Labview在发动机台架测控中的应用

ｌＪ蠢一７．，・下ｋ｛｝ＬａｂＶＩ瑚在发动机台架测控中的应用黄典平郑清平（东风汽车工程研究院）（湖北汽车工业学院）摘要：本文从虚拟仪器技术殛其软件开发平台－－ＬａｂＶＩＥＷ出发，结合发动机测控方面的具体需求，阐述了在发动机测控方面应用虚拟仪器技术的可能性与必要性。

进而从发动机测控系统总体构架、赣硬件配置、软件结构等诸多方面，展示了应用ＬａｂＶＩＥＷ成功构建的发动机测控系统的方便灵活、适应性强、扩展性能好等诸多优点。

关键词：虚拟仪器技术、ＬａｂＶＩＥＷ、发动机、测控ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＬａｂＶＩＥＷｉｎＭｅａｓｕｒｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｏｎＥｎｇｉｎｅＴｅｓｔＨｕａｎｇＤｉａｎｐｉｎｇｔＯｏｎｇＦｅｈｇＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ）ＺｈｅｎｇＱｉｎｇｐｉｎｇ（ｎｕＢｅｔＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｌｔｌｅｎｔａｎｄｔｔｓｓｏｌ、［ｗａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ－ＬａｂＶＩＥＷ，ｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｎｅｃｅｓｓａｒｉｌｙｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｔｔｈｉｓｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｅｎｇｉｎｅｔｅｓｔｌａｂｏｒａｔｏｒｙ。

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＶｉｒｔｕａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＬａｂＶＩＥＷ、ＥｎｇｉｎｅＴｅｓｔ、ＭｅａｓｕｒｅａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｆ前言随着当今科技的飞速发展，在测控领域引入了一种新颖、先进、实用的虚拟仪器技术，ＬａｂＶＩ酬就是该技术的核心一虚拟仪器软件开发平台之一。

虚拟仪器是指具有虚拟仪器面板的计算机仪器。

它由通用的计算机、模块化功雒硬件和控制软件组成。

虚拟仪器不同于传统仪器，传统仪器设计主要在硬件功能的实现上。

而虚拟仪器设计则着重于采用通用的硬件、软件开发平台，将设计者的精力放在诸如数据采集、键盘、显示、数据处理等核心问题上，力求最大限度减少设计的工作量、设计周期、维护修改难度。

在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器的关键。

仪器系统的功能与规模可以通过修改软件的方法，很方便地改变与增减。

使用者可以充分发挥自己的才能与想象力、随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。

从虚拟仪嚣组成来看，它的硬件结构是相对固定的，主要是由数据采集、处理、通讯等硬件功能模块组或。

而它的软件绪构则是灵活多变的，虑拟仪器的测试功能主要由软件实现。

性能优越测试软件的生成往往需要良好编程环境的支持，因此选择优秀韵编程环境一软件开发平台显得尤为重要。

在虚拟仪器技术发展初期，几乎所有虚拟仪器硬件厂家都拥有自己的软件编制平台，随着优胜劣汰、适者生存的演变，目前已所剩无几，而使用面最广、最具潜力的应首推美国国家仪器公司№ｔｉｏｎａｆｆｎｓｔｒｕ∞ｎｔｓ（简称ＮＩ）的ＬａｂＶＩ酬、ＬａｂＷ；ｎｄｏｗｓ／ＯＶＩ、ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＷｏｒｋｓ等系列软件开发平台。

上述开发平台中：ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／０ｖｌ是基于ＡＮＳＩｃ的、交互式ｃ语言集成开发平台，有ｃ语言编程经验的用户可以使用它来简化程序开发，提高编程速度；ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＷｏｒｋｓ可以加载在ＶｊｓｕａＩＢＡＢＩｃ下，能将ｖｉｓｕａＩＢＡＳＩｃ变成功能强丈的虚拟仪器开发平台，适用干偏爱Ｖｉ￥ｕａＩＢＡ５Ｉｃ语言的用户。

