黄培（江苏建筑职业技术学院机电工程学院　徐州　221116）



基于LabVIEW的减速器远程测试系统

黄培
（江苏建筑职业技术学院机电工程学院徐州221116）

摘要将先进的虚拟仪器技术引入减速器性能测试与分析系统，构建了以计算机、NI6014数据采集卡为核心的虚拟仪器硬件平台，利用LabVIEW软件开发了具有远程测试功能的减速器性能测试分析系统。软件设计采用了严格的结构层次、独立的模块化设计方法，对远程测试的实现，服务端、客户端及发布服务端程序的设计进行了详细的介绍。系统利用Internet把将数据采集、处理等模块灵活地连接起来，实现自动数据采集、远程传输、分析处理，从而提高了工作效率和安全性。

关键词减速器虚拟仪器远程测试

一、前言

减速器是机械设备中至关重要的动力转换装置，其性能好坏直接影响着现代化生产效率甚至作业人员的生命安全［1］。为了确保减速器正常工作，测试其各项参数及性能指标，实现网络化远程测试具有非常重要的意义。本系统利用Internet把分解在不同计算机上的各个功能模块灵活地连接起来，使得在分布很广的作业地域之间实现自动数据采集、远程传输、分析处理，从而提高了工作效率和安全性。本系统充分利用LabVIEW的网络开发工具包和数据采集、分析模块，构建了集信号采集、远程传输、分析处理于一体的减速器远程测试系统。

二、测试系统硬件组成

减速器性能试验主要包括空载、效率、温升、噪声、和耐久试验。各试验要求如下：

空载试验：测试并记录输入扭矩及转速，空载功率、油池平衡温度以及此时的机壳温度；效率试验：记录减速器输出、输入的转速与扭矩，绘制效率—负荷曲线；温升试验：每隔15min记录一次油度，绘制温升曲线，记录达到热平衡所需时间；噪声试验：记录离减速器1m处不少于两个方向的噪声，取其平均值；耐久试验：运转1000h，每隔15min记录一次油温，达到控制油温后每隔1h记录一次油温，绘制温升曲线。

这些测试项目可归纳为以下几类信号：扭矩、转速、温度、噪声。按需求测试装置布置如图1所示，系统配备有扭矩、光电、温度、噪声等传感器。

扭矩测量采用JC型扭矩传感器，转速测量采用光电传感器，室温与机壳温度采用Pt100温度传感器，油温采用铜-康热电偶，噪声测量采用声级计。信号调理采用NI公司出品的5B系列调理模块，数据采集使用NI6014数采卡。NI6014是美国NI公司推出的基于PCI总线的数据采集和控制设备，它具有16路模拟输入通道、8路数字输入/输出通道、2个定时/计数器。远程传输采用5类双绞线将计算机接入Internet。整个系统的硬件构架如图2所示。

三、测试系统软件设计

本系统的软件部分采用LabVIEW 7 Express语言进行编程。软件在整体上采用递进式结构，该结构可以划分为三个成次：第一层为“主程序层”，由用户接口和测试执行部分构成；第二层为“测试层”，负责逻辑关系的验证以及相关决策的制定；最底层为“驱动层”，负责与仪器、被测设备以及其它应用程序之间的通讯［2］。

图3为本系统的软件结构图，其中服务器负责驱动层，实现数据采集与发送，客户机负责测试层与主程序层实现数据接收、处理和用户接口。

1、服务端程序

DataSocket是NI公司基于TCP/IP协议的一种网络编程技术，它封装了TCP/IP的编程细节，使用这种技术很容易在互联网上实现高速实时数据共享。DataSocket包括DataSocket Server Manager，DataSocket Server，DataSocket函数库等三大部分，以及Dstp（DataSocket Transfer Protocol，DataSocket传输协议）、URL（uniform resource locator）和文件格式等规程。

在服务器中打开DataSocket Server Manager，设置可连接的客户程序的最大数目和可创建的数据项的最大数目，并创建用户组和用户，最后设置用户创建数据项和读写数据的权限。设置完毕后，打开DataSocketServer，它能解决大部分网络通信方面的问题，并负责监管DataSocket Server Manager中所设定的各种权限和客户程序间的数据交换。

