虚拟仪器技术在传动轴寿命试验机中的应用

　　1　系统概述

　　根据功能要求,系统可分为主轴转速测控子系统、扭矩加载测控子系统、摆动摆幅测控子系统。整个系统在计算机的监控下,根据试验规范,通过信息交互使各子系统协调工作,实现自动加载、变速、摆动等各种试验功能。

　　1.1　系统硬件结构

　　系统原理框图如图1所示。由主机、DAQ多功能数据采集卡和三个功能子系统组成。主机采用高性能的工业控制计算机,享有系统的全部信息资源,完成人机对话、作业调度、参数预置、工况设定、显示和打印结果及控制三个功能子系统等功能。

　　转速测控子系统采用交流变频闭环控制的调速模式,交流电动机兼有恒转矩和恒功率的负载机械特性。扭矩测控子系统具备较高的载荷控制精度及动态响应性能,采用直流电动机传动的闭环方式实现平滑启动与制动、无级调速及高精度的位置和速度控制。摆动摆幅测控子系统是以步进电机为动力源的开环系统,具有精确高、响应快、抗干扰能力强的特点。

　　1.2　系统软件结构

　　系统工作时,三个功能子系统由主机进行统一的协调与控制。为了提高系统的效率,充分利用主机的CPU,系统软件采用多进程的方案设计,如图2所示。系统软件由一个主进程、三个子进程以及进程间通讯程序组成,以此达到分时控制三个功能子系统的目的。一个CPU的时间片约为十几微秒,三个子系统(不进行DDE通讯时)轮询一遍只需一、二百微秒。而三个测控系统都存在一定的机械滞后,即使在数据流量很大时,为满足精度所允许的时间间隔约为20~50毫秒。可见,多进程的设计方案完全能够满足本系统的实时性要求。

　　2　系统程序设计

　　2.1　开发平台

　　本系统的软件设计采用LabVIEW的G语言及DDE通信技术。

　　动态数据交换(DDE)是不同程序间实现数据通信与共享的一种技术,采用客户(client)/服务器(server)模式。要求数据的一方称为客户,提供数据的一方称为服务器。DDE会话由客户程序开始,DDE客户端通过发送一个连接消息启动与另一个应用程序(DDE服务端)的通话。建立联系后,客户端将向服务器端发送命令,并且修改或者请求服务器端管理的数据。服务、主题和数据项是在DDE通信中使用的三个要素。

　　2.2　程序设计

　　系统软件主要由一个主进程和三个子进程组成。软件监控平台是主进程,总是在前台运行,主要完成人机对话、作业调度、参数预置、工况设定、显示和打印结果等功能。三个子进程分别完成转速控制、扭矩控制和摆动控制的功能,它们在后台分时运行,由主进程来同步这三个相对独立的子进程。通过DDE,主进程可与子进程交换数据,达到实时监控的目的。