机电液一体化的软启动系统的设计

　　1 引言
　　启动冲击是造成带载启动机械设备损坏或缩短其使用寿命的主要原因。随着现代化工业的快速发展，大型化、重型化成为重载机械设备的一个发展趋势，启动冲击的破坏性影响越来越严重，对这类重载机械进行软启动已经势在必行。
　　本文设计的机电液一体化的软启动系统，不仅能够极为有效地减小启动时传动系统对工作机械的破坏性冲击，消除启动时产生的振荡，延长其使用寿命，同时还能大大缩短电动机启动电流的冲击时间，减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响。
　　为验证机电液一体化的软启动系统的启动效果、评价设计的优劣、并求得*化的启动参数，需要在工程现场进行一系列的实验。传统的数据采集方法耗时耗力，而且容易受到外界的干扰，准确性不高，而虚拟仪器技术能克服这些缺点。本研究试图利用基于LabVIEW开发平台的虚拟仪器技术对软启动系统进行数据实时采集和存储。
　　2 虚拟仪器及其开发环境
　　所谓的虚拟仪器（Virtual Instrument），就是在以计算机为核心所组成的硬件平台上，利用其显示功能虚拟仪器控制面板，测试分析功能由软件实现的一种计算机仪器系统。这种新型的仪器充分利用了的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能，它的优势在于可由用户定义自己的仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛，尤其在科研、开发、测量、检测、计量、测控等领域更是的好工具。[1]
　　虚拟仪器应用程序的开发环境主要有两种：一种是基于传统的文本语言的软件开发环境，常用的有Lab-Windows/CVI、VB、VC++等;一种是基于图形化语言的软件开发环境，常用的有LabVIEW和HP-VEE，但zui早和的是NI公司的LabVIEW开发环境。LabVIEW是一个*开放式的虚拟仪器开发系统应用软件，它使用图形化程序设计语言G（Graphic），用框图代替传统的程序代码。利用它组建仪器测试系统和数据采集系统可以大大简化程序的设计，相比传统的编程语言，效率提高很多。
　　LabVIEW编程语言中的基本编程单元是VI，VI包括三个部分：前面板（ Front Panel）、框图程序（Block Diagram）和图标（ Icon）连接器（Connector）。前面板具有与传统仪器相类似的界面，可以接受鼠标和键盘指令，用于设置输入和观察输出。每一个VI程序的前面板都对应着一段框图程序。框图程序用G语言编写。LabVIEW中的VI具有模块化结构和层次化结构，每一个VI可以单独执行，或者作为子VI（SubVI）被其他程序调用。图标连接器就是子VI被其它VI调用的接口。图标是SubVI在其它框图程序中被调用的节点表现形式，而连接器则表示该SubVI与调用它的VI之间进行数据交换的输入输出口，就像函数的参数。用户必须连接器端口与前面板的控件和指示器一一对应。该图形编程的一个重要的特点是程序的执行次序是数据流控制。
　　3 软启动数据采集系统总体设计
　　数据采集系统一般由数据采集硬件、硬件驱动程序和数据采集函数及应用程序几个部分组成，其基本任务就是物理信号的测量和存储。本系统是对工业现场的软启动过程进行实时监测，主要选择电网参数和负载参数进行监测。针对这样的情况，我们采用RS485总线组成虚拟仪器系统，通过RS485与上位机通信。系统的硬件组成包括:
　　（1）电流、电压、扭矩、功率、转速传感器。选用的传感器是北京森社电子有限公司的工业级模块。
　　（2）数据采集模块。采用研华PCI1710L模块，它是一款PCI总线的多功能数据采集卡，包含zui常用的测量和控制功能：12位A/D转换、D/A转换、数字量输入、数字量输出及计数器/定时器功能。
　　（3）工控机。由于工业现场的诸多干扰，因此选用研华610H型工控机。上位机的软件部分是由LabVIEW应用开发平台、VISA（Virtual Instrumentation Software Architecture，可视化仪器软件结构）以及研华数据采集模块的驱动程序组成。借助工控机这个操作平台来提供实时的数据处理功能。VISA是计算机与仪器之间的软件层连接，用以实现对仪器的控制。它具有通用的应用程序接口（API），通过调用低层的驱动程序来控制仪器。