摘要：本文介绍了基于NI数据采集套件和LabVIEW软件的数据采集系统及其系统硬件原理和软件设计,该采集系统应用于某柴油机机组的联调试验表明,采集系统使用方便可靠,人机界面友好,具有良好的可移植性和可扩展性,对柴油机机组性能的分析有很大帮助.

　　1 应用背景
　　
　　本数据采集系统应用于某柴油机机组的联调试验中,该机组功率大,对柴油机动态特性要求高。为确保柴油机机组性能达到试验要求,在联调试验过程中需要实时采集、观测两套机组的各项参数,并对存盘数据分析,本文选择了NI数据采集套件和LabVIEW软件来完成数据采集系统。
　　
　　2 系统介绍
　　
　　2.1 NI套件介绍虚拟仪器是以通用计算机作为仪器统一的硬件平台,充分利用现有计算机的总线、接口、电源及软件资源,发挥计算机在运算、存储、回放、调用、显示及文件管理等方面的功能,把传统仪器的专业功能和面板控件软件化,是一种充分利用计算机智能资源的全新仪器系统。
　　
　　本数据采集系统中采用的是美国NI公司的USB-6259采集盒,具有以下特点：
　　
　　①32路模拟输入(16位),单通道使用时采样率为125MS/s,多通道同时使用时采样率总计为1MS/s。
　　②4路模拟输出(16位,28MS/s);48条数字I/O线(32条时钟线),32位计数器。 　
　　③用于自动检测和配置的即插即用USB;内置信号连接。 
　　④与LabVIEW、LabWindows/CVI和MeasurementstudioforVisualStudio.NET兼容。
　　⑤包括NI-DAQmx、VILoggerLite数据记录软件和其它测量服务。 　　
　　⑥使用对传感器与高电压测量进行scc信号调理的Mass终端版。 　
　　⑦输入、输出信号范围均为-10～+10V。
　　
　　2.2 数据采集系统原理介绍根据联调试验要求,本数据采集系统需要采集两套机组的柴油机转速、柴油机齿条位置、电枢电压、电枢电流等信号,同时要从机旁控制箱接收串口数据信息。柴油机转速、柴油机齿条位置信号由安装在柴油机旁的传感器采集,信号经变送器输出为4～20mA的电流信号,为满足USB-6259采集盒的输入范围,串入150Ω的精密电阻,将信号转换为06～3V的电压信号输入至采集盒。电枢电压、电枢电流信号经变送器输出为-10V～+10V的电压信号输入至USB-6259采集盒。机旁控制箱的各参数传输采用RS-485标准,通过串口传送至计算机。
　　
　　3 系统软件设计
　　
　　本数据采集系统采用LabVlEW编写操作界面,操作界面可实现数据采集的控制和显示两部分功能。控制部分包括存盘、存盘率、采样率、读取数、高速数据存盘文件地址、各参数历史曲线放大显示等控制功能。显示部分包括两套柴电机组各工况参数变化曲线显示、各参数数值面板显示、各串口数据显示。
　　
　　本数据采集系统的软件设计思路,实时数据高速采集、串口通讯采集与计算机的连接分别通过USB接口、RS-232串口实现,实时数据高速采集、串口通讯采集同时进行。下文将重点介绍前面板显示模块和串口通讯模块的设计。
　　
　　3.1 前面板波形与数据显示
　　
　　为便于实时观测各工况下柴油机转速、电枢电压、电枢电流等重要参数的数值,前面板上设置了各数据实时曲线图,主要曲线有:柴油机转速、电枢电压、电枢电流、推进电机转速等。且在前面板数值显示中加入了计算得出的发电机功率、工况、负载电阻等试验中需要实时监测的数据。
　　
　　3.2 与机旁控制箱间的串口通讯
　　
　　与机旁控制箱间的串口通讯系统采用LabVlEW自带的VISA接口模块来进行编程。VISA是应用于仪器编程的标准I/O应用程序接口,是工业界通用的仪器驱动器标准应用程序接口,其中包含串行通信常用功能的模块。
　　
　　串口通讯程序流程要首先调用VISAConfigureSerialPort完成串口参数的设置;再调用VISASetI/OBufferSize设置VISAresourcename指定的串口的输入输出缓冲区大小;然后进入自定义“串口采集”子VI,调用VISARead读取数据,根据通讯协议格式判断帧头,读取有效数据,自动存盘并在前面板显示数据和报警信号;最后根据通讯协议格式判断帧尾,调用VISAClose结束与VISAresourcename指定的串口资源之间的会话。
　　
　　采集数据完整、可靠,人机界面友好,具有良好的可移植性和可扩展性。根据所采集到的数据,可得到各种试验工况下柴油机组的特性图,对该柴油机机组性能的分析有很大帮助。