虚拟仪器技术的液压数据采集系统设计【字数：18398】
由于液压技术有诸多突出的优点，因此从民用到国防，从一般传动控制系统到精确度很高的控制系统，液压技术都得到了较为广泛的应用。为了确保液压系统在长时间、高负荷运作后仍然保持良好的性能，需要按时对其特定参数做针对性的老化测试。本课题利用先进的虚拟仪器技术，开发设计了一套液压数据采集系统，可用以满足相应的工程需求。本文设计的数据采集系统，可对液压系统的多路压力和转速信号进行实时采集，同时可保存并回查采集数据，并根据需要生成报表。该系统硬件主要由便携式笔记本电脑，NI CompactDAQ 9188及其数字和模拟信号采集模块，压力传感器，转速传感器等部分组成。本系统核心部分为PC端的软件设计，采用图形化编程语言LabVIEW作为软件开发平台，通过软硬件的高度配合，实现对液压数据高精度的实时采集。同时，设计的软件界面简洁美观，易于操作，在保证软件风格一致性的前提下，尽可能满足了用户的使用习惯。本文从系统方案设计、硬件系统设计、软件系统设计、系统运行和调试几个方面进行了详细的介绍。本文所设计的系统已经交付客户使用，经过实际的运行检验，满足了客户对于液压数据采集系统的需求，该系统在保证了数据采集的准确性和实时性的同时，又为用户提供了便捷的分析操作以及优秀的拓展性，具有良好的应用前景。
目录
1.绪论 1
1.1课题研究背景和意义 1
1.2课题的国内外研究现状 1
1.3课题研究的主要内容 3
1.4论文章节安排 4
2.系统方案设计 5
2.1项目需求分析 5
2.1.1待测液压系统介绍 5
2.1.2项目需求分析 5
2.2系统总体方案设计 7
2.2.1系统设计目标 7
2.2.2系统方案选择 7
2.2.3总体方案设计 7
3.系统硬件设计 10
3.1 NI采集硬件 10
3.1.1 NIcDAQ9188机箱 10
3.1.2 NI9205 C系列电压输入模块 10
3.1.3 NI9421 C系列数字模块 13
3.2电源模块 14
3.2.1 NI PS15电源 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.2.2明纬开关电源EDR120 14
3.3传感器模块 15
3.3.1贺德克压力传感器 15
3.3.2转速传感器 16
4.系统软件设计 18
4.1系统软件设计方案 18
4.1.1软件开发环境 18
4.1.2软件整体功能设计 19
4.2系统主程序设计 20
4.2.1主程序界面设计 20
4.2.2主程序程序框图设计 20
4.3数据采集程序设计 22
4.3.1数据采集流程分析 22
4.3.2数据采集前面板设计 24
4.3.3数据采集程序框图设计 25
4.4回查数据程序设计 27
4.4.1读取TDMS数据 28
4.4.2写入TDMS数据 29
4.5其他功能VI程序设计 29
4.5.1波形截图VI 29
4.5.2 PDF输出VI 30
5.系统调试与结果 31
5.1硬件调试 31
5.2软件调试 32
5.3运行结果 32
6.总结和展望 34
6.1总结 34
6.2对环境及社会可持续发展的影响 34
6.3展望 35
参考文献 36
致谢 37
1.绪论
1.1课题研究背景和意义
随着重工业以及国防工业进程的不断发展和延伸，液压系统在大型机械上使用的越来越频繁。为了确保这些大型机械长时间、高负荷的正常作业，对采用的液压系统的性能参数提出了更高的要求。液压系统的作用主要是通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。液压系统可以分为两类：液压传动系统和液压控制系统。而在整个传动系统中，又以液压泵的作用最为关键，其参数主要有液压泵的压力、泵在工作时的实际转速、液压泵的排量和流量以及液压泵的容积效率。对于液压系统部件的生产企业，保证生产的液压泵在实际工作中的参数稳定，是衡量其产品质量的重要步骤。
