基于LabVIEW的機(jī)車電耗記錄儀檢定方法的研究

申強(qiáng)

【摘 要】 傳統(tǒng)機(jī)車電耗記錄儀的檢定方法是由標(biāo)準(zhǔn)功率源進(jìn)行檢定，雖然比較直觀，但是只是針對(duì)單一的被檢測(cè)對(duì)象，當(dāng)被檢測(cè)的記錄儀較多時(shí)不能對(duì)所有被測(cè)記錄儀進(jìn)行記錄分析。本文給出了一種基于虛擬儀器技術(shù)的新型檢測(cè)方法，采用LabVIEW軟件作為系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，并通過系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)電力參數(shù)的快速、準(zhǔn)確測(cè)量以及電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)分析。

【關(guān)鍵詞】 電耗記錄儀 LabVIEW 虛擬儀器 電能質(zhì)量

1 引言

鐵路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在我國(guó)綜合交通運(yùn)輸體系中扮演著重要角色。在加快節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)中，鐵路肩負(fù)著重要責(zé)任。一方面，作為消耗能源的重點(diǎn)行業(yè)，在節(jié)能降耗，提高能源綜合應(yīng)用效率方面大有潛力可挖；另一方面，電氣化鐵路長(zhǎng)期存在功率因數(shù)低、諧波含量高和負(fù)序等問題，嚴(yán)重影響公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量。機(jī)車電耗記錄儀能夠?qū)C(jī)車運(yùn)行過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對(duì)記錄儀的檢定就顯得尤為重要，隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，將虛擬儀器技術(shù)與電耗記錄儀的檢定方法相結(jié)合，使得這一問題能夠得到很好地解決。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言。它的出現(xiàn)終于把人們——尤其是傳統(tǒng)儀器工程師和科學(xué)家們從繁雜的編程工作中解放出來(lái)，使他們能夠真正專心于自己所關(guān)注的事情。

LabVIEW程序又稱虛擬儀器，即VI，其外觀和操作均模仿現(xiàn)實(shí)儀器。程序框圖是圖形化源代碼的集合，圖形化源代碼又稱G代碼或程序框圖代碼。前面板創(chuàng)建完畢后，便可使用圖形化的函數(shù)添加源代碼來(lái)控制前面板上的對(duì)象。前面板上的對(duì)象在程序框圖中顯示為接線端。接線端用以表示輸入控件或顯示控件的數(shù)據(jù)類型。在程序框圖中可將前面板的輸入控件或顯示控件顯示為圖標(biāo)或數(shù)據(jù)類型接線端。默認(rèn)狀態(tài)下，前面板對(duì)象顯示為圖標(biāo)接線端。接線端是在前面板和程序框圖之間交換信息的輸入輸出端口。

節(jié)點(diǎn)是程序框圖上的對(duì)象，具有輸入輸出端，在VI運(yùn)行時(shí)進(jìn)行運(yùn)算。節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于文本編程語(yǔ)言中的語(yǔ)句、運(yùn)算符、函數(shù)和子程序。結(jié)構(gòu)是文本編程語(yǔ)言中的循環(huán)和條件語(yǔ)句的圖形化表示。使用程序框圖中的結(jié)構(gòu)可對(duì)代碼塊進(jìn)行重復(fù)操作，有條件執(zhí)行或按特定順序執(zhí)行代碼。

程序框圖中對(duì)象的數(shù)據(jù)傳輸通過連線實(shí)現(xiàn)。每根連線都只有一個(gè)數(shù)據(jù)源，但可以與多個(gè)讀取該數(shù)據(jù)的VI和函數(shù)連接。不同數(shù)據(jù)類型的連線有不同的顏色、粗細(xì)和樣式。斷開的連線顯示為黑色的虛線，中間有個(gè)紅色的x。出現(xiàn)斷線的原因有很多，如試圖連接數(shù)據(jù)類型不兼容的兩個(gè)對(duì)象是就會(huì)產(chǎn)生斷線。

