0引言随着控制技术、微电子技术、计算机技术、传感检测技术及

材料科学的发展,极大地推动了液压传动与控制技术的发展,使其发

展成为机电液一体化的全新的自动控制技术,广泛地应用于军事工

业、汽车制造、工程机械、机床等领域.然而液压系统的检测方法

却一直停留在人工现场检测的境况,由于现场环境恶劣,人工检测误

差大,极大地限制了对液压系统的实时监测.本系统正是在这一背景

下开发,检测人员只需在工作室内观察监控界面,即可知道液压系统

运行的实时工况,从而节省了大量的人力和物力.1数据采集卡

PCI1710的引用PCI1710是一款PCI总线的多功能数据采集卡,其特

点如下：1) 即插即用;2) 16路单端或8路差分模拟量输入,或组合

方式输入;3) 12位A/D转换器,采样速率可达100 KHz;4) 每个通道

的增益可编程;5) 卡上4K采样FIFO缓冲器;6) 2路12位模拟量输出

;7) 16路数字量输入及16路数字量输出;8) 可编程触发器/定时

器;9) 板卡ID;10) PCI总线数据传输.液压站需要监控的压力、流

量、温度等信号都是模拟信号,因此有必要将这些模拟信号转换为

便于处理和存储的数字信号,本系统采用的研华数据采集卡PCI1710

即可实现此目的［1］.由于数据采集卡PCI1710只能接收电压信号,

而现场各个仪表的测量信号都是电流信号,所以为了保证数据采集

卡的正常工作,在将采集的信号送入数据采集卡之前先通过I/V转换

器将电流信号转换为电压信号.2虚拟仪器LabVIEW简介虚拟仪器是

指通过应用程序将计算机与功能硬件（完成信号获取、转换和调理

的专用硬件)结合起来从而把计算机的强大运算存储和通信能力与

功能硬件的测量和转换能力融为一体,形成一种多功能,高精度,可

灵活组合并带有通信功能的测试技术平台［2］.与传统仪器相比虚

拟仪器具有以下功能特点：(1)虚拟仪器的关键环节是软件.虚拟仪

器系统中除PC机外的硬件主要用于数据的采集、输入,至于系统怎

样处理数据,具有怎样的面板和数据输出的形式等都是由软件决定

的［3］.(2)开发与维护的费用低,系统组建时间短.当需要增加新

的测量功能,只需要增加软件模块或通用的硬件模块,缩短了系统的

更新时间,而且有利于系统的扩展.(3)测量更准确.传统仪器测量个

体之间差异大,而虚拟仪器的应用软件在不同的PC机上具有相同的

运行效果,因此不存在个体的差异.(4)测量更方便.因为传统仪器功

能单一,所以对一个信号完成多个参数的测量需要多台仪器,使测量

受连接方式、电缆长度等因素的影响.虚拟仪器只需对信号进行一

次采样,多个软件模块对同一组数据进行不同的处理就能实现多个

参数的同时测量［4］.(5)具有强大的数据处理功能.计算机运算速

度的大大提高和数字信号处理理论的丰富和完善,使虚拟仪器能够

快速准确的处理数据.LabVIEW是虚拟仪器领域中最具有代表性的图

形化编程开发平台,是目前国际上首推并应用最广的数据采集和控

制开发环境之一,广泛地应用于电子测量、电力工程、物矿勘探、

医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学科研等诸多领域［5

］.LabVIEW利用PC机强大的图形环境和在线帮助功能,建立虚拟仪

器面板,完成对仪器的控制、数据分析和显示,代替了传统仪器,改

变了传统仪器的使用方式,极大的提高了仪器的功能和使用效率,大

幅度地降低了仪器的价格,使用户可以根据自己的需要自定义仪器

的功能［6］;可以说,LabVIEW的出现将“仪器”的概念推向了一个

新的纪元.第12期谈宏华,等:基于LabVIEW的液压站监控系统
武汉工程大学学报第32卷
3液压站数据采集与控制系统设计3.1液压站的工作原理液压站是由

液压泵、驱动用电动机、油箱、溢流阀等构成的液压源装置或包括

控制阀在内的液压装置.按驱动装置要求的流向、压力和流量供油,

适用于驱动装置与液压站分离的各种机械上,将液压站与驱动装置

（油缸或马达)用油管相连,液压系统即可实现各种规定的动作.其

