基于LabVIEW的整漿機(jī)交互式訓(xùn)練軟件開發(fā)

徐 帥，楊曉芳

(鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ，江蘇 鹽城 224005)

基于LabVIEW的整漿機(jī)交互式訓(xùn)練軟件開發(fā)

徐 帥，楊曉芳

(鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ，江蘇 鹽城 224005)

為滿足學(xué)校教學(xué)和員工訓(xùn)練需要，開發(fā)了基于LabVIEW的整漿機(jī)交互式訓(xùn)練軟件，軟件可運(yùn)行在PC端。通過事件結(jié)構(gòu)控制選項(xiàng)卡的顯示來完美模擬整漿機(jī)觸摸屏，采用ActiveX控件以實(shí)現(xiàn)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的多媒體視頻播放，利用LabVIEW的強(qiáng)大數(shù)學(xué)運(yùn)算功能和電子表格寫入子VI實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的驗(yàn)算和匯總。

整漿聯(lián)合機(jī)；操作訓(xùn)練；LabVIEW；訓(xùn)練軟件；仿真

隨著自動化技術(shù)的進(jìn)步，幾乎所有行業(yè)設(shè)備均配備了以觸摸屏為主的人機(jī)界面HMI(Human Machine Interface)。衣著整潔的工人站在機(jī)器的觸摸屏前進(jìn)行技術(shù)參數(shù)設(shè)定，輕松完成生產(chǎn)任務(wù)成了現(xiàn)代制造業(yè)的典型圖景。整漿聯(lián)合機(jī)是紡織大型生產(chǎn)設(shè)備，工藝計(jì)算復(fù)雜，工藝參數(shù)較多，對其HMI的操作需要經(jīng)過專業(yè)的訓(xùn)練。但在機(jī)上訓(xùn)練時(shí)，一則會導(dǎo)致參數(shù)變動而影響生產(chǎn)，二則人數(shù)多、設(shè)備少時(shí)訓(xùn)練效果不佳。因此較好的解決方法是提供一種可運(yùn)行在PC端的訓(xùn)練軟件，以滿足學(xué)校教學(xué)和員工訓(xùn)練需要。

LabVIEW是美國國家儀器公司推出的一種基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控。LabVIEW中包含了多種數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，特別適用于建模、仿真、原型設(shè)計(jì)等[1]。因此本項(xiàng)目選擇LabVIEW作為整漿聯(lián)合機(jī)交互式訓(xùn)練軟件的開發(fā)工具。

1 軟件功能設(shè)計(jì)與總體結(jié)構(gòu)

1.1 軟件功能設(shè)計(jì)

整漿機(jī)在使用中一般采用分條整的方法，工藝計(jì)算較復(fù)雜且HMI端工藝參數(shù)的輸入尤其重要。為了達(dá)到較好的綜合訓(xùn)練效果，在功能上訓(xùn)練軟件首先應(yīng)能完全模擬出HMI端界面和其上的參數(shù)；其次應(yīng)能對工藝參數(shù)作出驗(yàn)算判斷并生成報(bào)表，以供人工評判；最后應(yīng)能利用多媒體技術(shù)模擬上機(jī)和運(yùn)轉(zhuǎn)過程。圖1示出了整漿機(jī)交互式訓(xùn)練軟件的功能要求。

1.2 軟件程序總體結(jié)構(gòu)

由于本軟件功能較多，按照先進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)、再進(jìn)行工藝參數(shù)輸入和最后上機(jī)的工藝過程，軟件程序的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。LabVIEW編程環(huán)境提供了很多程序結(jié)構(gòu)，本文針對圖1-2的程序總體結(jié)構(gòu)，選擇Sequence順序結(jié)構(gòu)。

1.3 軟件使用流程

本軟件在用于教學(xué)和訓(xùn)練時(shí)的使用流程是：工藝參數(shù)驗(yàn)證(可跳過)→HMI模擬操作→生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)模擬→生成參數(shù)報(bào)表。

2 工藝參數(shù)驗(yàn)算功能的實(shí)現(xiàn)

分條整經(jīng)的工藝算法相關(guān)資料已有充分說明，本軟件利用LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)學(xué)功能進(jìn)行編程。本部分功能的前面板和程序如圖3所示，在已知輸入?yún)?shù)的前提下，軟件能對每項(xiàng)求得的工藝參數(shù)進(jìn)行判斷。圖3中最末1條色紗數(shù)和最末1條帶寬度計(jì)算錯誤，對應(yīng)的指示燈不亮。

3 設(shè)備HMI模擬功能的實(shí)現(xiàn)

在PC端模擬設(shè)備HMI是本軟件的主要功能，由此學(xué)習(xí)者就能在個人PC上熟悉設(shè)備HMI的參數(shù)輸入和信息顯示。目前紡織設(shè)備的HMI大都采用工業(yè)觸摸屏，其程序由專門的組態(tài)軟件開發(fā)，如西門子的WinCC flexible、昆侖通態(tài)的MCGS等。組態(tài)軟件開發(fā)的程序一般運(yùn)行在觸摸屏上，且其數(shù)學(xué)運(yùn)算和多媒體功能欠佳，這也是本項(xiàng)目最終選擇LabVIEW作為工具來開發(fā)設(shè)備HMI模擬軟件的主要原因。當(dāng)然，由于LabVIEW本身是面向測試與控制領(lǐng)域的，不具備組態(tài)軟件的多畫面編輯功能，這就需要通過進(jìn)一步的程序編寫來實(shí)現(xiàn)。