基于LabVIEW的電耗記錄儀檢定系統(tǒng)與傳統(tǒng)的檢定系統(tǒng)一樣，同樣具備三大功能模塊，即數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、結(jié)果顯示模塊。不同的是數(shù)據(jù)分析處理模塊和結(jié)果顯示模塊用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集模塊就是要進(jìn)行串口配置，按照儀器通信協(xié)議通過RS232異步通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

基于LabVIEW的機(jī)車電耗記錄儀檢定系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能包括對(duì)電流的測(cè)量、電壓的測(cè)量、頻率的測(cè)量、有功功率的測(cè)量、功率因素的計(jì)算以及電能誤差的計(jì)算，同時(shí)該系統(tǒng)還要有軟件的使用幫助以及具有打印輸出的功能。該系統(tǒng)程序用到了事件結(jié)構(gòu)， 等待事件發(fā)生，并執(zhí)行相應(yīng)條件分支，處理該事件。事件結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)子程序框圖或事件分支，結(jié)構(gòu)處理時(shí)間時(shí)，僅有一個(gè)子程序框圖或分支在執(zhí)行。等待事件通知時(shí)，該結(jié)構(gòu)可超時(shí)。連線事件結(jié)構(gòu)邊框左上角的“超時(shí)”接線端，指定事件結(jié)構(gòu)等待事件發(fā)生的時(shí)間，以毫秒為單位。默認(rèn)值為-1，表示永不超時(shí)?？膳渲脝蝹€(gè)分支處理多個(gè)事件，但一次只能發(fā)生分支中的一個(gè)事件。必須在While循環(huán)中放置事件結(jié)構(gòu)，以便處理多個(gè)事件。事件結(jié)構(gòu)中的單個(gè)分支不能同時(shí)處理通知事件和過濾事件。一個(gè)事件分支可處理多個(gè)通知事件，但只有所有事件數(shù)據(jù)項(xiàng)完全相同時(shí)才能處理多個(gè)過濾事件?？膳渲靡粋€(gè)或多個(gè)事件結(jié)構(gòu)對(duì)一個(gè)特定對(duì)象上同一通知事件或過濾事件作出響應(yīng)。圖1為電耗記錄儀檢定系統(tǒng)子功能模塊圖。

4 相關(guān)模塊測(cè)量程序

下面就以該系統(tǒng)中兩個(gè)子模塊為例進(jìn)行說明，它們分別為串口配置模塊和頻率測(cè)量子模塊。

4.1 串口配置模塊

該模塊程序中主要配置串口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、停止位等等，其中串口連接要在全局變量中定義。接上電能表之后，要進(jìn)行串口配置，找到相應(yīng)的串口號(hào)，同時(shí)這里還可以設(shè)置電能表編號(hào)，從而在輸出打印時(shí)，記錄相應(yīng)的電能表編號(hào)，點(diǎn)擊保存，即配置成功。

4.2 頻率測(cè)量模塊

該模塊能夠測(cè)量電能表時(shí)時(shí)輸出的頻率，從而為電能表的檢定提供依據(jù)。該模塊程序中用到了for循環(huán)，同時(shí)for循環(huán)中包含平鋪式順序結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)順序執(zhí)行的子程序框圖或幀。平鋪式順序結(jié)構(gòu)可確保子程序框圖按一定順序執(zhí)行。平鋪式順序結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流不同于其他結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流。所有連線至幀的數(shù)據(jù)都可用時(shí)，平鋪式順序結(jié)構(gòu)的幀按照從左至右的順序執(zhí)行。每幀執(zhí)行完畢后會(huì)將數(shù)據(jù)至傳遞至下一幀。即幀的輸入可能取決于另一個(gè)幀的輸出。

在頻率測(cè)量模塊中還包括3個(gè)子VI程序，它們分別作為頻率測(cè)量模塊程序的組成部分，在這里就不做贅述。

5 系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果

當(dāng)配置好串口時(shí)，點(diǎn)擊頻率測(cè)量按鈕，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用頻率測(cè)量自程序，通過串口采集設(shè)備信息，讀取電能表的頻率值，實(shí)時(shí)繪出頻率值的波形圖表以及XY圖，并在界面右側(cè)用表格方式顯示出監(jiān)測(cè)信息，該系統(tǒng)可以連續(xù)采集18次數(shù)據(jù)，形成圖表后，自動(dòng)生成word，方便用戶保存查看。圖2顯示系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果。

