LabVIEW как система информационного обеспечения экспериментальных исследований роторных машин и их вибрационной диагностики

Размещено на http://www.allbest.ru/

LabVIEW как система информационного обеспечения экспериментальных исследований роторных машин и их вибрационной диагностики

Канд. техн. наук Соломин О.В., аспирант Комаров М.В., аспирант Широков С.В.

Орловский Государственный Технический Университет Росси

Annotation

The basic possibilities of software LabVIEW for construction of the automated system of gathering and processing of experimental data are described in this paper. The block diagram of an information-measuring complex for research of dynamics of rotary machines and carrying out of vibrating diagnostic procedures of rotary equipment is presented.

Инженерный пакет LabVIEW (разработанный компанией National Insruments) представляет собой среду графического программирования, которая широко используется в промышленности, образовании и научно-исследовательских лабораториях в качестве стандартного инструмента для сбора, обработки и представления экспериментальных данных, а также непосредственного управления экспериментом. В отличии от традиционных языков программирования, в среде программирования LabVIEW фактически нет программного кода. Программный текстовый код, заменяется графическим программированием. К системам, основанным на таком стиле программирования, относят пакеты, в которых пользователь осуществляет графическое построение функциональной схемы (блок-схемы, диаграммы) процесса или устройства, выбирая наиболее подходящие для данной задачи блоки из имеющихся в пакете библиотек. Существуют и другие, но менее употребительные названия такого способа создания программ -- визуальное, иконное программирование и т. п.

Подобный подход ориентирован в первую очередь на потребителей, понимающих способы решения своей задачи и желающих получить результат как можно быстрее. Вопросы быстродействия и какой-либо оптимальности обычно второстепенны. К таким потребителям принадлежат не только те, кто не имеет опыта в традиционном программировании и не собирается его приобретать. В современных графических пакетах, которые всегда ориентированы на определенный тип задач, за счет наличия в них специализированных и весьма мощных функциональных блоков время разработки программ значительно (до 10 раз) меньше, чем в универсальных системах программирования текстом. Поэтому не редкость, когда графическим методом пользуются и специалисты, которые в состоянии разработать программу традиционным способом[1].

LabVIEW является мощным инструментом программирования, пригодным для решения практически любых задач, например компьютерного моделирования, тем не менее данный пакет чаще всего используется для сбора экспериментальных данных и управления не только приборами, установками, но и целыми производственными процессами[2].

Обширнейшая библиотека стандартных функций обработки сигналов и создания интерфейса для пользователя (вид прибора на мониторе), отлаженные драйверы взаимодействия с аппаратными устройствами, огромная номенклатура самих устройств ввода-вывода в сочетании с возможностями современных компьютеров позволяют при минимально возможных на сегодняшний день затратах создавать в очень короткие сроки любые сколь угодно сложные приборы, причём очень высокого качества. Это обусловлено тем, что все основные составляющие подобного прибора (компьютер, системное программное обеспечение, устройства ввода-вывода) - это фирменные изделия массового производства, протестированные изготовителем и гарантированно сопрягающиеся по всем необходимым параметрам для обеспечения наиболее полного использования всех возможностей каждого из названных компонентов. При этом все основные компоненты непрерывно совершенствуются по своим функциональным и техническим параметрам с полным сохранением преемственности с предшествующими версиями. Например, раз уже созданный в окончательном виде прибор можно переустановить на другой, более совершенный компьютер и он сразу начнет работать, например, более быстро без каких-либо переделок самой программы прибора. С точки зрения габаритов получающихся приборов данной технологии даже теоретически нет ничего равного, поскольку в габаритах, например, одного современного Notebook может быть реализовано практически неограниченное количество различных приборов. С этим же связаны и стоимостные показатели подобных приборов. Например, даже один прибор типа стандартного узкополосного спектроанализатора в виртуальном исполнении будет стоить в 1.5-2 раза дешевле, чем в традиционном - дискретном. Учитывая же то, что по технологии виртуальных приборов в рамках разовых затрат "на железо" может быть реализовано (и так на практике всегда и происходит) множество приборов, стоимость подобного решения становится просто несоизмеримо малой по сравнению с другими способами реализации. Поскольку технология "виртуальных приборов" представляет собой совершенно новую и, можно сказать, революционную технологию в приборостроении, она позволяет совместить такие качества, которые в процессе совершенствования традиционных приборов, как правило, совместить невозможно: лучше, дешевле, быстрее, надежнее, универсальнее [3].

