中測(cè)試時(shí)間長、測(cè)試數(shù)據(jù)大，因此需用數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)以便后期進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能分析。本文選用Access數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，其支持ODBC(開發(fā)數(shù)據(jù)庫互連)，利用Access強(qiáng)大的DDE(動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)和OLE(對(duì)象的連接和嵌入)特性，可建立動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)庫報(bào)表和窗體等。

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)中，傳感器檢測(cè)到風(fēng)力機(jī)各個(gè)參數(shù)信號(hào)，采集到的信號(hào)經(jīng)變送器、數(shù)據(jù)采集卡的A/D轉(zhuǎn)換等處理后進(jìn)入計(jì)算機(jī)[2]。LabVIEW本身并不具備直接訪問數(shù)據(jù)庫功能，不能像VB、VC那樣非常方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)庫程序的開發(fā)與訪問。對(duì)此本文利用NI公司附加工具包中的數(shù)據(jù)庫接口工具包LabVIEW SQL Toolkit對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問[3]。

1 中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)

1.1 中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)硬件部分

中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)可對(duì)0～20 kW范圍的中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能進(jìn)行測(cè)試。中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)包括軟件和硬件系統(tǒng)，其中，硬件包括傳感器、變送器、測(cè)試箱、數(shù)據(jù)采集卡等，圖1為測(cè)試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

傳感器把采集到的信號(hào)，經(jīng)測(cè)試機(jī)箱將其轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡，再通過數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)诫娔X中的LabVIEW軟件上，將采集到的數(shù)據(jù)顯示在運(yùn)行界面并儲(chǔ)存到Access數(shù)據(jù)庫中。其中，測(cè)試機(jī)箱包括電壓傳感器、電流傳感器、大氣壓力傳感器、扭矩傳感器等。

1.2 中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

首先應(yīng)對(duì)LabVIEW軟件平臺(tái)上的DAQ助手進(jìn)行設(shè)定，分別對(duì)其量程、信號(hào)連接方式進(jìn)行選擇通道數(shù)設(shè)置和最大采樣率的設(shè)定。在完成DAQ助手設(shè)定后，可對(duì)LabVIEW的模塊化設(shè)計(jì)思想進(jìn)行前面板控件和框圖程序數(shù)據(jù)流編程。其設(shè)計(jì)包括試驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入及數(shù)據(jù)控制、數(shù)據(jù)管理(數(shù)據(jù)及時(shí)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)在線顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢)、報(bào)表的生成并繪制曲線。圖2為測(cè)試系統(tǒng)總體框架。

圖2 測(cè)試系統(tǒng)總體框架

系統(tǒng)具有的主要功能為：1)控制DAQ卡的參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)每秒一組數(shù)據(jù)連續(xù)采樣；2)試驗(yàn)項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)的輸入，軟件還設(shè)計(jì)了消除零點(diǎn)誤差，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；3)將測(cè)試數(shù)據(jù)按照IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正，記錄各種重要的運(yùn)行參數(shù)，生成數(shù)據(jù)報(bào)表；4)軟件與數(shù)據(jù)庫連接，并自動(dòng)把數(shù)據(jù)保存到Access數(shù)據(jù)庫中；5)在Access數(shù)據(jù)庫中隨時(shí)可查看和調(diào)用歷史數(shù)據(jù)。

1.2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行界面設(shè)計(jì)

試驗(yàn)運(yùn)行界面如圖3所示。在試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)試驗(yàn)運(yùn)行界面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定，輸入風(fēng)機(jī)相應(yīng)的參數(shù)值，運(yùn)行試驗(yàn)臺(tái)可及時(shí)觀察風(fēng)機(jī)的各性能參數(shù)。運(yùn)行界面的各參數(shù)零點(diǎn)校正值，可對(duì)各參數(shù)進(jìn)行零點(diǎn)校正，確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

圖4為LabVIEW 測(cè)試程序與Access數(shù)據(jù)庫連接的示意框圖。

圖3 試驗(yàn)運(yùn)行界面

圖4 測(cè)試系統(tǒng)LabVIEW程序的示意框圖與Access數(shù)據(jù)庫連接圖

1)在信號(hào)采集區(qū)域，各傳感器把采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)變成0～5 V或0～10 V的電壓信號(hào)，傳輸?shù)紻AQ卡中。

2)在信號(hào)處理區(qū)域，把DAQ卡中信號(hào)每分鐘的平均值經(jīng)線性變換后將其輸出，或通過修正各個(gè)參數(shù)后再將信號(hào)輸出，輸出的各參數(shù)信號(hào)可直接顯示在運(yùn)行界面。

3)同時(shí)再通過數(shù)組值的捆綁，利用LabVIEW附加工具包中的數(shù)據(jù)庫接口工具包LabVIEW SQL Toolkit進(jìn)行編程，把捆綁好的參數(shù)傳輸?shù)揭呀ê玫腁ccess數(shù)據(jù)庫表名中，完成對(duì)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存。