6 結(jié)語(yǔ)

基于LabVIEW平臺(tái)的機(jī)車電耗記錄儀檢定使用NI公司的LabVIEW2013軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率測(cè)量、電能誤差、電壓以及電流測(cè)量等，具有測(cè)量精度高，抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)，滿足系統(tǒng)測(cè)試要求，將虛擬儀器技術(shù)用于電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)中，具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件開發(fā)周期短，功能擴(kuò)展靈活等優(yōu)點(diǎn)。從仿真結(jié)果來(lái)看，該系統(tǒng)運(yùn)行良好，性能穩(wěn)定。設(shè)計(jì)思想和實(shí)際相符合，能夠滿足對(duì)電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測(cè)的要求并能夠?qū)﹄娔鼙磉M(jìn)行快速準(zhǔn)確地檢定。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭知彼.電氣化鐵路電能質(zhì)量的綜合治理[J].變流技術(shù)與電力牽引，2006（2）：7l-74.

[2]方向東.基于LabVIEW的電能質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化，2007，26（1）：33-35.

[3]閻鴻程，黃建業(yè)，高偉.基于LabVIEW軟件的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].電工電氣，2012（7）：13-19.

[4]陳樹學(xué)，劉宣.LabVIEW寶典[M].電子工業(yè)出版社，2011.endprint

【摘 要】 傳統(tǒng)機(jī)車電耗記錄儀的檢定方法是由標(biāo)準(zhǔn)功率源進(jìn)行檢定，雖然比較直觀，但是只是針對(duì)單一的被檢測(cè)對(duì)象，當(dāng)被檢測(cè)的記錄儀較多時(shí)不能對(duì)所有被測(cè)記錄儀進(jìn)行記錄分析。本文給出了一種基于虛擬儀器技術(shù)的新型檢測(cè)方法，采用LabVIEW軟件作為系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，并通過系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)電力參數(shù)的快速、準(zhǔn)確測(cè)量以及電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)分析。

【關(guān)鍵詞】 電耗記錄儀 LabVIEW 虛擬儀器 電能質(zhì)量

1 引言

鐵路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在我國(guó)綜合交通運(yùn)輸體系中扮演著重要角色。在加快節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)中，鐵路肩負(fù)著重要責(zé)任。一方面，作為消耗能源的重點(diǎn)行業(yè)，在節(jié)能降耗，提高能源綜合應(yīng)用效率方面大有潛力可挖；另一方面，電氣化鐵路長(zhǎng)期存在功率因數(shù)低、諧波含量高和負(fù)序等問題，嚴(yán)重影響公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量。機(jī)車電耗記錄儀能夠?qū)C(jī)車運(yùn)行過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對(duì)記錄儀的檢定就顯得尤為重要，隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，將虛擬儀器技術(shù)與電耗記錄儀的檢定方法相結(jié)合，使得這一問題能夠得到很好地解決。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言。它的出現(xiàn)終于把人們——尤其是傳統(tǒng)儀器工程師和科學(xué)家們從繁雜的編程工作中解放出來(lái)，使他們能夠真正專心于自己所關(guān)注的事情。

LabVIEW程序又稱虛擬儀器，即VI，其外觀和操作均模仿現(xiàn)實(shí)儀器。程序框圖是圖形化源代碼的集合，圖形化源代碼又稱G代碼或程序框圖代碼。前面板創(chuàng)建完畢后，便可使用圖形化的函數(shù)添加源代碼來(lái)控制前面板上的對(duì)象。前面板上的對(duì)象在程序框圖中顯示為接線端。接線端用以表示輸入控件或顯示控件的數(shù)據(jù)類型。在程序框圖中可將前面板的輸入控件或顯示控件顯示為圖標(biāo)或數(shù)據(jù)類型接線端。默認(rèn)狀態(tài)下，前面板對(duì)象顯示為圖標(biāo)接線端。接線端是在前面板和程序框圖之間交換信息的輸入輸出端口。

