引言 繼電器是自動(dòng)控制系統(tǒng)、遙控遙測(cè)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件之一,它廣泛應(yīng)用于航空、航天、電子、通信、機(jī)械等裝備中,繼電器的可靠性直接影響到由其組成的設(shè)備、系統(tǒng)的可靠性,繼電器的測(cè)試是保證其可靠性的重要技術(shù),因此,必須對(duì)繼電器的特性參數(shù)進(jìn)行檢測(cè),以達(dá)到預(yù)期要求。傳統(tǒng)的測(cè)試儀器功能單一、體積龐大、靈活性差、不易集成,已經(jīng)很難滿足實(shí)際測(cè)量工作中多樣性、多功能的需要。 而虛擬儀器概念的出現(xiàn)解決此問題。 1 虛擬儀器介紹 1.1 虛擬儀器概念 虛擬儀器（Virtual Instruments ,簡(jiǎn)稱VI） ,是美國國家儀器公司（National Instruments Corp1 簡(jiǎn)稱NI）基于“軟件即是儀器”的核心思想于1986 年提出的全新概念。即在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上,測(cè)試功能由用戶自定義、由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。其實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板,以多種形式表達(dá)輸出結(jié)果; 利用I/ O 接口設(shè)備完成信號(hào)的采集與控制;利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理,從而完成各種測(cè)試功能的一各計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。它是融合電子測(cè)量、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新型測(cè)量技術(shù),在降低儀器成本的同時(shí),使儀器的靈活性和數(shù)據(jù)處理能力大大提高,是對(duì)傳統(tǒng)儀器概念的重大突破。 “虛擬”主要包含兩方面的含義:第一、虛擬儀器的面板是虛擬的:傳統(tǒng)儀器面板上的各種“器件”所完成的功能由虛擬儀器面板上的各種“控件”來實(shí)現(xiàn),如由各種開關(guān)、按鍵、顯示器等實(shí)現(xiàn)儀器電源的“通”、“斷”;被測(cè)信號(hào)“輸入通道”、“放大倍數(shù)”等參數(shù)設(shè)置;測(cè)量結(jié)果的“數(shù)值顯示”、“波形顯示”等。第二、虛擬儀器測(cè)量功能是由軟件編程來實(shí)現(xiàn)的:在以PC 機(jī)為核心組成的硬件平臺(tái)支持下,通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)儀器的測(cè)試功能,而且可以通過不同測(cè)試功能的軟件模塊的組合來實(shí)現(xiàn)多種測(cè)試功能。 1.2 軟硬件組成 構(gòu)成虛擬儀器的硬件平臺(tái)有兩部分: （1） 計(jì)算機(jī):一般為一臺(tái)PC 機(jī)或者工作站,它是硬件平臺(tái)的核心。（2） I/ O 接口設(shè)備:主要完成被測(cè)輸入信號(hào)的采集、放大、模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換。可根據(jù)實(shí)際情況采用不同的I/ O 接口硬件設(shè)備, 如數(shù)據(jù)采集卡/ 板（DAQ） 、GPIB、PXI、VXI 總線儀器模塊、串口儀器等。 虛擬儀器軟件由兩大部分構(gòu)成: （1） 應(yīng)用程序:它包含兩個(gè)方面的程序,實(shí)現(xiàn)虛擬面板功能的前面板軟件程序和定義儀器測(cè)試功能的流程圖軟件程序。（2） I/ O 接口儀器驅(qū)動(dòng)程序:這類程序用來完成特定外部硬件設(shè)備的擴(kuò)展、驅(qū)動(dòng)與通信。 目前已經(jīng)有多種虛擬儀器的軟件開發(fā)工具,大體可分為兩類:文本式編程語言,如C、VC + + 、VB、Labwindows/ CVI 等。圖形化編程語言,如LabVIEW、HPVEE 等。其中LabVIEW應(yīng)用最廣。 2 基于虛擬儀器的繼電器動(dòng)作特性測(cè)試 2.1 測(cè)試原理 繼電器的動(dòng)作特性是指繼電器動(dòng)作值的測(cè)定（包括吸合電壓與釋放電壓） ,其中吸合電壓是指能使其電磁系統(tǒng)的銜鐵可靠吸合到最終位置的最小電壓,釋放電壓指使其電磁系統(tǒng)的銜鐵可靠釋放至起始位置的最高電壓。本系統(tǒng)以LabVIEW為軟件開發(fā)平臺(tái),用研華PCL-818HG采集卡控制線圈電壓變化同時(shí)監(jiān)測(cè)觸點(diǎn)動(dòng)作狀態(tài)。 