2 Access數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)中，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)可使數(shù)據(jù)保存得更加完整、安全，且操作簡易、便于存儲(chǔ)，更符合實(shí)際運(yùn)用。

使用NI所提供的數(shù)據(jù)庫工具包Database Connectivity 只能操作數(shù)據(jù)庫，無法創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，因此需借助第三方數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如Access等來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫。

在LabVIEW中進(jìn)行創(chuàng)建表、添加、刪除試驗(yàn)數(shù)據(jù)的程序設(shè)計(jì)都是基于所建立的數(shù)據(jù)庫，若要LabVIEW程序運(yùn)行時(shí)能訪問Access數(shù)據(jù)庫，還需建立一個(gè)數(shù)據(jù)源。建立數(shù)據(jù)源主要有兩種方法。

2.1 利用DSN連接數(shù)據(jù)庫建立數(shù)據(jù)源

首先LabVIEW數(shù)據(jù)庫工具包基于ODBC(Open Database Connectivity)技術(shù)，在使用ODBC前，需提供數(shù)據(jù)源名DSN(Data Source Name)才能連接到數(shù)據(jù)庫。圖5為Database Connectivity工具包與ODBC的關(guān)系圖。

圖5 數(shù)據(jù)庫連接工具包與數(shù)據(jù)源管理器的關(guān)系

進(jìn)入ODBC數(shù)據(jù)源管理器，如圖6 “ODBC數(shù)據(jù)源管理器”對(duì)話框，在“系統(tǒng)DSN”頁面下創(chuàng)建數(shù)據(jù)源；完成創(chuàng)建后，在“用戶DSN”添加中的“創(chuàng)建新數(shù)據(jù)源”對(duì)話框選擇“Driver do Microsoft Access(*mdb)”， 如圖7所示；在“ODBC Microsoft Access安裝”對(duì)話框，輸入“數(shù)據(jù)源名”如LS，選擇建立好的Data.mdb數(shù)據(jù)庫文件，則完成了DSN連接數(shù)據(jù)庫。

圖6 “ODBC數(shù)據(jù)源管理器”對(duì)話框

2.2 利用UDL連接數(shù)據(jù)庫建立數(shù)據(jù)源

圖7 “創(chuàng)建新數(shù)據(jù)源”對(duì)話框

Microsoft提供的ADO(Active Data Objects)技術(shù)，使用通用數(shù)據(jù)連接UDL(Universal Data Link)來連接數(shù)據(jù)庫。在Data.mdb文件夾下，新建數(shù)據(jù)連接，命名新建數(shù)據(jù)庫為LS.udl，打開LS.udl切換到“提供程序”頁面，選擇“Microsoft Jet 4.0 OLE DB Provider”，再切換到“連接”頁面輸入數(shù)據(jù)庫名稱，完成UDL連接數(shù)據(jù)庫[4，5]。

3 LabVIEW連接數(shù)據(jù)庫具體操作應(yīng)用

在完成數(shù)據(jù)源連接后就可對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。

3.1 數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建表

在數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)源完成建立后就可運(yùn)用LabVIEW SQL Toolkit 工具包Database Connectivity中的DB Tools Open Connection打開數(shù)據(jù)庫連接；運(yùn)用DB Tools Create Table創(chuàng)建一個(gè)新表格；最后利用DB Tools Close Connection關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接。完成了數(shù)據(jù)庫表格的創(chuàng)建[6]，如圖8所示，Table名為測(cè)試數(shù)據(jù)表，UDL路徑為data.udl，圖8為各列名稱、數(shù)據(jù)類型及字符寬度。

圖8 創(chuàng)建新表圖

3.2 數(shù)據(jù)庫中添加記錄

添加一條記錄是通過Database Connectivity中的DB Tools Insert Data.vi函數(shù)來完成。如圖9所示，Table名為測(cè)試數(shù)據(jù)表，路徑為data.udl，插入電壓與電流兩條數(shù)據(jù)。

圖9 添加記錄

3.3 數(shù)據(jù)庫中刪除表

相應(yīng)的也有刪除數(shù)據(jù)庫表格的函數(shù)，DB Tools Drop Table.vi，如圖10所示，Table名為測(cè)試數(shù)據(jù)表，路徑為data.udl。

圖10 刪除表

4 結(jié)論

綜上所述，本文介紹了中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)利用LabVIEW中Microsoft SQL Toolkit工具包完成了對(duì)Access數(shù)據(jù)庫的連接與操作，可為中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能測(cè)試的大量數(shù)據(jù)提供足夠的存儲(chǔ)空間。LabVIEW SQL Toolkit支持ADO所支持的所有數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)，無需使用復(fù)雜難懂的SQL語句，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的建立、添加、修改及刪除等操作。此方法易于理解，操作簡便。

[1] 王濤. 離網(wǎng)型戶用風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)[D]. 內(nèi)蒙古呼和浩特： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)， 2005.

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