節(jié)點(diǎn)是程序框圖上的對(duì)象，具有輸入輸出端，在VI運(yùn)行時(shí)進(jìn)行運(yùn)算。節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于文本編程語(yǔ)言中的語(yǔ)句、運(yùn)算符、函數(shù)和子程序。結(jié)構(gòu)是文本編程語(yǔ)言中的循環(huán)和條件語(yǔ)句的圖形化表示。使用程序框圖中的結(jié)構(gòu)可對(duì)代碼塊進(jìn)行重復(fù)操作，有條件執(zhí)行或按特定順序執(zhí)行代碼。

程序框圖中對(duì)象的數(shù)據(jù)傳輸通過連線實(shí)現(xiàn)。每根連線都只有一個(gè)數(shù)據(jù)源，但可以與多個(gè)讀取該數(shù)據(jù)的VI和函數(shù)連接。不同數(shù)據(jù)類型的連線有不同的顏色、粗細(xì)和樣式。斷開的連線顯示為黑色的虛線，中間有個(gè)紅色的x。出現(xiàn)斷線的原因有很多，如試圖連接數(shù)據(jù)類型不兼容的兩個(gè)對(duì)象是就會(huì)產(chǎn)生斷線。

基于LabVIEW的電耗記錄儀檢定系統(tǒng)與傳統(tǒng)的檢定系統(tǒng)一樣，同樣具備三大功能模塊，即數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、結(jié)果顯示模塊。不同的是數(shù)據(jù)分析處理模塊和結(jié)果顯示模塊用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集模塊就是要進(jìn)行串口配置，按照儀器通信協(xié)議通過RS232異步通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

基于LabVIEW的機(jī)車電耗記錄儀檢定系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能包括對(duì)電流的測(cè)量、電壓的測(cè)量、頻率的測(cè)量、有功功率的測(cè)量、功率因素的計(jì)算以及電能誤差的計(jì)算，同時(shí)該系統(tǒng)還要有軟件的使用幫助以及具有打印輸出的功能。該系統(tǒng)程序用到了事件結(jié)構(gòu)， 等待事件發(fā)生，并執(zhí)行相應(yīng)條件分支，處理該事件。事件結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)子程序框圖或事件分支，結(jié)構(gòu)處理時(shí)間時(shí)，僅有一個(gè)子程序框圖或分支在執(zhí)行。等待事件通知時(shí)，該結(jié)構(gòu)可超時(shí)。連線事件結(jié)構(gòu)邊框左上角的“超時(shí)”接線端，指定事件結(jié)構(gòu)等待事件發(fā)生的時(shí)間，以毫秒為單位。默認(rèn)值為-1，表示永不超時(shí)?？膳渲脝蝹€(gè)分支處理多個(gè)事件，但一次只能發(fā)生分支中的一個(gè)事件。必須在While循環(huán)中放置事件結(jié)構(gòu)，以便處理多個(gè)事件。事件結(jié)構(gòu)中的單個(gè)分支不能同時(shí)處理通知事件和過濾事件。一個(gè)事件分支可處理多個(gè)通知事件，但只有所有事件數(shù)據(jù)項(xiàng)完全相同時(shí)才能處理多個(gè)過濾事件。可配置一個(gè)或多個(gè)事件結(jié)構(gòu)對(duì)一個(gè)特定對(duì)象上同一通知事件或過濾事件作出響應(yīng)。圖1為電耗記錄儀檢定系統(tǒng)子功能模塊圖。

4 相關(guān)模塊測(cè)量程序

下面就以該系統(tǒng)中兩個(gè)子模塊為例進(jìn)行說明，它們分別為串口配置模塊和頻率測(cè)量子模塊。

4.1 串口配置模塊

該模塊程序中主要配置串口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、停止位等等，其中串口連接要在全局變量中定義。接上電能表之后，要進(jìn)行串口配置，找到相應(yīng)的串口號(hào)，同時(shí)這里還可以設(shè)置電能表編號(hào)，從而在輸出打印時(shí)，記錄相應(yīng)的電能表編號(hào)，點(diǎn)擊保存，即配置成功。