本课题来源于一家大型外企的中国分公司，其主要生产大型的机械设备，该企业生产的液压泵广泛应用在重工业和国防工业。在母公司加紧升级液压泵的采集系统的大环境下，该中国分公司拟自主研发设计一套液压数据采集系统，并指定使用NI公司的硬件以及采用LabVIEW软件开发。为了保证产线工程人员的使用习惯以及整体软件风格，需尽可能维持软件界面与原软件界面和功能的一致性，最大程度实现完全替换原数据采集系统的目的，并且便于日后采集系统升级。本课题的主要要求是将通过压力传感器和转速传感器测量液压泵的压力和转速，利用NI公司的CompactDAQ模块通过LAN通讯的方式实现软件与硬件的结合，采用LabVIEW软件平台开发相应的数据采集、分析处理、参数设置、报表存储等程序，实现对液压设备的数据采集功能。
从某种程度上来说，本次的课题设计是中国企业对工业生产中软件自主权的强烈诉求，同时也是在工业生产中，数据采集系统不断朝着采集数据复杂化和高速化迈进，原有的采集系统无法满足日益增加的要求，升级换代是必由之路。同时，NI公司设计开发的硬件和软件在逐渐得到国际企业的认可，越来越多的检测系统采用NI的软硬件。本课题的意义就在于利用最新的虚拟仪器技术，开发设计整套数据采集系统，满足客户对液压泵的重要参数检测需要，确保液压泵的工作的稳定性，保障产品的质量。
1.2课题的国内外研究现状
液压泵在液压系统中具有举足轻重的作用，一如液压系统对于整个机械工业的重要性。无论是大型的生产机械如挖掘机等，还是涉及到国家安全的军事武器，如导弹车等，液压系统在其中都被广泛应用。液压泵及其系统应用的广泛性决定了用户对于液压系统的稳定性有更高的要求，因此，在产品出厂之前，厂家需要对生产的液压系统进行全面的精确地性能分析，以保证在特殊作业的条件下产品的稳定性。而随着虚拟仪器技术的快速发展，厂家在权衡检测质量和成本之后，逐渐的采用NI公司的软硬件来搭建测试系统，进行升级换代，同时也与国际接轨，提高产品检测的水准。
在对液压系统监控和数据采集这一方面，国内外一直进行着研究和试验。
在《基于虚拟仪器技术的挖掘机液压系统状态检测系统的设计》一文中，作者杨艳霞就实现了以相应的传感器为硬件基础,采用NI公司的USB6051数据采集卡,基于LabVIEW开发软件,设计了挖掘机液压系统状态检测系统。该系统不仅能实现数据的采集、信号的滤波分析以及信息的存储和查询,而且能更好地实现人机交互功能,界面直观易懂,使用方便,具有广阔的应用前景。
目录
1.绪论 1
1.1课题研究背景和意义 1
1.2课题的国内外研究现状 1
1.3课题研究的主要内容 3
1.4论文章节安排 4
2.系统方案设计 5
2.1项目需求分析 5
2.1.1待测液压系统介绍 5
2.1.2项目需求分析 5
2.2系统总体方案设计 7
2.2.1系统设计目标 7
2.2.2系统方案选择 7
2.2.3总体方案设计 7
3.系统硬件设计 10
3.1 NI采集硬件 10
3.1.1 NIcDAQ9188机箱 10
3.1.2 NI9205 C系列电压输入模块 10
3.1.3 NI9421 C系列数字模块 13
3.2电源模块 14
3.2.1 NI PS15电源 14
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3.2.2明纬开关电源EDR120 14
3.3传感器模块 15
3.3.1贺德克压力传感器 15
3.3.2转速传感器 16
4.系统软件设计 18
4.1系统软件设计方案 18
4.1.1软件开发环境 18
4.1.2软件整体功能设计 19
4.2系统主程序设计 20
4.2.1主程序界面设计 20
4.2.2主程序程序框图设计 20
4.3数据采集程序设计 22
4.3.1数据采集流程分析 22