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)整漿機(jī)觸摸屏模擬的方法，是以轉(zhuǎn)換為顯示控件后的選項(xiàng)卡模擬觸摸屏的一個界面，再通過事件結(jié)構(gòu)控制選項(xiàng)卡的顯示。圖4中(a)為模擬整漿機(jī)觸摸屏整經(jīng)監(jiān)控的頁面，(b)為模擬觸摸屏工藝設(shè)定的頁面，它們分別是選項(xiàng)卡1和選項(xiàng)卡3。圖5為對應(yīng)的程序，它采用事件結(jié)構(gòu)。當(dāng)圖4(a)中“工藝設(shè)定”按鈕按下的事件發(fā)生時(shí)，執(zhí)行顯示選項(xiàng)卡3的代碼，這樣就實(shí)現(xiàn)了整經(jīng)監(jiān)控頁面(選項(xiàng)卡1)到工藝設(shè)定頁面(選項(xiàng)卡3)的畫面切換。通過設(shè)置選項(xiàng)卡的顯示項(xiàng)，可以去掉頁面左上端“選項(xiàng)卡1”等字樣，從而更像真實(shí)的觸摸屏頁面。

4 生產(chǎn)運(yùn)作模擬功能的實(shí)現(xiàn)

利用多媒體技術(shù)在軟件中插入視頻，可以模擬工藝上機(jī)與運(yùn)轉(zhuǎn)過程，達(dá)到更好的訓(xùn)練效果。在LabVIEW中插入多媒體的方法是采用ActiveX技術(shù)，它是一種跨越編程語言的方法和規(guī)范，其組件對象模型(COM)具有開發(fā)的屬性和方法，允許其他應(yīng)用程序訪問。LabVIEW在控件選板“容器”子選板中，或“.NET與ActiveX”子選板中都設(shè)有專門的ActiveX控件。將ActiveX控件拖放到前面板后，在容器框內(nèi)右擊以彈出快捷菜單，選擇“插入ActiveX對象...”命令并選擇“Windows Media Player ”，視頻播放器即進(jìn)入容器[2]。

前面板添加了視頻播放器后，還需編寫程序以控制播放內(nèi)容和播放過程。這其中最重要的工作是添加屬性節(jié)點(diǎn)，具體方法是在“函數(shù)”選板下選擇“互聯(lián)接口”，繼續(xù)選擇“ActiveX—屬性節(jié)點(diǎn)—選擇類—ActiveX—IWMPPLAYER4”。添加好屬性節(jié)點(diǎn)后便可左鍵單擊選擇屬性，如播放內(nèi)容的地址“URL”、播放控制“controls”等。在此基礎(chǔ)上調(diào)用這些屬性節(jié)點(diǎn)并編程，可實(shí)現(xiàn)播放內(nèi)容與順序的控制。圖6(a)展示了軟件的模擬運(yùn)轉(zhuǎn)界面，圖6(b)為其程序圖。圖6(a)中經(jīng)長為動態(tài)顯示，將按照運(yùn)行速度隨著時(shí)間的推移不斷增加。

5 參數(shù)報(bào)表生成功能的實(shí)現(xiàn)

為了便于管理者和教學(xué)人員對學(xué)員工藝參數(shù)設(shè)置的檢查和評價(jià)，本軟件設(shè)置了參數(shù)報(bào)表生成功能，主要用于將學(xué)習(xí)者在模擬觸摸屏部分輸入的參數(shù)匯總并生成“.xlsx”文件。實(shí)現(xiàn)方法是使用“編程”選板下“文件I/O”下的“寫入電子表格文件”子VI。

6 結(jié)語

本項(xiàng)目從實(shí)用角度出發(fā)，利用LabVIEW開發(fā)的整漿聯(lián)合機(jī)交互式訓(xùn)練軟件可運(yùn)行在PC端，解決了硬件設(shè)備數(shù)量不足帶來的種種問題，滿足了學(xué)校教學(xué)和員工訓(xùn)練的需要。本軟件的結(jié)構(gòu)和開發(fā)過程可為開發(fā)其他相似類型教學(xué)、訓(xùn)練軟件提供一定的借鑒。

[1] 王小娟. 基于LabVIEW的中學(xué)化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究[D].西安：陜西師范大學(xué),2014.

[2] 雷振山，肖成勇，魏 麗，等. LabVIEW高級編程與虛擬儀器工程應(yīng)用(第2版)[M].北京：中國鐵道出版社,2014.

Interactive Training Software Development for Sizing Machine based on LabVIEW

XU Shu-ai,YANG Xiao-fang

(Yancheng Institute of Industry Technology, Yancheng 224005, China)

In order to meet the need for staff training and school teaching, the interactive training software for sizing machine based on LabVIEW was developed. The software could run in PC. The sizing machine′s touch screen could be simulated perfectly by using Tap Control and Event Structure, the multimedia video of machine running could be played by using ActiveX Controls, the data could be checked and summarized by LabVIEW′s Numeric and Write to Datasheet subroutine.

integrated pulp machine; operation training; LabVIEW; training software; simulation

2016-04-28；

2016-06-23

2016年度全國紡織服裝信息化教學(xué)研究課題(ZWH-16037)；2014年度江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)課題(2014-R-31872)；江蘇省品牌專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目(PPZY2015C254)

徐 帥(1983-)，男，江蘇鹽城人，講師，碩士，研究方向?yàn)榧徔棛C(jī)電一體化技術(shù)和現(xiàn)代紡織生產(chǎn)技術(shù)， E-mail:xushuai430@163.com。

TP392

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1673-0356(2016)07-0016-03