4.2 頻率測(cè)量模塊

該模塊能夠測(cè)量電能表時(shí)時(shí)輸出的頻率，從而為電能表的檢定提供依據(jù)。該模塊程序中用到了for循環(huán)，同時(shí)for循環(huán)中包含平鋪式順序結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)順序執(zhí)行的子程序框圖或幀。平鋪式順序結(jié)構(gòu)可確保子程序框圖按一定順序執(zhí)行。平鋪式順序結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流不同于其他結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流。所有連線至幀的數(shù)據(jù)都可用時(shí)，平鋪式順序結(jié)構(gòu)的幀按照從左至右的順序執(zhí)行。每幀執(zhí)行完畢后會(huì)將數(shù)據(jù)至傳遞至下一幀。即幀的輸入可能取決于另一個(gè)幀的輸出。

在頻率測(cè)量模塊中還包括3個(gè)子VI程序，它們分別作為頻率測(cè)量模塊程序的組成部分，在這里就不做贅述。

5 系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果

當(dāng)配置好串口時(shí)，點(diǎn)擊頻率測(cè)量按鈕，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用頻率測(cè)量自程序，通過串口采集設(shè)備信息，讀取電能表的頻率值，實(shí)時(shí)繪出頻率值的波形圖表以及XY圖，并在界面右側(cè)用表格方式顯示出監(jiān)測(cè)信息，該系統(tǒng)可以連續(xù)采集18次數(shù)據(jù)，形成圖表后，自動(dòng)生成word，方便用戶保存查看。圖2顯示系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果。

6 結(jié)語(yǔ)

基于LabVIEW平臺(tái)的機(jī)車電耗記錄儀檢定使用NI公司的LabVIEW2013軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率測(cè)量、電能誤差、電壓以及電流測(cè)量等，具有測(cè)量精度高，抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)，滿足系統(tǒng)測(cè)試要求，將虛擬儀器技術(shù)用于電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)中，具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件開發(fā)周期短，功能擴(kuò)展靈活等優(yōu)點(diǎn)。從仿真結(jié)果來(lái)看，該系統(tǒng)運(yùn)行良好，性能穩(wěn)定。設(shè)計(jì)思想和實(shí)際相符合，能夠滿足對(duì)電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測(cè)的要求并能夠?qū)﹄娔鼙磉M(jìn)行快速準(zhǔn)確地檢定。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭知彼.電氣化鐵路電能質(zhì)量的綜合治理[J].變流技術(shù)與電力牽引，2006（2）：7l-74.

[2]方向東.基于LabVIEW的電能質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化，2007，26（1）：33-35.

[3]閻鴻程，黃建業(yè)，高偉.基于LabVIEW軟件的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].電工電氣，2012（7）：13-19.

[4]陳樹學(xué)，劉宣.LabVIEW寶典[M].電子工業(yè)出版社，2011.endprint

【摘 要】 傳統(tǒng)機(jī)車電耗記錄儀的檢定方法是由標(biāo)準(zhǔn)功率源進(jìn)行檢定，雖然比較直觀，但是只是針對(duì)單一的被檢測(cè)對(duì)象，當(dāng)被檢測(cè)的記錄儀較多時(shí)不能對(duì)所有被測(cè)記錄儀進(jìn)行記錄分析。本文給出了一種基于虛擬儀器技術(shù)的新型檢測(cè)方法，采用LabVIEW軟件作為系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，并通過系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)電力參數(shù)的快速、準(zhǔn)確測(cè)量以及電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)分析。

【關(guān)鍵詞】 電耗記錄儀 LabVIEW 虛擬儀器 電能質(zhì)量

1 引言

鐵路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在我國(guó)綜合交通運(yùn)輸體系中扮演著重要角色。在加快節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)中，鐵路肩負(fù)著重要責(zé)任。一方面，作為消耗能源的重點(diǎn)行業(yè)，在節(jié)能降耗，提高能源綜合應(yīng)用效率方面大有潛力可挖；另一方面，電氣化鐵路長(zhǎng)期存在功率因數(shù)低、諧波含量高和負(fù)序等問題，嚴(yán)重影響公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量。機(jī)車電耗記錄儀能夠?qū)C(jī)車運(yùn)行過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對(duì)記錄儀的檢定就顯得尤為重要，隨著數(shù)字化測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，將虛擬儀器技術(shù)與電耗記錄儀的檢定方法相結(jié)合，使得這一問題能夠得到很好地解決。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言。它的出現(xiàn)終于把人們——尤其是傳統(tǒng)儀器工程師和科學(xué)家們從繁雜的編程工作中解放出來(lái)，使他們能夠真正專心于自己所關(guān)注的事情。

