LabVIEW软件在空调测试行业的应用

过去的空调测试大多都是针对单个台位的几个功能进行测试，如水冷冷水测试、风机盘管测试、焓差测试、换热测试等。随着市场需求的增加，空调企业的生产规模的相应扩大，对测试的要求也越来越高。越来越多的测试台需要一套集中测试、远程监控的试验数据管理系统，有效的利用现有测试设备，提高测试设备利用率，充分发挥硬件功能作用，便于不同部门的人员有效利用和分析大量的测试数据，实现跨部门的试验数据共享，以及不同部门间试验数据的有效管理。

1.  系统方案

图1 系统结构

数据采集设备（DAQ Devices）与采集计算机（DAQ Server）进行硬件连接通讯（支持多种总线类型连接，如GPIB,PXI,USB,RS232/485等，凡是LabVIEW支持的通讯协议均可采集到采集计算机上）。

通过安装在采集计算机上的LabVIEW数据采集程序进行数据采集。网络中任何一台授权的客户端计算机（Client）通过TCP/IP通讯和采集计算机建立数据连接，获得其需要的数据，进行后期运算分析，最后通过TCP/IP网络将数据保存到数据服务器（Data Server）的数据库中。客户端程序可安装到网络中任何一台经过授权的计算机上进行相应的数据实时采集分析处理，同时也可以通过TCP/IP网络将数据服务器数据库中的历史数据提出进行分析处理。

2.  系统功能主要包括以下几部分：

1.    数据采集程序

客户要求能够充分利用原有设备，充分发挥新增加的NI PXI系统的优越性能。要具有良好的兼容性，能在以后新增硬件设备后，只需要添加设备驱动就能很方便将新硬件采集功能添加到数据采集程序中。数据采集程序用于数据采集设备和采集计算机之间的通讯以及数据传递，可以在此程序中对数据采集设备进行设定和选择，对每一个数据采集的通道进行配置，比如热电偶、铂电阻、电压、电流的通道配置等。数据采集程序得到的数据通过建立TCP/IP连接将数据发往各个客户端计算机（此客户端计算机可以是网络上任一台计算机），以便于其它台位的计算机读取各自台位的数据。如果出现网络问题可在采集计算机上运行客户端程序并将数据保存到本地计算机上从而进行一个台位的测试。

2.    测试向导

通过测试向导，可完成机组类型选择、测试信息输入、采集通道配置、通道模板管理、虚拟通道管理等功能。

机组类型选择包括水冷冷水机组，风冷冷水机组，单元机，多联机，压缩机、换热器等测试类型，当有新机组类型，用户可自定义机组测试类型。

3.    实时显示图形

用户可自由选择通道组合进行曲线实时显示。

4.    帐号权限管理

系统具有一定的权限功能，包括以下几级（用户也可根据需要新建权限功能）：

l   访客：可查看历史测试数据；

l   操作者权限：可对一些测试参数进行输入设定；

l   班组长权限：可更改一些计算公式等；

l   测试工程师权限：可使用软件所有的功能，但是不能进入或者更改源程序；

l   软件管理员权限：可进行所有的操作包括源程序修改。

5.    数据比较

可将历史数据中数据进行图形比较。用在对同一台位的同一类型测试上面。用户需要对同一测试进行相似性比较、重复性比较等场合时具有一定的作用。

6.    历史数据查询

通过Database Connectivity数据库工具包，客户端计算机得到的数据可存入数据服务器中（安装有MSSQL、Oracle、MySQL、MSAccess等数据库软件即可）。然后通过客服端计算机软件将数据服务器中的历史数据读取进行分析处理。

7.    报表输出

通过使用Report Generation报表生成工具包并结合Microsoft Excel，用户可自行建立报表模板，或选择以建好的模板，定义数据在Excel模板中对应位置，即可输出Excel报表。用户可定义输出报表的条件，首先确定判稳参数和条件，在程序运行过程中所有参数均达到了判稳条件后并稳定一段时间后，即可自行输出报表到指定文件路径。

