基于LabWindows／CVI的舵機負載模擬系統(tǒng)設(shè)計

　　2系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　控制軟件系統(tǒng)采用NI公司的專業(yè)開發(fā)平臺LabWindows/CVI進行開發(fā)。該平臺是工業(yè)控制、測試元件開發(fā)的專業(yè)平臺，具有界面簡潔、友好，能較好地模擬工業(yè)控制儀器與環(huán)境等突出特點，其強大的圖形用戶界面交互編輯功能與豐富的函數(shù)庫及網(wǎng)絡(luò)通信模塊使其特別適合工業(yè)控制系統(tǒng)軟件的開發(fā)。

　　控制軟件系統(tǒng)分為兩大部分：上位機監(jiān)控及人機對話軟件和下位機數(shù)據(jù)采集與控制軟件。為了提高軟件的可靠性、保證軟件功能的靈活性并滿足軟件系統(tǒng)的易用性、可擴展性等要求，系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計，通過不同的模塊來完成軟件系統(tǒng)的各個功能。

　　上位機軟件不負責(zé)負載模擬過程中載荷的控制，而只承擔(dān)監(jiān)測、協(xié)調(diào)與管理下位機的作用。上位機軟件系統(tǒng)包括監(jiān)控模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、通訊模塊和數(shù)據(jù)處理模塊等組成部分。其主要的功能包括：

　　1)GUI界面的人機對話接口;

　　2)試驗進程的監(jiān)測與報警處理;

　　3)對下位機狀態(tài)的控制與管理;

　　4)控制參數(shù)的設(shè)置;

　　5)載荷譜、運動譜的設(shè)置;

　　6)系統(tǒng)輸入輸出通道的標(biāo)定與自檢;

　　7)試驗數(shù)據(jù)的保存處理與報表輸出。

　　下位機負責(zé)試驗中對舵機以及負載模擬系統(tǒng)的控制。下位機軟件主要包括初始化模塊、試驗控制模塊、通訊模塊和狀態(tài)監(jiān)測模塊等組成部分。其具體功能包括：

　　1)現(xiàn)場信號的數(shù)據(jù)采集;

　　2)控制決策與運算;

　　3)輸出控制;

　　4)載荷數(shù)據(jù)的上傳。

　　上、下位機軟件之間的數(shù)據(jù)通信通過高速數(shù)據(jù)通訊卡完成。數(shù)據(jù)通訊卡采用全雙工模式，通訊內(nèi)容包括：上位機下傳至下位機的啟動、停止、自檢等指令以及控制參數(shù)、載荷譜和運動譜參數(shù)等信息;下位機上傳至上位機的用于實時顯示和保存的現(xiàn)場數(shù)據(jù)等信息。所用的通訊過程均按照約定的通訊協(xié)議完成。

　　當(dāng)軟件程序開始運行時，系統(tǒng)會首先對各個系統(tǒng)參數(shù)以及板卡端口進行初始化。工作人員可以通過上位機軟件程序提供的人機交互界面進行傳感器標(biāo)定、控制參數(shù)設(shè)定、試驗任務(wù)選擇等操作。當(dāng)開始試驗后，上位機會通過通訊模塊將控制參數(shù)與指令下傳給上位機，并同時建立數(shù)據(jù)顯示線程與數(shù)據(jù)保存線程，將下位機上傳的實時數(shù)據(jù)以動態(tài)曲線的形式顯示在終端顯示器并保存于存儲介質(zhì)中，以方便工作人員實時監(jiān)測或日后調(diào)用。舵機負載模擬系統(tǒng)的整個閉環(huán)控制均在相應(yīng)下位機中完成，其過程包括接收上位機控制參數(shù)及指令，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行實時采集并做超差檢驗，完成控制器計算及輸出和向上位機上傳實時數(shù)據(jù)等步驟。軟件系統(tǒng)工作流程圖如圖3所示。

　　圖3 系統(tǒng)軟件流程圖