DataSocket对TCP/IP底层进行了高度封装，所提供的参数简单友好，只需设置URL就可通过Internet进行即时分送所需传输的数据。DataSocket可用的URL共有四种：dstp，opc，logos和file传输协议。本设计服务端程序只用dstp，dstp是DataSocket的固有协议，利用这个协议可以运行一个DataSocketServer。

按照减速器性能试验要求，服务端必须提供的数据有温度、转速、扭矩和噪声等，调用数据采集模块，结合DataSocket，服务端程序也就跃然纸上。“Main Server”后面板见图4。

2、客户端程序

当服务器运行“Main Server”的时候，客户机通过DataSocket技术完成远程测试。客户端程序包含了主程序层和测试层。

主程序层主要完成空载、效率、温升、噪声、和耐久等五个试验的用户接口，通过简单易懂的用户界面向子程序以及测试层提供必要的抽象信息，并实时显示测量值，最后生成试验报表［3］。通过使用LabVIEW中Application Control〉〉Menu和Application Control〉〉Help两个目录下的相关vi，以及SubVI的属性设置，将这五个具有独立功能的仪器以菜单和对话框方式集成为一个仪器系统，提供统一的主界面。

测试层主要完成温度、转速、扭矩、噪声、振动等参数的测量，按照从主程序层传递而来的参数，利用LabVIEW功能强大的信号处理以及数学运算模块即可计算出减速器各性能参数。客户端程序流程图如图5所示。

3、远程面板访问

远程面板访问目的是监测和控制服务端的作业，调整运行在服务器上驱动层模块的采集参数。LabVIEW中通过Remote Panels技术实现远程面板访问，Remote Panels基于浏览器/服务器（简写为B /S）网络模式，可在互联网上直接控制位于远端服务器上的VI前面板［4］。

在服务器上启动LabVIEW Web Server并进行权限设置，最后利用菜单栏中的Tools〉〉WebPublishing Tool将网页发布出去。完成上述配置后，在服务器上打开服务端程序，然后在装有LabVIEW或Run-Time Engine的客户机上打开网页浏览器，输入URL：http：//192.168.0.1/main server.htm，客户机可根据实际情况设置所需数据的采样点数、采样频率等参数。

四、结论

网络化是测试技术不可逆转的趋势，本文重点介绍了NI公司开发的DataSocket技术和Remote Panels技术，按照减速器的性能试验要求，以面向对象的编程思想，严格的结构层次，独立的模块化设计方法编写了服务端和客户端程序。以虚拟仪器替代传统仪器硬件，使远程测试更加可靠、项目扩展更加灵活，从而消除了空间和距离上的隔阂。远程测试在测控领域的应用，是对传统测控方式一场革命，也是未来测控技术发展的必然趋势。

参考文献

［1］陈维健，傅运刚等.矿山大型机电设备测试技术手册［M］.江苏：中国矿业大学出版.2008，869-871.

［2］杨乐平，李海涛，赵勇等. LabVIEW高级程序设计［M］，北京：清华大学出版社.2003.

［3］董湘，邹国奎.基于LabVIEW的远程测控方法研究.自动化仪表，2015年1月，第27卷第1期：6-8.

［4］Wu X，Ghaboussi J，Garrett J H. Use of neural networks in detection of structural damage［J］. Computers & Structures，2012，42（4）：649-659.

Creeper Gear Remote Testing System Based on LabVIEW

Huang Pei
（College of Mechanical and Electrical Engineering，Jiangsu Institute of Architectural TechnologyXuzhou221116）

AbstractAdvanced Virtual Instruments technologies has been introduced into Creeper Gear performance testing and analysis，thus constituted Virtual Instruments hardware platform encored by computer and NI 6014 DAQ Card and developed Creeper Gear analyzing software with remote testing functions based on the LabVIEW，which designed with strict structural gradation and independent approaches and provided detailed introductions to the realization of remote testing，service，guest and publishing terminal. The system flexibly connected data acquisition and processing module to realized automatic，remote transmitting，analyzing and processing section to improve working efficiency and safety.

KeywordsCreeper gearVirtual instrumentsRemote testing

中图分类号TH132.41；TN915.04

文献标识码A

文章编号160223-7208

作者简介

黄培（1981年～），性别男，江苏徐州人，2005年毕业于西安科技大学大学机械电子专业，获硕士学位，讲师，现为江苏建筑职业技术学院教师；主要从事电气自动化与控制系统的教学与研究。