4.3.2数据采集前面板设计 24
4.3.3数据采集程序框图设计 25
4.4回查数据程序设计 27
4.4.1读取TDMS数据 28
4.4.2写入TDMS数据 29
4.5其他功能VI程序设计 29
4.5.1波形截图VI 29
4.5.2 PDF输出VI 30
5.系统调试与结果 31
5.1硬件调试 31
5.2软件调试 32
5.3运行结果 32
6.总结和展望 34
6.1总结 34
6.2对环境及社会可持续发展的影响 34
6.3展望 35
参考文献 36
致谢 37
1.绪论
1.1课题研究背景和意义
随着重工业以及国防工业进程的不断发展和延伸，液压系统在大型机械上使用的越来越频繁。为了确保这些大型机械长时间、高负荷的正常作业，对采用的液压系统的性能参数提出了更高的要求。液压系统的作用主要是通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。液压系统可以分为两类：液压传动系统和液压控制系统。而在整个传动系统中，又以液压泵的作用最为关键，其参数主要有液压泵的压力、泵在工作时的实际转速、液压泵的排量和流量以及液压泵的容积效率。对于液压系统部件的生产企业，保证生产的液压泵在实际工作中的参数稳定，是衡量其产品质量的重要步骤。
本课题来源于一家大型外企的中国分公司，其主要生产大型的机械设备，该企业生产的液压泵广泛应用在重工业和国防工业。在母公司加紧升级液压泵的采集系统的大环境下，该中国分公司拟自主研发设计一套液压数据采集系统，并指定使用NI公司的硬件以及采用LabVIEW软件开发。为了保证产线工程人员的使用习惯以及整体软件风格，需尽可能维持软件界面与原软件界面和功能的一致性，最大程度实现完全替换原数据采集系统的目的，并且便于日后采集系统升级。本课题的主要要求是将通过压力传感器和转速传感器测量液压泵的压力和转速，利用NI公司的CompactDAQ模块通过LAN通讯的方式实现软件与硬件的结合，采用LabVIEW软件平台开发相应的数据采集、分析处理、参数设置、报表存储等程序，实现对液压设备的数据采集功能。
从某种程度上来说，本次的课题设计是中国企业对工业生产中软件自主权的强烈诉求，同时也是在工业生产中，数据采集系统不断朝着采集数据复杂化和高速化迈进，原有的采集系统无法满足日益增加的要求，升级换代是必由之路。同时，NI公司设计开发的硬件和软件在逐渐得到国际企业的认可，越来越多的检测系统采用NI的软硬件。本课题的意义就在于利用最新的虚拟仪器技术，开发设计整套数据采集系统，满足客户对液压泵的重要参数检测需要，确保液压泵的工作的稳定性，保障产品的质量。
1.2课题的国内外研究现状
液压泵在液压系统中具有举足轻重的作用，一如液压系统对于整个机械工业的重要性。无论是大型的生产机械如挖掘机等，还是涉及到国家安全的军事武器，如导弹车等，液压系统在其中都被广泛应用。液压泵及其系统应用的广泛性决定了用户对于液压系统的稳定性有更高的要求，因此，在产品出厂之前，厂家需要对生产的液压系统进行全面的精确地性能分析，以保证在特殊作业的条件下产品的稳定性。而随着虚拟仪器技术的快速发展，厂家在权衡检测质量和成本之后，逐渐的采用NI公司的软硬件来搭建测试系统，进行升级换代，同时也与国际接轨，提高产品检测的水准。
在对液压系统监控和数据采集这一方面，国内外一直进行着研究和试验。
在《基于虚拟仪器技术的挖掘机液压系统状态检测系统的设计》一文中，作者杨艳霞就实现了以相应的传感器为硬件基础,采用NI公司的USB6051数据采集卡,基于LabVIEW开发软件,设计了挖掘机液压系统状态检测系统。该系统不仅能实现数据的采集、信号的滤波分析以及信息的存储和查询,而且能更好地实现人机交互功能,界面直观易懂,使用方便,具有广阔的应用前景。
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