虚拟仪器技术在电镀生产线上的应用

陈 刚

（株洲职业技术学院,湖南株洲412000）

介绍了虚拟仪器技术的概念,硬件和软件的基本组成。就虚拟仪器技术在电镀生产线中的应用进行了分析,并给出了前面板程序,为大型电镀生产线的运行和监控提供了新的方法。

电镀;虚拟仪器;界面设计;数据采集

0 前言

在现代生产过程中,需要对设备的各种运行状态进行监测。监测系统以计算机为中心,用传感器和数据采集器为通道获取信号;计算机分析处理信号,并可控制被监测对象的动作。生产应用要求软件具有可靠性、共同操作性和高性能。基于Labview的虚拟仪器可提供所有这些优势,集成了如:历史数据追踪,网络、工业 I/O安全,报警管理及企业内部联网等功能。基于虚拟仪器及其软件的优势,近年来在国内得到迅速推广,被广泛应用于仪器检测、设备监测等技术领域[1]。本文尝试利用Labview软件及虚拟仪器硬件来构建一监测平台,并将其引入到大型电镀生产线的监测系统。

1 虚拟仪器技术的基本概念

虚拟仪器系统是仪器监测系统技术与计算机系统相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能及相应的硬件,构建仪器监测系统,大大突破传统仪器在数据处理、传送、存储、显示等方面的限制。用户可以方便地根据项目的工程特点和个性需求来定义和设计测试功能。与传统的仪器相比,虚拟仪器具有方便性、灵活性、可扩展性等优点。Labview是一种图形化程序编译系统,被广泛应用于数据采集与处理、监测控制、数据分析以及数据表达等方面,是一种全新的程序编写方法,即:被称之为“虚拟仪器”（virtual instruments software,VIS）的软件。其具有良好的人机界面和互联通讯能力,对工程项目的综合成本的控制具有明显优势。虚拟仪器的组成,如图1所示[2]。

图1 虚拟仪器组成图

2 虚拟仪器的软硬件简介

硬件是虚拟仪器工作的基础。它的主要功能是完成对被测信号的采集、传输和显示测量的结果。硬件主要是由信号采集调理部件和计算机组成。其中,计算机包括微处理器、储存器和显示器等,它主要用来提供实时高效的数据处理性能。而信号采集调理部件可以是VXI仪器模块、GPIB仪器模块、PXI仪器模块或数据采集卡。另外,虚拟仪器还有一个优秀的硬件平台VXI总线系统。它是一种在世界范围内开放的、适于多供货商的32位高速模块化仪器总线。

构建一个虚拟仪器系统,基本硬件确定以后,就可以通过不同的软件实现不同的功能。软件是虚拟仪器的关键。Labview是一种面向科学家和工程师的编程语言,它提供了简单、直观的图形编程方式,把繁琐、复杂、费时的文本语言编程简化成工程技术人员最熟悉的功能结构图的编程方式,并且嵌入了非常丰富的工程应用函数。与传统的编程语言相比,Labview图形编程方式可以节省大量的程序开发时间。同时,Labview提供强大的设备驱动程序,工程技术人员可以方便地利用Labview程序驱动各种I/O接口,将信号采集后供计算机处理。其能支持的总线有:GPIB总线、PCI总线、VXI总线、PXI总线、串行总线等。

3 基于Labview的电镀生产线的界面设计

3.1 PC系统功能介绍

图2为电镀生产线的 PC系统功能图,其功能说明如下。

图2 PC系统功能图

（1）数据采集 采集电镀生产线上各工艺槽的温度、流量计的流量、各处水温、开关信号、运动部件的位置信号等。

（2）数据处理 对采集到的数据进行储存,按照规定的算法进行计算并储存,对被控制元件进行控制信号决策。

（3）数据输出 将温度、流量、电压、电流等相关工况信号及计算结果输出到显示器和打印机,并可进行数据的网络共享。

（4）报警处理 当系统出现工况异常、机构运转失控时,通过报警信号提醒操作人员。

3.2 电镀生产线分析程序的前面板设计

采用直观易读的格调进行前面板设计,其界面程序,如图3所示。

前面板设计主要包括:

（1）系统路径选择、日期、系统开关、显示灯、系统报警、紧急停止按钮等;

（2）工况信号监控,如:温度监测、流量监测、生产线电流电压等;

（3）开关量监控;

（4）数据处理（数据报表、文件储存、数据打印）。

图3 电镀生产线的监测程序

4 数据采集和数据处理

一个基于Labveiw的虚拟仪器监测系统,包括:各种传感器、信号调理模块、数据采集模块和传输介质等硬件以及Labview软件系统。传感器的作用是将被测试的物理量转换为电量,这是最基础的环节。数据采集模块的作用是将模拟信号转换成数字信号,供计算机进行分析处理。信号调理模块则是传感器和数据采集模块之间的桥梁,将传感器的输出信号和数据采集模块可以接受的信号类型关联起来。其中,数据采集模块一般由数据采集卡、硬件驱动程序和数据采集函数等组成。图4为基于NI-DAQmx的数据采集系统。

图4 基于NI-DAQmx的数据采集系统

5 总结

本文首次提出了基于Labview的虚拟仪器技术在电镀生产线中的应用。利用Labview软件设计了监控界面,并就本程序的系统构成进行说明,为大型电镀生产线的运行和监控提供了新的方法。为了能更好发挥虚拟仪器在工程上的应用,还需要工程技术人员更深入地研究应用。

[1] 邓焱,王磊.Labview 7.1测试技术与仪器应用[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2] 陈刚.基于Labview的煤质分析仪器分析系统设计[J].仪表技术,2007（12）:35-37.

An Application of Virtual Instrument Technology in Electroplating Production Line

CHEN G ang
（Zhuzhou Vocational Technical College,Zhuzhu 412000,China）

The concept of virtual instrument technology and the basic composition of its hardware and software are presented.The applications of virtual instrument technology in electroplating production line are analyzed,and the front panel program is also given,that provides a new method for the running and supervision of large electroplating production lines.

electroplating;virtual instrument;interface design;data collection

TQ 153

A

1000-4742（2010）01-0017-02

2009-07-16

·电 镀·