LabVIEW程序又稱虛擬儀器，即VI，其外觀和操作均模仿現(xiàn)實(shí)儀器。程序框圖是圖形化源代碼的集合，圖形化源代碼又稱G代碼或程序框圖代碼。前面板創(chuàng)建完畢后，便可使用圖形化的函數(shù)添加源代碼來(lái)控制前面板上的對(duì)象。前面板上的對(duì)象在程序框圖中顯示為接線端。接線端用以表示輸入控件或顯示控件的數(shù)據(jù)類型。在程序框圖中可將前面板的輸入控件或顯示控件顯示為圖標(biāo)或數(shù)據(jù)類型接線端。默認(rèn)狀態(tài)下，前面板對(duì)象顯示為圖標(biāo)接線端。接線端是在前面板和程序框圖之間交換信息的輸入輸出端口。

節(jié)點(diǎn)是程序框圖上的對(duì)象，具有輸入輸出端，在VI運(yùn)行時(shí)進(jìn)行運(yùn)算。節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于文本編程語(yǔ)言中的語(yǔ)句、運(yùn)算符、函數(shù)和子程序。結(jié)構(gòu)是文本編程語(yǔ)言中的循環(huán)和條件語(yǔ)句的圖形化表示。使用程序框圖中的結(jié)構(gòu)可對(duì)代碼塊進(jìn)行重復(fù)操作，有條件執(zhí)行或按特定順序執(zhí)行代碼。

程序框圖中對(duì)象的數(shù)據(jù)傳輸通過連線實(shí)現(xiàn)。每根連線都只有一個(gè)數(shù)據(jù)源，但可以與多個(gè)讀取該數(shù)據(jù)的VI和函數(shù)連接。不同數(shù)據(jù)類型的連線有不同的顏色、粗細(xì)和樣式。斷開的連線顯示為黑色的虛線，中間有個(gè)紅色的x。出現(xiàn)斷線的原因有很多，如試圖連接數(shù)據(jù)類型不兼容的兩個(gè)對(duì)象是就會(huì)產(chǎn)生斷線。

基于LabVIEW的電耗記錄儀檢定系統(tǒng)與傳統(tǒng)的檢定系統(tǒng)一樣，同樣具備三大功能模塊，即數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、結(jié)果顯示模塊。不同的是數(shù)據(jù)分析處理模塊和結(jié)果顯示模塊用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集模塊就是要進(jìn)行串口配置，按照儀器通信協(xié)議通過RS232異步通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

基于LabVIEW的機(jī)車電耗記錄儀檢定系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能包括對(duì)電流的測(cè)量、電壓的測(cè)量、頻率的測(cè)量、有功功率的測(cè)量、功率因素的計(jì)算以及電能誤差的計(jì)算，同時(shí)該系統(tǒng)還要有軟件的使用幫助以及具有打印輸出的功能。該系統(tǒng)程序用到了事件結(jié)構(gòu)， 等待事件發(fā)生，并執(zhí)行相應(yīng)條件分支，處理該事件。事件結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)子程序框圖或事件分支，結(jié)構(gòu)處理時(shí)間時(shí)，僅有一個(gè)子程序框圖或分支在執(zhí)行。等待事件通知時(shí)，該結(jié)構(gòu)可超時(shí)。連線事件結(jié)構(gòu)邊框左上角的“超時(shí)”接線端，指定事件結(jié)構(gòu)等待事件發(fā)生的時(shí)間，以毫秒為單位。默認(rèn)值為-1，表示永不超時(shí)?？膳渲脝蝹€(gè)分支處理多個(gè)事件，但一次只能發(fā)生分支中的一個(gè)事件。必須在While循環(huán)中放置事件結(jié)構(gòu)，以便處理多個(gè)事件。事件結(jié)構(gòu)中的單個(gè)分支不能同時(shí)處理通知事件和過濾事件。一個(gè)事件分支可處理多個(gè)通知事件，但只有所有事件數(shù)據(jù)項(xiàng)完全相同時(shí)才能處理多個(gè)過濾事件。可配置一個(gè)或多個(gè)事件結(jié)構(gòu)對(duì)一個(gè)特定對(duì)象上同一通知事件或過濾事件作出響應(yīng)。圖1為電耗記錄儀檢定系統(tǒng)子功能模塊圖。

