比例閥虛擬測試系統(tǒng)

在液壓元件試驗技術(shù)中，比例閥的試驗難度較大。它的工況變化連續(xù)，試驗結(jié)果也是連續(xù)的，一般通過特性曲線來反映試驗結(jié)果。常規(guī)的比例閥測試過程為：用信號發(fā)生器根據(jù)試驗要求產(chǎn)生斜波、三角波等控制信號將其接人比例閥，比例閥發(fā)生工況移動。受控的壓力、流量等工況參量通過相應(yīng)傳感器記錄到X-Y記錄儀上。這樣就可以得到受控參量（壓力、流量等）與控制信號（電流等）之間的反映比例閥性能的特性曲線。

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，比例閥計算機(jī)輔助測試系統(tǒng)開始出現(xiàn)，采用“微機(jī)+AD/DA采集卡”及相應(yīng)傳感、變換電路組成信號發(fā)生和采集的硬件系統(tǒng)，結(jié)合編制的專用軟件組成比例閥測試系統(tǒng)，以替代信號發(fā)生器和X-Y記錄儀。

1．系統(tǒng)設(shè)計

測試系統(tǒng)要實現(xiàn)包括壓力閥、流量閥和方向閥等3類比例閥的壓力偏移和壓力振擺、穩(wěn)態(tài)壓力控制特性、穩(wěn)態(tài)負(fù)載（等壓力）特性、穩(wěn)態(tài)流量特性、輸入/輸出特性、動態(tài)過程檢測等6項特性的測試。測試系統(tǒng)設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩部分。整個系統(tǒng)以Windows為系統(tǒng)平臺，LabWindows/CVI為開發(fā)工具，以PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡作為轉(zhuǎn)換元件，利用計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲和打印功能，將試驗數(shù)據(jù)以曲線形式顯示出來，以文件形式進(jìn)行存儲，并可進(jìn)行打印。測試系統(tǒng)框圖如圖33所示。

虛擬測試儀器是以PC計算機(jī)為儀器統(tǒng)一硬件平臺，將測試儀器的功能、面板及控件均以相應(yīng)的軟件實現(xiàn)，并以文字形式存儲于PC機(jī)的軟件庫中，同時在計算機(jī)總線槽內(nèi)配以對應(yīng)的、可實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的模塊化硬件接口卡。虛擬測試儀器的功能是：使庫內(nèi)儀器測試功能軟件、控件軟件、輸出軟件等與接口卡輸入計算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)，在計算機(jī)系統(tǒng)管理的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下運行。

硬件設(shè)計由于采用集成的數(shù)據(jù)采集卡PCL-818L而變得非常簡單，而且性能穩(wěn)定，可靠性好。PCL-818L是一種高效、多功能數(shù)據(jù)采集卡，適用于工控機(jī)，它能進(jìn)行12位A/D、D/A轉(zhuǎn)換，16位數(shù)字輸入、輸出及16位定時/計數(shù)，其中A/D轉(zhuǎn)換頻率可達(dá)40kHz，足夠滿足一般物理量的測量要求。

2．軟件設(shè)計

系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺，選用美國國家儀器公司利用虛擬儀器技術(shù)開發(fā)的32位面向計算機(jī)測控領(lǐng)域虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺——虛擬儀器編程語言LabWindows/CYI (Cfor Virtual Instruments)，它可以在多操作系統(tǒng)（如WindowsNT/2000，Mac OS和UNIX等）下運行。它以ANSIC為核心，將功能強(qiáng)大、使用靈活的C語言平臺與用于數(shù)據(jù)采集、分析和表達(dá)昀測控專業(yè)工具有機(jī)結(jié)合起來。它的集成化開發(fā)平臺、交互式編程方法、豐富的功能面板和庫函數(shù)大大增強(qiáng)了C語言的功能，為熟悉C語言的開發(fā)人員建立檢測系統(tǒng)、自動測量環(huán)境、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、過程監(jiān)控系統(tǒng)等提供了一個理想的軟件開發(fā)環(huán)境。

比例閥虛擬測試系統(tǒng)采用LabWindows/CVI5.5版本進(jìn)行程序設(shè)計。由于LabWindows/CVI的編程技術(shù)主要采用事件驅(qū)動方式與回調(diào)函數(shù)方式，編程方法簡單易學(xué)。運用LabWindows/CVI進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計時，以工程文件為主體框架，它包含了C源代碼文件(*.c)、頭文件(*.h)、用戶界面文件(*.uir等3個部分。

全部軟件調(diào)試好后，可將工程文件生成應(yīng)用文件(*.exe)。LabWindows/CVI將源代碼編輯、32位ANSIC編譯、鏈接、調(diào)試以及標(biāo)準(zhǔn)ANSIC庫等集成在一個交互式開發(fā)環(huán)境中，可以快速方便地編寫、調(diào)試和修改應(yīng)用程序，形成可執(zhí)行文件。同時所設(shè)計的虛擬儀器可脫離開發(fā)環(huán)境，用戶最終看見的是和實際硬件儀器相似的操作面板。

3．?dāng)?shù)據(jù)采集卡驅(qū)動

虛擬儀器的硬件平臺由計算機(jī)和I/O接口設(shè)備兩部分組成。I/O接口設(shè)備主要執(zhí)行信號輸入采集、放大、數(shù)轉(zhuǎn)換的任務(wù)。對于單個系統(tǒng)，Lab Windows/CVI所涉及的I/O接口設(shè)備是數(shù)據(jù)采集卡，通過它獲取的數(shù)據(jù)通常應(yīng)用于測量系統(tǒng)中，實現(xiàn)儀器間的數(shù)據(jù)獲取。對I/O接口設(shè)備的驅(qū)動是虛擬儀器實現(xiàn)對真實物理信號采集的基礎(chǔ)。在實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和交換后，由軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理，進(jìn)而實現(xiàn)某種測量功能，求取測量結(jié)果。因此，I/O接口設(shè)備驅(qū)動是虛擬儀器系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。

采用數(shù)據(jù)采集卡是虛擬儀器中常用獲取數(shù)據(jù)的方法。數(shù)據(jù)采集卡為I/O接口設(shè)備，對I/O接口設(shè)備的驅(qū)動是通過相應(yīng)庫函數(shù)實現(xiàn)的。實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的軟件驅(qū)動I/O接口數(shù)據(jù)采集卡有兩種情況：①對于NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡，可利用LabWindows/CVI自帶的驅(qū)動函數(shù)驅(qū)動，只需要正確設(shè)置輸入?yún)?shù)，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，而不需編寫代碼程序；②對于非NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡，可利用編程直接驅(qū)動的方法來實現(xiàn)采集卡的軟件驅(qū)動。

系統(tǒng)使用的是數(shù)據(jù)采集卡PCL-818L卡，不是NI公司的產(chǎn)品。PCL-818L卡采用標(biāo)準(zhǔn)ISA接口，直接插在計算機(jī)主板的擴(kuò)展ISA插槽即可，通過DIP開關(guān)可以設(shè)定卡的I/0地址，占用計算機(jī)的空閑I/0段即可，一般設(shè)為0×300，并將其設(shè)為基地址，其他控制或數(shù)據(jù)地址全在該地址上加上固定的偏移量即可。

基于LahWindows/CYI平臺開發(fā)的比例閥虛擬測試系統(tǒng)，在實際應(yīng)用中具有性能穩(wěn)定、可靠、測試效率高及儀器裝卸方便、快捷等優(yōu)點。