利用LabWindows實(shí)現(xiàn)故障模擬與輔助訓(xùn)練

陳友文 唐波

摘要：通過(guò)分析測(cè)試設(shè)備的電路原理和測(cè)試流程，得出設(shè)備故障現(xiàn)象和可能原因。利用LabWindows作為仿真工具，對(duì)該設(shè)備的故障現(xiàn)象進(jìn)行仿真，同時(shí)給出了故障點(diǎn)以及產(chǎn)生故障的可能原因提示，可以用于輔助訓(xùn)練，有效提高操作員排除設(shè)備故障的能力。

關(guān)鍵詞：LabWindows；故障模擬；輔助訓(xùn)練

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）25-0267-03

Using LabWindows to Realize Fault Simulation and Auxiliary Training

CHEN You-wen， TANG Bo

（College of Electronic Science， National University of Defense Technology， Changsha 410073， China）

Abstract： By analyzing the circuit principle and test flow of the test equipment， the equipment failure phenomenon and possible causes are obtained. Using LabWindows as a simulation tool， the fault phenomenon of the device is simulated. At the same time， the fault point and the possible cause of the fault are given. It can be used for auxiliary training and effectively improve the operator's ability to eliminate equipment faults.

Key words： LabWindows； Fault simulation； Auxiliary training

1 引言

在實(shí)際設(shè)備操作過(guò)程中，由于設(shè)備老化等原因，可能出現(xiàn)各種故障，如：指示燈損壞、開關(guān)接觸不良、繼電器損壞等。同時(shí)也可能因?yàn)槿藶橐蛩貙?dǎo)致一些故障，如：電纜連接不到位、沒按規(guī)程操作等。操作員直接在實(shí)際設(shè)備上進(jìn)行操作，一方面存在場(chǎng)地受限、訓(xùn)練成本高、設(shè)備磨損老化嚴(yán)重、安全風(fēng)險(xiǎn)高等一系列弊端，不可能長(zhǎng)期操作；另一方面在操作過(guò)程中一些故障并不一定出現(xiàn)。所以對(duì)于設(shè)備一些常見的故障及排除方法，操作員只能通過(guò)背題庫(kù)的方式進(jìn)行。這樣對(duì)故障現(xiàn)象沒有一個(gè)直觀的感受，學(xué)習(xí)起來(lái)覺得很枯燥，往往效果不好，導(dǎo)致大部分操作員在遇到設(shè)備故障時(shí)心生緊張。

LabWindows作為NI公司開發(fā)的優(yōu)秀虛擬儀器軟件平臺(tái)，采用C語(yǔ)言編寫代碼實(shí)現(xiàn)其對(duì)虛擬儀器的控制，具有交互式程序開發(fā)、功能強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)等特點(diǎn)，不僅能夠靈活設(shè)置工作流程，而且能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備故障現(xiàn)象模擬，提示發(fā)生故障可能原因，從而用于輔助訓(xùn)練。本文以某測(cè)試設(shè)備中部分簡(jiǎn)單電路為例，介紹利用LabWindows實(shí)現(xiàn)故障現(xiàn)象模擬與輔助訓(xùn)練。

2 測(cè)試設(shè)備基本電路原理

測(cè)試設(shè)備與設(shè)備A通過(guò)電纜L1相連，其基本電路原理圖如圖1所示。

從圖中可看出，在測(cè)試設(shè)備上接通設(shè)備A開關(guān)，繼電器J1通電工作，J1/1.2節(jié)點(diǎn)閉合，測(cè)試設(shè)備上正電（+D）通過(guò)J1/1.2節(jié)點(diǎn)和電纜L1傳到設(shè)備A正電（+D1），繼電器J2通電工作，J2/1.2節(jié)點(diǎn)閉合，設(shè)備A內(nèi)部電路開始工作，輸出電壓通過(guò)電纜L1送至測(cè)試設(shè)備中電壓表進(jìn)行測(cè)量并顯示，同時(shí)J2/3.4節(jié)點(diǎn)閉合，測(cè)試設(shè)備上指示燈HA亮。其測(cè)試流程圖如圖2所示。