4 相關(guān)模塊測(cè)量程序

下面就以該系統(tǒng)中兩個(gè)子模塊為例進(jìn)行說明，它們分別為串口配置模塊和頻率測(cè)量子模塊。

4.1 串口配置模塊

該模塊程序中主要配置串口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、停止位等等，其中串口連接要在全局變量中定義。接上電能表之后，要進(jìn)行串口配置，找到相應(yīng)的串口號(hào)，同時(shí)這里還可以設(shè)置電能表編號(hào)，從而在輸出打印時(shí)，記錄相應(yīng)的電能表編號(hào)，點(diǎn)擊保存，即配置成功。

4.2 頻率測(cè)量模塊

該模塊能夠測(cè)量電能表時(shí)時(shí)輸出的頻率，從而為電能表的檢定提供依據(jù)。該模塊程序中用到了for循環(huán)，同時(shí)for循環(huán)中包含平鋪式順序結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)順序執(zhí)行的子程序框圖或幀。平鋪式順序結(jié)構(gòu)可確保子程序框圖按一定順序執(zhí)行。平鋪式順序結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流不同于其他結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流。所有連線至幀的數(shù)據(jù)都可用時(shí)，平鋪式順序結(jié)構(gòu)的幀按照從左至右的順序執(zhí)行。每幀執(zhí)行完畢后會(huì)將數(shù)據(jù)至傳遞至下一幀。即幀的輸入可能取決于另一個(gè)幀的輸出。

在頻率測(cè)量模塊中還包括3個(gè)子VI程序，它們分別作為頻率測(cè)量模塊程序的組成部分，在這里就不做贅述。

5 系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果

當(dāng)配置好串口時(shí)，點(diǎn)擊頻率測(cè)量按鈕，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用頻率測(cè)量自程序，通過串口采集設(shè)備信息，讀取電能表的頻率值，實(shí)時(shí)繪出頻率值的波形圖表以及XY圖，并在界面右側(cè)用表格方式顯示出監(jiān)測(cè)信息，該系統(tǒng)可以連續(xù)采集18次數(shù)據(jù)，形成圖表后，自動(dòng)生成word，方便用戶保存查看。圖2顯示系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果。

6 結(jié)語(yǔ)

基于LabVIEW平臺(tái)的機(jī)車電耗記錄儀檢定使用NI公司的LabVIEW2013軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率測(cè)量、電能誤差、電壓以及電流測(cè)量等，具有測(cè)量精度高，抗干擾性能好等優(yōu)點(diǎn)，滿足系統(tǒng)測(cè)試要求，將虛擬儀器技術(shù)用于電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)中，具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件開發(fā)周期短，功能擴(kuò)展靈活等優(yōu)點(diǎn)。從仿真結(jié)果來(lái)看，該系統(tǒng)運(yùn)行良好，性能穩(wěn)定。設(shè)計(jì)思想和實(shí)際相符合，能夠滿足對(duì)電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測(cè)的要求并能夠?qū)﹄娔鼙磉M(jìn)行快速準(zhǔn)確地檢定。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭知彼.電氣化鐵路電能質(zhì)量的綜合治理[J].變流技術(shù)與電力牽引，2006（2）：7l-74.

[2]方向東.基于LabVIEW的電能質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化，2007，26（1）：33-35.

[3]閻鴻程，黃建業(yè)，高偉.基于LabVIEW軟件的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].電工電氣，2012（7）：13-19.

[4]陳樹學(xué)，劉宣.LabVIEW寶典[M].電子工業(yè)出版社，2011.endprint