基于LABVIEW的船舶電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

朱水娟 曹虎躍 張曉峻

摘 要：船舶電站各組成設(shè)備在交付前，應(yīng)進(jìn)行電站聯(lián)合調(diào)試試驗(yàn)，在各模擬運(yùn)行工況下，對(duì)各組成設(shè)備的功能性能進(jìn)行嚴(yán)格試驗(yàn)考核，確保達(dá)到交付條件，人工模擬負(fù)載等運(yùn)行工況的方式對(duì)操作人員數(shù)量與操作熟練程度提出要求，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄與分析。基于LabVIEW軟件提供的人機(jī)界面編程、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、報(bào)表分析等強(qiáng)大功能，通過(guò)基于LabVIEW的船舶電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)，可滿足船舶電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)的自動(dòng)化試驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理使用要求。

關(guān)鍵詞：電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)平臺(tái)；LabVIEW；數(shù)據(jù)庫(kù)；ADO

1 前言

船舶電站是電力系統(tǒng)的心臟，其工作的可靠性和穩(wěn)定性，直接關(guān)系到船舶電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和生命力。一般地，船舶電站設(shè)備在交付前，應(yīng)對(duì)船舶電站各組成設(shè)備進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試試驗(yàn)，通過(guò)人為操作負(fù)載等方式，模擬船舶電站各種實(shí)際運(yùn)行工況，對(duì)各組成設(shè)備的功能/性能進(jìn)行嚴(yán)格試驗(yàn)考核，確保設(shè)備滿足相關(guān)要求，達(dá)到交付條件。但該種人為操控模擬負(fù)載的工作方式，對(duì)操作人員的數(shù)量與操作熟練程度提出要求，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄與分析。

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美國(guó)NI公司推出的一種圖形化軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。它以獨(dú)特的圖形化編程語(yǔ)言、豐富的組態(tài)控件和數(shù)據(jù)流編程方式，特別適合于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、人機(jī)界面等測(cè)控領(lǐng)域，使得設(shè)計(jì)人員可以快速、高效地開(kāi)發(fā)出優(yōu)秀的應(yīng)用程序。因此，有必要開(kāi)展基于LabVIEW語(yǔ)言的船舶電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)研究，實(shí)現(xiàn)船舶電站陸上聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)的負(fù)載自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與記錄、數(shù)據(jù)分析等功能，以提高電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)的自動(dòng)化程度與試驗(yàn)效率。

2 船舶電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)平臺(tái)的原理及設(shè)計(jì)方案

電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)采用底層數(shù)據(jù)采集模塊和上層工控機(jī)的兩層設(shè)備層次結(jié)構(gòu)。由于工控機(jī)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、I/O處理能力豐富、嵌入式操作系統(tǒng)兼容性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故選用工控機(jī)作為船舶電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)平臺(tái)的上層控制設(shè)備，對(duì)參與電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)的各組成設(shè)備實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和操控。參與電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)的柴油發(fā)電機(jī)組以及試驗(yàn)場(chǎng)地負(fù)載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元構(gòu)成了電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)的底層采集模塊，通過(guò)RS485串口通訊方式發(fā)送至RS485/以太網(wǎng)通訊轉(zhuǎn)換模塊，再由通訊轉(zhuǎn)換模塊向上層工控機(jī)發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)接收來(lái)自工控機(jī)下發(fā)的啟動(dòng)、停機(jī)、加速、減速等界面人工指令信息。

船舶電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)備層次結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要人機(jī)界面如圖2所示。基于LabVIEW實(shí)現(xiàn)的電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)監(jiān)控平臺(tái)軟件模塊主要包括人機(jī)界面、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析等軟件模塊。下述對(duì)其中的網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)等軟件模塊的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

3 船舶電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)方案

LabVIEW本身并不能直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，但由于LabVIEW提供了豐富的外部程序接口，如ActiveX和.NET，因此在LabVIEW中可以通過(guò)ADO（ActiveX Data Object）、DAO（Data Access Object）等方法與數(shù)據(jù)庫(kù)連接。其中，ADO是使用最為廣泛的技術(shù)，通過(guò)ODBC連接能訪問(wèn)任何支持ODBC的數(shù)據(jù)庫(kù)，如SQL Server、Oracle、My SQL等數(shù)據(jù)庫(kù)。本文采用了ADO技術(shù)實(shí)現(xiàn)電站試驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理。具體過(guò)程為：

1）首先需建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，如DncDB.accdb（）；

2）雙擊控制面板中的“管理工具”|數(shù)據(jù)源（ODBC）選項(xiàng)，彈出ODBC數(shù)據(jù)源管理器，選擇用戶DSN選項(xiàng)卡（只有本用戶可用）或系統(tǒng)選項(xiàng)庫(kù)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)源右側(cè)點(diǎn)擊添加按鈕，選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件（如Microsoft Access Driver）；

3）在彈出“ODBC Setup”對(duì)話框中，配置DSN及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)，如將數(shù)據(jù)源名命名為DNC_DB，數(shù)據(jù)庫(kù)選擇剛才建立好的DncDb.db；

4）完成上述步驟后，可在ODBC數(shù)據(jù)源管理器中看到新建的數(shù)據(jù)源。以后在LabVIEW中就可以通過(guò)ADO與該DSN建立連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)DncDB.accdb的訪問(wèn)；

5）利用基于ADO的LabVIEW數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)LabSQL，可更方便地像直接調(diào)用子VI一樣對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。

4 結(jié)論

基于LabVIEW的船舶電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)監(jiān)控平臺(tái)，目前已成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)4套船用柴油發(fā)電機(jī)組和4套試驗(yàn)負(fù)載系統(tǒng)的通信與監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠、監(jiān)控功能完善、人機(jī)交互友好、較高地提高了試驗(yàn)自動(dòng)化程度?；贚abVIEW軟件提供的人機(jī)界面編程、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、報(bào)表分析等功能，上層工控機(jī)與底層數(shù)據(jù)采集設(shè)備的上、下兩層設(shè)備層級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可滿足船舶電站聯(lián)調(diào)試驗(yàn)平臺(tái)的自動(dòng)化試驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理要求，且具有開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)容易、后續(xù)維護(hù)更改簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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[2]《LavVIEW編程詳解》 宋銘編著.電子工業(yè)出版社 2017年

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中船重工集團(tuán)第七0四研究所