PCL2818HG的數(shù)字量輸出控制電動(dòng)調(diào)壓器的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)繼電器線圈電壓的漸增/ 減變化,當(dāng)達(dá)到吸合/ 斷開電壓值時(shí),繼電器觸點(diǎn)吸合/ 斷開,由PCL-818HG的模擬輸入通道實(shí)時(shí)采集線圈電壓、用數(shù)字輸入通道監(jiān)測(cè)觸點(diǎn)動(dòng)作狀態(tài)（見圖1） 。 2.2 軟硬件實(shí)現(xiàn) 采用NI 公司采集卡在LabVIEW開發(fā)平臺(tái)上集成的測(cè)試系統(tǒng)在工控領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,介紹文章也比較多,本文另外介紹一種采用研華PCL-818HG采集卡在LabVIEW 開發(fā)平臺(tái)上集成的測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用,此卡為12 位內(nèi)插式ISA 總線多功能高增益數(shù)據(jù)采集卡,16 路單端AI、1 路AO、16 路DI/ O ,性能穩(wěn)定且?guī)abVIEW驅(qū)動(dòng)。 用LabVIEW做好的程序稱作一個(gè)VI ,由前面板和程序框圖構(gòu)成,前者即用戶界面相當(dāng)于儀器面板,由各種控件和顯示件組成; 后者是以圖形表示的LabVIEW程序源代碼,由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)端口和連線組成,是實(shí)現(xiàn)儀器功能的程序?qū)嶓w。LabVIEW 作為數(shù)據(jù)流語言,與控制程序語言（如Basic 、C） 的逐步執(zhí)行不同,它是當(dāng)且僅當(dāng)節(jié)點(diǎn)的所有輸入端口的數(shù)據(jù)全部到達(dá)時(shí),才被執(zhí)行。因此又可以多個(gè)節(jié)點(diǎn)同步執(zhí)行,即實(shí)現(xiàn)并行,提高程序的執(zhí)行效率。 在LabVIEW環(huán)境下安裝PCL-818HG驅(qū)動(dòng)后,即在功能模板的用戶自定義中增加相應(yīng)的節(jié)點(diǎn),用戶即可使用這些節(jié)點(diǎn)來直接驅(qū)動(dòng)板卡從而實(shí)現(xiàn)采集和控制,用功能模板中的功能節(jié)點(diǎn)可很方便地進(jìn)行編程（見圖2） 。下圖為本程序用到的幾個(gè)驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)。 前面板如圖3，程序框圖如圖4。 本程序用DioWritePortByte1.vi 節(jié)點(diǎn)控制電動(dòng)調(diào)壓器的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)線圈電壓的升降控制,用DioReadPortByte1.vi 實(shí)時(shí)讀取各觸點(diǎn)狀態(tài),并以圖形化的形式在儀器面板上顯示。當(dāng)程序檢測(cè)到任一觸點(diǎn)發(fā)生狀態(tài)改變或用戶手動(dòng)按下保存數(shù)據(jù)按鈕時(shí), 事件結(jié)構(gòu)就會(huì)觸發(fā)保存程序執(zhí)行,即按用戶輸入保存路徑將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以文本、word 或excel 格式保存（用戶只需確定文件的后綴,如.txt 、.word、.excel） ,以方便用戶在線或離線對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 3 結(jié)論 用匯編、VB、VC 等文本編程語言集成系統(tǒng),用戶必須熟悉這些語言復(fù)雜的應(yīng)用,而本系統(tǒng)象畫流程圖一樣將程序“畫”出來,且界面更生動(dòng)靈活、性能可靠,突出圖形化編程語言的優(yōu)勢(shì),在繼電器性能測(cè)試中得到很好的應(yīng)用。通過對(duì)本課題的研究,認(rèn)識(shí)到虛擬儀器技術(shù)不僅可簡(jiǎn)化儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu),而且能有效地降低生產(chǎn)成本和縮短開發(fā)周期。以PC 機(jī)為基礎(chǔ)的虛擬儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),它不僅具有高檔儀器的測(cè)量性能,又能很好地滿足測(cè)量需求的多樣性,是一種特別適合我國國情的虛擬儀器設(shè)計(jì)方案。