杜文艷　馬潔光

摘要：基于虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種兩線制流量計(jì)出廠檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以PC機(jī)作為檢測(cè)控制主單元，采用MODBUS通信協(xié)議控制檢測(cè)裝置同步采樣標(biāo)準(zhǔn)和被檢流量計(jì)輸出的4～20mA電流信號(hào);在LabWindows/CVI開(kāi)發(fā)環(huán)境下開(kāi)發(fā)了測(cè)試分析軟件，實(shí)現(xiàn)了出廠檢測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)生成。該系統(tǒng)通過(guò)實(shí)際應(yīng)用表明增強(qiáng)了產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)的可靠性，且操作簡(jiǎn)單快捷，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：LabWindows/CVI;MODBUS;兩線制流量計(jì);出廠檢測(cè)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）15-0272-02

對(duì)于生產(chǎn)4～20mA兩線制方式的流量計(jì)儀表廠商來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行儀表標(biāo)校和出廠檢測(cè)時(shí)，必須通過(guò)同時(shí)讀取標(biāo)準(zhǔn)和被檢流量計(jì)的瞬時(shí)流量來(lái)完成。傳統(tǒng)的標(biāo)校和檢測(cè)方法，一般采用人工測(cè)量輸出電流或讀取表頭示數(shù)，再通過(guò)人工處理來(lái)完成。這不僅需要多名檢測(cè)人員協(xié)同操作，且步驟煩瑣，測(cè)量結(jié)果還須進(jìn)行人工處理，不僅消耗了大量的人力物力，且人為影響了測(cè)量精度。

本文給出的采用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易智能兩線制流量計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)的方法，避免了檢測(cè)過(guò)程中人為因素的影響。系統(tǒng)以PC機(jī)作為檢測(cè)控制單元，通過(guò)采用MODBUS協(xié)議讀取檢測(cè)模塊測(cè)試的兩路流量計(jì)輸出的4～20mA瞬時(shí)流速信號(hào)，經(jīng)計(jì)算分析實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬流速信號(hào)的統(tǒng)計(jì)和分析，以及測(cè)試記錄的記錄和檢測(cè)報(bào)告的自動(dòng)生成功能。用戶通過(guò)操作軟件平臺(tái)就可以快速完成所需的檢測(cè)任務(wù)，并實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)、檢測(cè)報(bào)告的數(shù)字化、文檔化，提高了工作效率。

1 系統(tǒng)概述

系統(tǒng)工作示意圖如圖1所示。檢測(cè)時(shí)，流速測(cè)量裝置與PC機(jī)采用MODBUS協(xié)議接收工作PC機(jī)的測(cè)量指令，執(zhí)行測(cè)量任務(wù)，采集兩路流速模擬量信號(hào)送回PC機(jī)。PC機(jī)再按檢測(cè)要求對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析、顯示和電子檢測(cè)報(bào)告的生成。

出廠檢測(cè)系統(tǒng)軟件基于Labwindows/CVI虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，它是National Instruments公司推出的一種交互式C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)平臺(tái)。LabWindows/CVI 將功能強(qiáng)大、使用靈活的C 語(yǔ)言平臺(tái)與用于數(shù)據(jù)采集分析和顯示的測(cè)控專業(yè)工具有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，利用它的集成化開(kāi)發(fā)環(huán)境、交互式編程方法、函數(shù)面板和豐富的庫(kù)函數(shù)大大增強(qiáng)了C語(yǔ)言的功能，為熟悉C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員編寫(xiě)檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試環(huán)境、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用軟件提供了一個(gè)理想的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。

2 流量計(jì)出廠檢驗(yàn)系統(tǒng)軟件

2.1 主要功能

軟件主要功能包括：（1）采用MODBUS協(xié)議讀取兩路流量計(jì)的瞬時(shí)電流值（4～20mA）;（2）對(duì)獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得到被校表的精度等級(jí);（3）實(shí)現(xiàn)了工作PC機(jī)與兩路流量計(jì)瞬時(shí)流量的同步顯示;（4）自動(dòng)生成EXCEL形式的測(cè)試和出廠報(bào)告。軟件的主界面如圖2所示。

2.2 瞬時(shí)流量采集

2.2.1 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

流量計(jì)出廠檢測(cè)系統(tǒng)與流速信號(hào)測(cè)量裝置的通信協(xié)議采用RTU形式的MODBUS協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)表的寄存器地址規(guī)定為00號(hào)地址，校驗(yàn)表的寄存器地址規(guī)定為02號(hào)地址，具體通訊格式如下：

上位機(jī)命令格式：地址 03 00 00 00 02 CRC低位 CRC高位（讀標(biāo)準(zhǔn)表）

地址 03 00 02 00 02 CRC低位 CRC高位（讀校驗(yàn)表）

下位機(jī)返回格式：地址 03 04 XX XX XX XX CRC低位 CRC高位

流速信號(hào)測(cè)量裝置收到標(biāo)準(zhǔn)表采集請(qǐng)求信息后，即可采集標(biāo)準(zhǔn)表的電流輸出，經(jīng)內(nèi)部標(biāo)度變換程序?qū)⒉蓸又缔D(zhuǎn)換為4～20的浮點(diǎn)數(shù)送回PC機(jī);對(duì)校驗(yàn)表的數(shù)據(jù)采集與傳遞同上所述。

2.2.2 MODBUS通信協(xié)議軟件實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)，上位機(jī)與流速信號(hào)測(cè)量裝置之間采用RS-485協(xié)議進(jìn)行通信。LabWindows/CVI的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)中RS-232的函數(shù)庫(kù)提供了各種方式的串行通信控制函數(shù)和I/O函數(shù)。本系統(tǒng)程序與流速信號(hào)測(cè)量裝置通信的主要函數(shù)有：

