号，然后输入 PCI-1780 计数卡，再由工控机读取间
接计算得出。

系统监测程序设计

若采用 VB、VC、Delphi 等作为软件开发平台，

会有很大一部分时间花在程序主界面的编写上，而且
要编写复杂的信号处理程序及设备驱动程序

［7］

。

为

此，作者采用具有强大的界面编辑和信号处理能力的
LabVIEW

作为软件开发平台。LabVIEW 是一种目前

广泛应用于仪器控制、数据采集、数据分析与显示等
领域的图形化软件开发平台

［8］

，它提供了丰富的功能

函数和设备驱动程序，用户无需花费大量的时间在功
能函数的实现上，而把主要精力集中在程序架构的思

图 2 直线电机监测

程序流程图

考上

［9 － 10］

。

图 2 是直线电机监测程

序流程图。

程序先对硬件初始化，

然后通过一个循环结构循环
地调用速度与位移监测程序、
温度监测程序及推 /拉力监测
程序来监测直线电机的速度、
位移、方向、推 /拉力及绕组
温度等参数，当硬件发生故
障时退出循环结构，显示驱
动程序反馈回来的故障信息
并结束程序。

2. 1

速度与位移监测程序设计

该系统要求能监测的最大位移量是 1 m，由于计

数卡内部计数器为 16 位，只可计 2

= 65 536

个脉

冲，而一个脉冲对应着直线电机的位移量为 0. 005 mm，
即一个计数器能监测的最大位移量如式（ 1）

65 536 × 0. 005 /1 000≈ 0. 33 m

（ 1）

达不到该系统的要求，所以该系统采用两个计数器级
联的方式，组成 32 位的计数器组，分别对正 /反向位
移脉冲计数。直线电机的运动方向可以通过调用
PCI-1780

计数卡的读数字输入端口位函数取得四倍频

及鉴向电路输入的方向信号，这里不作详述。图 3 是
直线电机正向运行时速度与位移监测核心程序。

程序主要调用了 PCI-1780 计数卡的读计数器函

数，LabVIEW 基础软件包的时间计数器、条件结构、
移位寄存器等。程序先通过读计数器函数读取两个计
数器的数值，然后通过运算计算出正向脉冲数及正向
运行距离，再结合时间计数器计算出直线电机的运行
速度。移位寄存器的功能是把当前循环完成时的某个
数据传递给下一次循环的开始，在这里的作用是记录
上一次循环监测到的位移和时间，与当前循环监测到
的位移和时间做差值计算，再计算出运行速度。程序
中用到了两个条件结构，外面那个条件结构通过直线

图 3 速度与位移监测核心程序

电机速度是否为 0 来判断其是否静止，里面那个条件
结构的作用是判断累计正 /反向运行距离是否为负数，
若为负数则将其置为 0，因为在该程序设计中累计
正 /反向运行距离采用绝对值形式表示。

2. 2

串口驱动程序介绍

VISA

（ Virtual Instrument Software Architecture ）

是一个 I /O 接口软件库及其规范的总称，本身不具备
编程能力，通过调用底层驱动程序来实现对仪器的编
程，它的 I /O 接口实现了与各种仪器的通信连接，包
括 VXI、GPIB、RS232，以太网及其他类型仪器

［11］

。

LabVIEW

可以通过调用 VISA 库的串口驱动程序来实

现与下位工控模块通讯，读取温度值和推 /拉力数值。
该监测程序主要调用了串口的初始化函数、写操作函
数和读操作函数等。

2. 3

温度监测程序设计

图 4 温度监测核心程序

第 20 期

梁永忠等：基于 LabVIEW 的直线电机监测系统设计