8.    传感器数据库

在空调测试中有大量的传感器使用，在使用一段时间后均需要进行定期标定，但由于数量众多，需要有一套传感器数据库，便于在进行标定后，能及时进行有效的管理和追踪。因此设计了一套传感器数据库模块。可在其中记录传感器的详细信息如：台位、序号、修正设备名称、修正设备编号、修正方法、修正日期、修正人、审核人、修正公式系数等等，可以对此数据库文件进行维护从而设置所有测试台传感器的信息，便于测试的时候进行选择。

图2 传感器数据库界面

3.  系统优势a.   软件开发优势

客户以前也委托其他单位采用VB，Delphi开发过数套针对某一固定台位的测试程序。每个台位软件开发时间均在数月以上，并且功能上很难满足客户不断变化的要求。本套系统软件针对整个工厂中所有空调测试台位测试，可以应用在大多数台位上。在开发时间从原来的数月减少到数周，并及时根据客户的需求变化，不断更新功能模块。

图3 Plug-in

数据采集程序将每个设备的驱动程序做成插件（Plug-in）的形式，以后如有新的测试设备加入，只需要按照固定的输入输出模板进行编写后，放入到指定的插件目录（SupportPlug-in），即可实现新的测试功能。插件形式采用了VI Server技术，通过调用插件目录中的设备驱动VI，按照固定模式写入设备采集参数，即可输出得到采集的数据。

图4 VI Server

通过利用TCP/IP通讯，轻松实现网络采集分析。过去传统数据采集一般利用GPIB，RS232/485等传统现场总线的方式，很难实现远距离的数据采集功能。通过利用LabVIEW中VISA对TCP/IP的支持，结合现代工厂网络的稳定性增强，可充分实现远距离的数据采集功能。并将此功能拓展，实现整个工厂的试验台的集中监控管理。NI Example中自带TCP/IP通讯，如下所示：

图5 TCP/IP Server Block Diagram

图6 TCP/IP Client Block Diagram

可以基于以上例程，并利用以下通讯策略开发了TCP/IP通讯：

图7 TCP/IP Server TCP/IP Client

用户界面方面，LabVIEW集成了大量漂亮的控件，可根据用户需求现场及时调整，快速获得用户的反馈，减少开发时间，并能制作出漂亮的符合用户需求的界面。如下图所示：

图8 测试界面

b.   硬件开发优势

过去传统测试设备往往十分笨重，占用大量测试空间，运输也十分不便，通讯均基于GPIB、VXI、RS232/485等传统方式，采样率较低，很难满足现在大数据量快速采集的要求。采用NI PXI方案后，由于PXI体积小，减少了许多占用空间。并且PXI总线通讯速率较高，例如采用了PXI-4071 数字万用表/数字化仪/示波器+PXI-2503 矩阵/复用器方案后，PXI 4071可达到1.8 MS/s采样率，PXI-2503最快可实现200Cycle/s的切换速率，采集一圈下来所需时间在毫秒级，但传统设备采样一圈下来往往需要数秒的时间，已不能满足大数据量快速采集的要求。

图9 现场图片

通过图1和图9可以看出，通过引入了LabVIEW和NI硬件后，在硬件的安装调试都更加方便。与传统的测试设备相比，还需要另外添加转换设备才能完成这些工作。而使用NI硬件并结合LabVIEW及相应工具包和通讯模块后，能快速建成实现集中测试、远程监控的数据管理系统。

通过这些优势的比较，可见LabVIEW和NI的硬件在空调测试行业有着广阔的应用空间。以改变传统的测试方式为先进的虚拟仪器测试方式。

结论通过利用NI的LabVIEW软件，我们可以根据客户的需求快速定制出符合要求的软件产品。这与传统的开发方式相比，不仅提高了编程效率，而且也节省了客户交流时间，提高了交流的效率，让我们能更好的为客户提供符合要求质量过硬的软件产品。硬件上通过LabVIEW与NI硬件的无缝结合，节省许多硬件开发时间，过去要为一块板卡或模块写软件驱动是一项十分耗时的工作，需要大量的调试工作。而且稳定性也得不到很好的保证，采用NI的硬件后，稳定性有很大的提升，开发时间减少，采样点数和采样速率也大为提高。可以预见LabVIEW和NI硬件在工业测控方面必有更加广泛和深入的应用。