ＬａｂｖｌＥＷ（ＬａｂｏｒａｔｏｒＹｖｉｒｔｕａＩＪｎｓｔｒｕｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＷｏｒｋｂｅｎｃｈ）则是一种面向没有多少编程经验的用户．更多地用于科学计算、过程控制、测试及度量领域的软件开发平台。

它采用工程人员所熟悉的术语、图标等图形化符号来代替常规的文字编程（如ＢＡＳｌｃ、ｃ等），拥有丰宣的函数及子程序库，其中包括了数据采集，ＶＸＩ、ＧＰＩＢ及串行仪器控制，数据分析，数据表达和数据存储等方面的工具。

另外，它提供的调用库函数（ＣＬＦ）及代码接口节点（ｃＩＮ）等功能方便了用户直接调用由其他语言编成的可执行程序，使得其极具开放性。

同时，它还提供了两种运行状态，即绩辑状态（Ｅｄ；ｔ）和执行状态（Ｒｕｎ），给出了多种能更清晰地观察程序执行流程的调试方法，比如数据流程动态显示、错误句柄等，从而将系统的开发与运行环境有机地统一了起来。

Ｌａｂ、，１ＥＷ的基本程序单位是一个ＶＩ（ｖｉｒｔｕａＩＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ），ＶＩ相当于常规语言中的程序模块。

对于简单的测试任务，可以由一个ｖｊ完成；而复杂的测试应用可以通过、，Ｉ之间的层次调用结构构成，高屡功能的ＶＩ调用一个或多个低层的特殊功能的Ｖｊ。

ＬａｂＶＩＥＷ中的每一个ＶＩ均由两部分组成，即面板（ＦｒｏｎｔＰａｎｅＩ）和框图（８ｌｏｃｋＤｊａｇｒａｍ）。

面板是由用户进行测试的主要输入输出界面，甩户通过ＣｏｎｔｒｏＩｓ菜单在面板上选择控制及显示机制，从而完成对被测件的测试设置及结果显示，其中控制包括各种类型的输入、如数字输入、布尔输入、字符串输入等，显示包括各种娄型的输出，如图、表等。

各个Ｖｌ的建立、存取、关闭等管理操作也均由面板上的命令菜单完成。

框图是测试人员根据测试方案及测试步骤，进行测试编程的界面。

用户可以通过ＦｕｎｃｔｉＯＲＳ选Ｉ耍选择不同的图形化程序模块，组成捃应的测试逻辑。

这里的ＦｕｎｏｔｉＯＲＳ选项不仅包含了一般语言的基本要素，如算术及逻辑函数、数组及串操作等，而且还包括了大量与文件输入输出、数据采集、ＧＰＩＢ及串口控制有关的专用程序模块ａ由于ＬａｂＶＩＥＷ面向的是没有编程经验的用户而不是编程专家，因此以ＬａｂＶＩＥＷ为软件开发平台的虚拟仪器系统已倍受推荐，越来越多地应用于测试领域。

２．ＬａｂＶＩＥＷ在发动机台架测控系统中的具体应用２．１发动机台架测控系统简介发动机台架测控系统主要用于发动机的开发、试验研究、质量认证等方面。

如图１所示，系统将发动机与测功机由传动轴进行可靠对接，由测功机系统（测功机、测功机控制器）模拟发动机的负载，通过对发动机油门、测功机控制器、启停及环境（机油温控、出水温控、燃油温控、其他）的控制，检测出发动机不同运转状态下的各参数（发动机的转速、扭矩、燃油消耗量、烟度、温度、压力、流量等），进而得出发动机的各个性能指标，以满足试验、开发、质量认证的需求。

２．２ＬａｂｖＩ酬应用于发动机台架测控系统的，必要性早期的发动机测控系统主要由传统仪器构建，几乎每一个测量量都需要对应一套测试仪器．这使得系统体积庞大，且功能单一，一旦测控量发生变化，系统配置更改极为不便。

