LabVIEW在变压器自动测试系统中的应用

吴涛

(唐山松下产业机器有限公司，河北 唐山 063000)

LabVIEW在变压器自动测试系统中的应用

吴涛

(唐山松下产业机器有限公司，河北 唐山 063000)

为了实现电焊机变压器的自动测试，寻求一种方便快捷、成本低廉的解决方案，采用RS232串口完成LabVIEW与威格电参数测量仪GDW340B之间的通信，通过串口命令写入、数据读取、字符串处理、数值显示、数据存储，设计了一种基于LabVIEW与威格电参数测量仪GDW340B的数据采集系统。实验结果表明，该数据采集系统在测量精度、实用性上已达到了预期的设计效果，使用LabVIEW与仪器通信用于检测设备可有效提高生产效率，降低设备成本，并能很好地保证测量的准确性，是未来检测方法的发展方向。

RS232；LabVIEW；数据采集系统

0 前言

LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是一种图形化的编程语言，被工业界、学术界和研究实验室所接受，是一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件和数据采集卡通信的全部功能。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程和使用过程形象直观。串行通信是一种成本低廉、准确度高、方便快捷的通信方式。在此介绍一种由LabVIEW编程实现的可以自动存储数据、以串行通信为基础的变压器自动检查装置。

仪器选择：威格GDW300电参数测量仪，拥有RS-232接口可方便地与工控机连接。GDW300电参数测试仪可准确测量三相用电设备的电压、电流、功率、功率因数、频率等参数的有效值，精度为0.5级和0.2级可选。

1 系统组成

使用GDW300电参数测量仪测量电焊机变压器的电参数，并与LabVIEW构成自动化测试系统，系统原理如图1所示。

该系统安装简单、操作方便、无需人工判断、数据记录准确、成本低廉。

图1 系统原理

2 串口通信

2.1 命令写入

LabVIEW是一种虚拟仪器软件，很容易与各种仪器实现通信。通过VISA中配置串口函数实现与GDW300S的通信协议配置，用串口写入函数实现命令写入，串口读取函数实现数据读取。

初始化串口，按照GDW300的使用说明对串口函数进行配置，串口通信的要求需通过Serial Port Init.vi节点设定，设定上位机的串口COM1与GDW300通信，若设其他串口，端口号依此类推；波特率设为9 600 b／s，数据位为8位，停止位设定为1位，无奇偶校验。程序中采用LabVIEW默认设定即可。

GDW300的使用说明中规定[1]：

2AH：命令发出全部参数(V1，A1，W1，COSφ1，Hz1，V2，A2，W2，COSφ2，Hz2，V3，A3，W3，COSφ3，Hz3，V，A，W，COSφ，Hz)。

24H：命令发出写电压比率。

25H：命令发出写电流比率。

查ASC码对照表，2AH对应字符为“*”，24H对应字符为“$”，25H对应字符为“%”[3]。通过以上条件编写程序，如图2所示。

图2 命令写入程序编写

注意电压比率和电流比率按照ASC码表中对应的十六进制字符编写。

2.2 数据读取

数据的发送与接收主要是通过串口写节点(Serial Port Write.vi)、串口读节点(Serial Port Read.vi)来实现的。在写串口完成后要延时一段时间(如延时250ms)后再读串口，才能保证串口通信正常进行。

使用串口读取函数实现数据读取。根据说明书规定每个参数占5个字节，前4个字节表示尾数，后1个字节表示阶码，数据采用科学记忆法即小数点在第一个BCD码之后。编程如图3所示。

图3 数据读取程序编写

由于采集到的数据是字符型的，所以用截取字符段函数分别截取U、V、W三相及三相平均电压、电流、功率、功率因数、频率的十六进制字符串，再将其转化为数值。正确的字符串处理是准确读取数据的关键，也是进行串口仪器编程较复杂的项目。

下面以系统采集到的电压转化为例说明转化过程(其他同电压转化)：

电压字符串是命令发送后由仪器传送过来的前1～5个字符，电流、功率、功率因数、频率依次类推。通过截取字符串节点(String Subset.vi)截取前5个字符即为所测电压值。

通过字符串至字节数组转换(String To Byte Array.vi)节点，将截取的字符串转换成字节数组。

通过索引数组(Index Array.vi)分别输出一维数组中与输入索引对应的元素。

通过数值到十六进制字符串(NumberToHexadecimal String)，将对应数值转换成十六进制字符。

前四个字符串通过连接字符串节点(Concatenate Strings.vi)将字符串合并，注意顺序与索引数值相反。

通过平滑字符串到数值(Fract／Exp String To Number)节点将字符串转换为数值。

由于仪表采用科学计数法，第5个字符表示小数点所在位置，将其单独转换成数值，使用LabVIEW进行编程时，利用循环结构的移位寄存器对每个数字乘10，并对左侧的移位寄存器进行初始化[2]。

前4个字符串得到的数值与第5个字符得到的数值相乘即为所测电压值。

通过上述串口命令写入，数据读取，字符串处理，数值显示，完成变压器自动测试系统的数据采集工作，使得测量变得简单、可靠。上述字符串处理程序同样适用于将用科学计数法表示的仪器返回字符转换成实际测量数值。

3 数据存储

要进行数据存储首先要先建立一个数据库，在本系统中建立的是byq.mdb，该数据库包含了检查要求记录的表byq，表中有检查者、时间、变压器编号、测量电压、电流、功率等相关记录项。

其次，通过LabVIEW中的Connect.vi节点连接数据库byq.mdb，再通过Easy SQL.vi函数连接数据库表byq。通过循环将测量数据逐个存入表byq，由此实现变压器测量数据的存储，方便对数据的查阅统计。

4 结论

该系统在保障测量精度的情况下，利用计算机和通信技术有机结合，将一些复杂操作和繁琐的报告处理掉，方便用户以后对数据的查阅统计，并使一系列的操作过程简单易行，减少了人为误差。

参考资料：

[1]GDW300系列电参数测量仪使用说明书.

[2]杨乐平，李海涛，杨 磊.LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2001.

[3]杨 立，张建伟，李京辉.微机原理与接口技术[M].北京：清华大学出版社，2006.

The application of LabVIEW in automatic testing system for the transformer

WU Tao
(Panansonic Welding Systems(Tangshan)Co.，Ltd，Tangshan 063000，China)

In order to realize the welding machine using a transformer automatic testing，looking for a convenient，low-cost solution，with RS232 serial port complete between LabVIEW and the VIGOR GDW340B electrical measurement Instrument communication.between the command through the serial port write，data read，the character string processing，numerical display，data storage，designed based on LabVIEW and the VIGOR GDW340B electrical measurement Instrument data acquisition system.Experimental results show that：the data acquisition system in accuracy，practical has achieved the expected results，Communication with the device using LABVIEW for testing equipment can improve production efficiency，lower equipment costs and to guarantee good accuracy of measurement，the future direction of development of detection methods.

RS232；LabVIEW；the data acquisition system

TG409

A

1001-2303(2011)09-0065-03

2010-07-15

吴 涛(1978—)，男，河北唐山人，学士，主要从事焊接切割电源及检测程序的变更维护工作。