工作原理为：电机带动油泵旋转,泵从油箱中吸油,将机械能转化为

油液的压力能,液压油通过集成块（或组合阀)实现了方向、压力、

流量调节后经外接管路传输到液压机械的油缸或液压马达中,从而

控制执行机构运动方向、力量大小及速度快慢的变换.3.2系统采集

原理及实现数据采集系统一般由数据采集硬件、硬件驱动程序和数

据采集函数几个部分组成,而数据采集硬件的选择要根据具体的应

用场合和自己现有的技术资源来确定,同时依靠硬件驱动程序可以

大大简化我们的编程工作,提高开发效率,降低开发成本［7］.本设

计基于第三方数据采集卡PCI1710及LabVIEW开发了一套性价比较高

的数据采集系统 .软件系统是在LabVIEW对PCI1710数据采集卡自带

LabVIEW子VI（PCI1710提供的LabVIEW环境下的驱动程序)进行调

用的基础上,实现模拟量与数字量信号的采集、显示及输出控制信

号等功能.本系统由PC机、数据采集卡、传感器、液压站等组成.系

统的结构框图如图1所示.图1系统结构框图
Fig.1System block diagram3.3软件系统的设计与实现软件设计

是本系统开发的核心,该系统的软件结构相互独立,通过应用程序提

供的仪器硬件接口,用户可以以透明的方式来操作仪器硬件［8］.

液压站运行是否稳定的最重要的三个指标就是压力、流量与温度.

通过监测这三项指标即可知道液压站的实时工况.本设计根据实际

要求,开发了相应的数据采集与控制系统,来监测液压站作为动力源

所应保持的11个压力点,3个流量点和2个温度点,同时监测11个报警

点,以保证液压站安全稳定运行.通过操作8个电磁阀控制按钮来控

制液压站管道中油液的流量和压力,通过调节电液比例阀滑动按钮

来调节电液比例阀的开度.由于需要检测的量较多,为便于观察各个

信号的变化情况,采用数据库存储数据.通过调用LabVIEW的

Database 控件,将采集到的数据保存至已建立好的数据库.同时在

监控界面上创建数据查询控件,以便于回放历史数据.液压站的压力

、流量、温度采集及存储程序如图2所示,为便于观测各分量的变化

情况,把压力、流量和温度分开显示.报警信号的采集,电磁阀及电

液比例阀的控制程序如图3所示.LabVIEW数据库工具包完全支持SQL

语言,因此数据查询采用SQL语言编写,编程简单便捷.数据查询程序

如图4所示.液压站监控系统界面如图5所示,根据设计要求,分别进

行了数据采集及存储,波形显示,输出控制信号等测试,结果理想.图

5显示了实际测试的情况.对所采集的波形进行显示与处理是

LabVIEW的另一突出优点,用图形的形式显示测试数据与分析结果,

可以看出被测试对象的变化趋势,使虚拟仪器的前面板更加形象直

观.图2压力、流量、温度采集及存储程序
Fig.2Pressure, flow and temperature collection and

storage program图3报警信号采集、电液比例阀及电磁阀控制程序
Fig.3Alarm signal acquisition, electrohydraulic

proportional valve and solenoid valve control program图4

数据查询程序
Fig.4Data query program图5液压站监控系统界面
Fig.5Monitoring system interface of hydraulic station4结

语LabVIEW是一个功能强大的虚拟仪器编译环境,它简化了编程过程

,给予用户更多的灵活性.编程者无须知道数据采集卡的硬件知识,

只要了解和掌握其驱动程序功能,就能利用LabVIEW进行数据程序的

开发,同时LabVIEW简单的编写语言和易于掌握的控件,使用户从繁

重的程序编写中解脱出来,将更多的精力投入到试验测试、数据分

析和处理中.该系统完成了对所采集到的信号的形象显示和自动保

存以及对历史数据的查询等功能.在降低液压站监控设备开发成本

的同时,使设备的灵活性和数据处理能力大大提高.