Универсальность LabVIEW позволяет передавать команды и данные по каналу общего пользования (КОП) или через стандартный последовательный порт компьютера, а также управлять сложными измерительными стандарта VXI, приборами с сетевым интерфейсом Ethernet или через порт USB. Шина VXI представляет собой динамично развивающуюся платформу для приборных контрольно-измерительных систем. Впервые представленная в 1987 году, VXI-шина получила очень широкое распространение и признание во всем мире. В настоящее время она определена в качестве стандарта IEEE 1155-1994. Сегодня более 250 производителей выпускают свыше 800 коммерческих продуктов стандарта VXI. VXI используется в широком диапазоне традиционных тестовых и контрольно-измерительных приложений и для решения задач с использованием автоматического испытательного оборудования. Этот стандарт получил также широкое распространение как платформа для сбора и анализа данных в исследовательских и промышленных приложениях. VXI использует базовый блок с максимум 13 гнездами для подключения приборных модулей на основе встраиваемых плат. Поскольку в основу VXI положен принятый во всем мире стандарт VMEbus, в системах VXI можно также использовать модули VME. Объединительная плата VXI включает 32-битовую компьютерную шину VME, а также высокопроизводительные шины контрольно-измерительных приборов для точного хронометрирования и синхронизации работы приборных компонентов. традиционными контрольно-измерительными приборами GPIB и/или встраиваемыми платами сбора сигналов.

Преимущества шины VXI

Открытость стандарта с поддержкой очень большого числа производителей оборудования максимально увеличивает гибкость и уменьшает фактор устаревания системы.

Повышенная производительность системы сокращает время измерения, тестирования или увеличивает функциональные возможности.

Меньший размер и большая плотность компоновки сокращают пространство, необходимое для установки оборудования, увеличивают его мобильность или портативность и облегчают доступ к тестируемым или управляемым устройствам.

Точное хронометрирование и синхронизация повышают измерительные возможности системы.

Стандартизованное программное обеспечение VXIplug&play облегчает и ускоряет конфигурирования, программирования и интеграцию системы.

Модульная жесткая конструкция повышает надежность, увеличивает среднее время наработки на отказ и сокращает среднее время между ремонтами.

Технология VXI позволяет добиться сокращения расходов на обслуживание системы за все время ее службы.

По существу, VXI сочетает в себе лучшую технологию измерительной аппаратуры стандарта GPIB, модульных встраиваемых плат сбора данных и современных компьютеров. Так же, как и GPIB, VXI обеспечивает богатый выбор сложных измерительных приборов ведущих мировых поставщиков. Как и встраиваемые компьютерные платы, VXI предлагает модульное исполнение, гибкость и значительно более высокую производительность. Поскольку VXI сочетает особенности сложных измерительных приборов с объединительной платой современного компьютера, компоненты VXI-системы имеют возможность обмениваться информацией на очень высокой скорости, оптимально используя методы как стандарта GPIB, так и встраиваемых плат сбора данных [4].

Совершенно особой разновидностью LabVIEW, на которую следует обратить внимание, является LabVIEW RT (RT - означает Real Time - реальное время). LabVIEW RT представляет собой совокупность аппаратного и программного обеспечения, которая позволяет выделять части кода LabVIEW и загружать их для выполнения на отдельном контроллере, работающем под управлением собственной операционной системы реального времени. LabVIEW RT и платы серии RT DAQ (Real-Time Data Aqusition) обеспечивают выполнение требований жесткого реального времени в рамках обычного Windows. LabVIEW RT расширило сферу применения популярного пакета в область промышленных систем управления в жестком реальном времени, значительно упростив нетривиальный процесс их разработки и интеграции с другими приложениями

С помощью NI LabVIEW Real-Time и новых Ethernet модулей FP-2000 и FP-2001 можно создавать промышленные системы, связанные или работающие под управлением головного компьютера. Кроме того, существует возможность взаимодействия с любой платформой, поддерживающей TCP/IP соединение, например другими FieldPoint модулями или последовательными устройствами, что дает возможность легко создавать надежные интеллектуальные сетевые системы. Возможные применения включают удаленные измерения, управление и опубликование данных в сети, встраиваемые приложения, а также промышленного мониторинга и управления на базе систем реального времени [5].

Все выше сказанное свидетельствует о том, что под управлением LabVIEW возможно создание крупных и достаточно мощных измерительных комплексов, для решения сложных технических задач. Авторами разрабатывается измерительный комплекс для решения ряда проблем, связанных с динамикой роторов на подшипниках скольжения. Схема измерительного комплекса, и основные структурные элементы изображены на рисунке 1.

При построении данной системы решается ряд задач, в числе которых:

выбор преобразователей и модулей согласования для адекватного сбора информации;

разработка виртуальных приборов Labview для сбора, обработки и хранения экспериментальных данных;

анализ результатов проведенных экспериментов;

Измеряемыми величинами являются:

перемещение центра цапфы ротора в радиальном зазоре подшипника скольжения;

давление по контуру подачи и гидравлических трактах подшипников;

температура в камерах, на входе и сливе подшипников.

Выбор системы LabVIEW обусловлен возможностью реализации в едином аппаратном обеспечении различных виртуальных приборов, таких как спектроанализаторы, индикаторы давления и температуры, расходомеры, построители траекторий движения центра цапфы и т.д.

Рисунок 1.Схема измерительного комплекса.

Литература

labview программный автоматизированный роторный машина

1. http://www.compitech.ru

2. Тревис Дж. Labview для всех. - М.:ДМК, 2003. - 544 с.

3. http://www.resurs.spb.ru

4. http://www.vxi.ru

5. http://www.asutp.ru

Размещено на Allbest.ru