LabVIEW在變壓器自動測試系統中的應用

吳濤

(唐山松下產業機器有限公司，河北 唐山 063000)

LabVIEW在變壓器自動測試系統中的應用

吳濤

(唐山松下產業機器有限公司，河北 唐山 063000)

為了實現電焊機變壓器的自動測試，尋求一種方便快捷、成本低廉的解決方案，采用RS232串口完成LabVIEW與威格電參數測量儀GDW340B之間的通信，通過串口命令寫入、數據讀取、字符串處理、數值顯示、數據存儲，設計了一種基于LabVIEW與威格電參數測量儀GDW340B的數據采集系統。實驗結果表明，該數據采集系統在測量精度、實用性上已達到了預期的設計效果，使用LabVIEW與儀器通信用于檢測設備可有效提高生產效率，降低設備成本，并能很好地保證測量的準確性，是未來檢測方法的發展方向。

RS232；LabVIEW；數據采集系統

0 前言

LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是一種圖形化的編程語言，被工業界、學術界和研究實驗室所接受，是一個標準的數據采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協議的硬件和數據采集卡通信的全部功能。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程和使用過程形象直觀。串行通信是一種成本低廉、準確度高、方便快捷的通信方式。在此介紹一種由LabVIEW編程實現的可以自動存儲數據、以串行通信為基礎的變壓器自動檢查裝置。

儀器選擇：威格GDW300電參數測量儀，擁有RS-232接口可方便地與工控機連接。GDW300電參數測試儀可準確測量三相用電設備的電壓、電流、功率、功率因數、頻率等參數的有效值，精度為0.5級和0.2級可選。

1 系統組成

使用GDW300電參數測量儀測量電焊機變壓器的電參數，并與LabVIEW構成自動化測試系統，系統原理如圖1所示。

該系統安裝簡單、操作方便、無需人工判斷、數據記錄準確、成本低廉。

圖1 系統原理

2 串口通信

2.1 命令寫入

LabVIEW是一種虛擬儀器軟件，很容易與各種儀器實現通信。通過VISA中配置串口函數實現與GDW300S的通信協議配置，用串口寫入函數實現命令寫入，串口讀取函數實現數據讀取。

初始化串口，按照GDW300的使用說明對串口函數進行配置，串口通信的要求需通過Serial Port Init.vi節點設定，設定上位機的串口COM1與GDW300通信，若設其他串口，端口號依此類推；波特率設為9 600 b／s，數據位為8位，停止位設定為1位，無奇偶校驗。程序中采用LabVIEW默認設定即可。

GDW300的使用說明中規定[1]：

2AH：命令發出全部參數(V1，A1，W1，COSφ1，Hz1，V2，A2，W2，COSφ2，Hz2，V3，A3，W3，COSφ3，Hz3，V，A，W，COSφ，Hz)。

24H：命令發出寫電壓比率。

25H：命令發出寫電流比率。

查ASC碼對照表，2AH對應字符為“*”，24H對應字符為“$”，25H對應字符為“%”[3]。通過以上條件編寫程序，如圖2所示。

圖2 命令寫入程序編寫

注意電壓比率和電流比率按照ASC碼表中對應的十六進制字符編寫。

2.2 數據讀取

數據的發送與接收主要是通過串口寫節點(Serial Port Write.vi)、串口讀節點(Serial Port Read.vi)來實現的。在寫串口完成后要延時一段時間(如延時250ms)后再讀串口，才能保證串口通信正常進行。

使用串口讀取函數實現數據讀取。根據說明書規定每個參數占5個字節，前4個字節表示尾數，后1個字節表示階碼，數據采用科學記憶法即小數點在第一個BCD碼之后。編程如圖3所示。

圖3 數據讀取程序編寫

由于采集到的數據是字符型的，所以用截取字符段函數分別截取U、V、W三相及三相平均電壓、電流、功率、功率因數、頻率的十六進制字符串，再將其轉化為數值。正確的字符串處理是準確讀取數據的關鍵，也是進行串口儀器編程較復雜的項目。

下面以系統采集到的電壓轉化為例說明轉化過程(其他同電壓轉化)：

電壓字符串是命令發送后由儀器傳送過來的前1～5個字符，電流、功率、功率因數、頻率依次類推。通過截取字符串節點(String Subset.vi)截取前5個字符即為所測電壓值。

通過字符串至字節數組轉換(String To Byte Array.vi)節點，將截取的字符串轉換成字節數組。

通過索引數組(Index Array.vi)分別輸出一維數組中與輸入索引對應的元素。

通過數值到十六進制字符串(NumberToHexadecimal String)，將對應數值轉換成十六進制字符。

前四個字符串通過連接字符串節點(Concatenate Strings.vi)將字符串合并，注意順序與索引數值相反。

通過平滑字符串到數值(Fract／Exp String To Number)節點將字符串轉換為數值。

由于儀表采用科學計數法，第5個字符表示小數點所在位置，將其單獨轉換成數值，使用LabVIEW進行編程時，利用循環結構的移位寄存器對每個數字乘10，并對左側的移位寄存器進行初始化[2]。

前4個字符串得到的數值與第5個字符得到的數值相乘即為所測電壓值。

通過上述串口命令寫入，數據讀取，字符串處理，數值顯示，完成變壓器自動測試系統的數據采集工作，使得測量變得簡單、可靠。上述字符串處理程序同樣適用于將用科學計數法表示的儀器返回字符轉換成實際測量數值。

3 數據存儲

要進行數據存儲首先要先建立一個數據庫，在本系統中建立的是byq.mdb，該數據庫包含了檢查要求記錄的表byq，表中有檢查者、時間、變壓器編號、測量電壓、電流、功率等相關記錄項。

其次，通過LabVIEW中的Connect.vi節點連接數據庫byq.mdb，再通過Easy SQL.vi函數連接數據庫表byq。通過循環將測量數據逐個存入表byq，由此實現變壓器測量數據的存儲，方便對數據的查閱統計。

4 結論

該系統在保障測量精度的情況下，利用計算機和通信技術有機結合，將一些復雜操作和繁瑣的報告處理掉，方便用戶以后對數據的查閱統計，并使一系列的操作過程簡單易行，減少了人為誤差。

參考資料：

[1]GDW300系列電參數測量儀使用說明書.

[2]楊樂平，李海濤，楊 磊.LabVIEW程序設計與應用[M].北京：電子工業出版社，2001.

[3]楊 立，張建偉，李京輝.微機原理與接口技術[M].北京：清華大學出版社，2006.

The application of LabVIEW in automatic testing system for the transformer

WU Tao
(Panansonic Welding Systems(Tangshan)Co.，Ltd，Tangshan 063000，China)

In order to realize the welding machine using a transformer automatic testing，looking for a convenient，low-cost solution，with RS232 serial port complete between LabVIEW and the VIGOR GDW340B electrical measurement Instrument communication.between the command through the serial port write，data read，the character string processing，numerical display，data storage，designed based on LabVIEW and the VIGOR GDW340B electrical measurement Instrument data acquisition system.Experimental results show that：the data acquisition system in accuracy，practical has achieved the expected results，Communication with the device using LABVIEW for testing equipment can improve production efficiency，lower equipment costs and to guarantee good accuracy of measurement，the future direction of development of detection methods.

RS232；LabVIEW；the data acquisition system

TG409

A

1001-2303(2011)09-0065-03

2010-07-15

吳 濤(1978—)，男，河北唐山人，學士，主要從事焊接切割電源及檢測程序的變更維護工作。