这种系统结构显然不能适应目趋繁杂的发动机试验规程的需求。

随着计算机技术的发展及应用，以计算机为测控、计算、分析、显示主体的，以高级语言（ＢＡＳＩＣ、ｃ等）编制谢控程序的发动机微机测控系统随之而生。

这种由计算机控制的自动测试系统中的各种器件完全是在计算机预先编制好的测试程序统一指挥下协调工作的，计算机主要负责记录测试中的各种中闻数据，进行各种必要的计算和推理分析，一直到最后对大量测量数据进行加工整理，列表绘图。

通过计算机来控制测试，虽然可以在测量过程中自动地、快速地调换各种仪器及量程，更改和增减测量参数。

然而，目前多数的测试程序都是由测试人员手工编制的。

由于；臻ｑ试人员并非计算机领域的专业人员．因而所编写的测试程序一般没有理想的程序模块结构。

当测试系统中某些器件要发生变化或测试方案需要改变时，就必须对程序傲大量的修改，软件维护工作量极大。

为了解决这一问题，需要为测试人员提供一个友好的辅助编程环境，即软件开发平台。

由此使得以ＬａｂＶ｝ＥＷ为软件开发平台的虚拟仪器技术应用到发动机测控领域成为必然趋势。

ＬａｂＶＩＥＷ使用一些直观的方法来直动地生成所需的测试程序。

其中测试人员仅需要依据自己在仪嚣仪表测试领域的专业知识，定义界面模式，设置测试方案或步骤，由软件开发平台迅速完成晌应的测试任务，并给出直观的分析结果。

软件开发平台能够将器４试人员从繁杂的手工编程工作中解放出来，代之以台理直观的功能模块结构、友好的舁面、测试程序的自动生成。

这不仅可使发动机测控质量和可靠性获得总的改善，而且可以大大降低使用者的劳动强度。

２．３应用ＬａｂＶＩＥＷ的发动机台架测控系缝的实现２，３．１系统硬件配置鉴于发动机测控方面的特殊要求及目前使用的测控设备现状，我们主要采用的是数据采集式的虚拟仪器系统构成方法。

计算机圭机及数据采集板卡均选用台湾研华公司的产品。

研华工业Ｐｃ机是专为工业（乃至军用的某些方面）之恶劣环境下保证系统连续运行雨设计制作。

它不仅具有广阔的硬件支持，而且该公司能够为用户提供适用于ＬａｂＶｌＥＷ绵程环境的测控板卡驱动程序。

系统硬件配置示意图如瞄２。

图２：发动机台架测控系统硬件配置示意图２，３．２系统软件构造发动机测控方面，检测参数种类繁多、形态各异，硬件的配置尤为重要。

采用通用的数据测控板卡属明智之举，后续工作就是利用ＬａｂＹｌＥＷ软件开发平台来实现不同参数的测控，发挥其强大的虚拟仪器功能。

针对系统要求，在利用ＬａｂＶＩＥＷ软件开发平台进行软件开发的过程中，采用了如下固所示的层次化结构。

—７—＋调用仪器驱动库／，＿—＋利用驱动程序及用户信．氪，完成测、柠任务。

———一用户所需的软件操作・仪器设备层该层主要利用ＬａｂＶＩ删仪器驱动库提供的丰富设备驱动程序（研华扳卡韵驱动程序可加载于ＬａｂＶＩＥＷ仪器驱动库中），对测控板卡的低层控制进行编程，从而大大降低了软件开发的工作量，缩短了编程时间。

目前，ＬａｂＶＩＥＷ的仪器驱动库包括了全世界４０多家著名厂商的４５０多个驱动程序，而且其数目还在不断增长。

・测试程序层该层根据具体的发动机测控要求，为系统中所涉及的测试量建立虚拟仪器控制，完成相应的测试设置。

它不仅要利用仪器设备层中有关仪器的驱动程序，而且要从用户应用层获得被测量的各种信息。