1）OpenComConfig （ComPort， ""， 9600， 0， 8， 1， 512， 512）;//打開(kāi)串口，波特率為9600，無(wú)校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，最大輸入和輸出隊(duì)列長(zhǎng)度都為512;

2）InstallComCallback （ComPort， LWRS_RECEIVE，8， 0， ReceiveComData，（void *）0）;//當(dāng)接收緩沖區(qū)里面有8個(gè)數(shù)時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)ReceiveCOMData函數(shù);

3）void ReceiveComData（int ComPort，int eventMask，void *callbackData）; //串行數(shù)據(jù)接收函數(shù)。

2.2.3 數(shù)據(jù)標(biāo)校點(diǎn)獲取的實(shí)現(xiàn)

按照流量計(jì)校驗(yàn)規(guī)程要求，每個(gè)流量點(diǎn)的重復(fù)檢定次數(shù)應(yīng)不少于3次，每次檢定時(shí)間應(yīng)不小于30秒，檢定點(diǎn)應(yīng)包含流量計(jì)最小流量和最大流量在內(nèi)的至少6個(gè)點(diǎn)，且均勻分布。本軟件給出了采樣間隔時(shí)間以及測(cè)試時(shí)間設(shè)定選擇，這樣可方便用戶根據(jù)具體需要進(jìn)行測(cè)試點(diǎn)數(shù)和測(cè)試點(diǎn)的檢定次數(shù)的在線選擇。

2.3 EXCEL校驗(yàn)表單生成和保存

流量計(jì)出廠檢測(cè)系統(tǒng)主要是通過(guò)在線檢測(cè)實(shí)現(xiàn)出廠報(bào)告單的自動(dòng)生成，因此選用了EXCEL作為輸出工具。微軟EXCEL提供了一種方法為開(kāi)發(fā)人員通過(guò)編程控制的ActiveX接口的所有功能。為了簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)，Labwindows/CVI提供了一個(gè)EXCEL的庫(kù)，簡(jiǎn)化了通過(guò)其自動(dòng)化的ActiveX接口EXCEL的過(guò)程。

系統(tǒng)處理獲取完各點(diǎn)校驗(yàn)數(shù)據(jù)后，保存校驗(yàn)數(shù)據(jù)按鈕變?yōu)橛行?。?dāng)用戶點(diǎn)擊此按鈕，系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用ActiveX組件，實(shí)現(xiàn)對(duì)EXCEL文件的操作。本系統(tǒng)用到對(duì)EXCEL的主要操作有：

1）聲明的與EXCEL操作有關(guān)的全局變量

static CAObjHandle applicationHandle = 0;//EXCEL應(yīng)用程序?qū)ο缶浔?/p>

static CAObjHandle workbookHandle = 0;//工作簿對(duì)象句柄

static CAObjHandle worksheetHandle = 0;//工作表對(duì)象句柄

2）啟動(dòng)EXCEL，并打開(kāi)工作簿模板

status=ExcelRpt_ApplicationNew（0，&applicationHandle）; ? //啟用excel

if（status<0）{MessagePopup（"啟動(dòng)Excel錯(cuò)誤！"，""）; break;}

GetProjectDir（ExcelFileName）;

strcat（ExcelFileName，"＼＼模板.xls"）;//獲取模板文件名稱

ExcelRpt_WorkbookOpen（applicationHandle，ExcelFileName，&workbookHandle）;//打開(kāi)工作簿

ExcelRpt_GetWorksheetFromIndex（workbookHandle，1，&worksheetHandle）;//打開(kāi)表單

3）寫(xiě)入數(shù)據(jù)

由于系統(tǒng)向EXCEL寫(xiě)入的數(shù)據(jù)有浮點(diǎn)數(shù)、整型數(shù)和字符串信息，因此寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)對(duì)不同的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行單獨(dú)操作，下面給出了向EXCEL寫(xiě)入儀表名稱的程序代碼。

GetCtrlVal（panelHandle，PANEL_STR_Name， MeterName）;//獲取儀表名稱

ExcelRpt_SetCellValue（worksheetHandle，"B4"，ExRConst_dataString， MeterName）;//儀表名稱寫(xiě)入EXCEL

4）保存文件并退出應(yīng)用程序

error = Excel_WorkbookSaveAs （workbookHandle， NULL， MyVariant，CA_DEFAULT_VAL， CA_DEFAULT_VAL，CA_DEFAULT_VAL，CA_DEFAULT_VAL，CA_DEFAULT_VAL， xcelConst_xlNoChange， #define CA_DEFAULT_VAL， CA_DEFAULT_VAL，

CA_DEFAULT_VAL， CA_DEFAULT_VAL）;//保存當(dāng)前校驗(yàn)信息

CA_DiscardObjHandle（worksheetHandle）;//釋放工作表句柄

ExcelRpt_WorkbookClose（workbookHandle，0）;

CA_DiscardObjHandle（workbookHandle）; //釋放工作簿句柄

ExcelRpt_ApplicationQuit（applicationHandle）;

CA_DiscardObjHandle（applicationHandle）; //關(guān)閉excel

3 結(jié)束語(yǔ)

使用虛擬儀器LabWindows/CVI平臺(tái)開(kāi)發(fā)的兩線制流量計(jì)出廠檢測(cè)及報(bào)告自動(dòng)生成系統(tǒng)具有開(kāi)發(fā)周期短、成本低、操作方便、工作穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)備在流量計(jì)生產(chǎn)廠家經(jīng)過(guò)近半年的運(yùn)行也證明了此系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是成功的。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：梁書(shū)】