3 故障現(xiàn)象及可能原因分析

通過(guò)上面的電路原理和測(cè)試流程可知，故障現(xiàn)象有三種情況。情況1：電壓表無(wú)指示，HA指示燈亮；情況2：電壓表有指示，HA指示燈不亮；情況3：電壓表無(wú)指示，HA指示燈不亮。不同的故障現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的可能原因也不相同。

情況1分析：HA指示燈亮，說(shuō)明J2/3.4節(jié)點(diǎn)閉合，那么測(cè)試設(shè)備上設(shè)備A開關(guān)和繼電器J1工作正常。產(chǎn)生電壓表無(wú)指示的可能原因有①J2/1.2節(jié)點(diǎn)故障，沒有正常閉合；②設(shè)備A內(nèi)部電路故障，沒有輸出；③測(cè)試設(shè)備上電壓表故障，無(wú)法測(cè)量顯示電壓。

情況2分析：電壓表有指示，說(shuō)明設(shè)備A內(nèi)部電路工作正常，J2/1.2節(jié)點(diǎn)閉合，那么測(cè)試設(shè)備上設(shè)備A開關(guān)和繼電器J1工作正常。產(chǎn)生HA指示燈不亮的可能原因有①J2/3.4節(jié)點(diǎn)故障，沒有正常閉合；②測(cè)試設(shè)備上指示燈HA損壞。

情況3分析：產(chǎn)生電壓表無(wú)指示，HA指示燈不亮的可能原因有①測(cè)試設(shè)備上設(shè)備A開關(guān)故障，無(wú)法正常接通；②繼電器J1故障，J1/1.2節(jié)點(diǎn)不能正常閉合；③繼電器J2損壞，不能正常工作；④電纜L1沒有連接或連接不到位，信號(hào)無(wú)法傳遞；⑤測(cè)試設(shè)備上電壓表和指示燈HA同時(shí)損壞。

4 LabWindows實(shí)現(xiàn)故障模擬與輔助訓(xùn)練

4.1 故障現(xiàn)象模擬的實(shí)現(xiàn)

操作響應(yīng)在LabWindows系統(tǒng)中是通過(guò)向回調(diào)函數(shù)中添加相應(yīng)的程序代碼實(shí)現(xiàn)的。同一操作可能產(chǎn)生不同的故障現(xiàn)象，在LabWindows中可以使用rand函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。要模擬前面介紹的故障現(xiàn)象，可向“設(shè)備A”開關(guān)回調(diào)函數(shù)中添加如下代碼實(shí)現(xiàn)：GetCtrlVal（panelHandle，PANEL_SBAKG，&i;）；

if（i==1）

{ j=4*rand（）/RAND_MAX；

switch （j）

{ case 0：

SetCtrlVal（panelHandle，PANEL_SBASCDY，25.0）；

SetCtrlVal（panelHandle，PANEL_HAD，1）；

break；

case 1：

SetCtrlVal（panelHandle，PANEL_ SBASCDY，0.0）；

SetCtrlVal（panelHandle，PANEL_ HAD，1）；

break；

case 2：

SetCtrlVal（panelHandle，PANEL_ SBASCDY，25.0）；

SetCtrlVal（panelHandle，PANEL_ HAD，0）；

break；

case 3：

SetCtrlVal（panelHandle，PANEL_ SBASCDY，0.0）；

SetCtrlVal（panelHandle，PANEL_ HAD，0）；

break；} }

通過(guò)GetCtrlVal（panelHandle，PANEL_ SBAKG，&i;）語(yǔ)句得到控件“設(shè)備A”開關(guān)的值，并把值賦給變量i。i值為1時(shí)，通過(guò)j=4*rand（）/RAND_MAX語(yǔ)句產(chǎn)生0～3的隨機(jī)數(shù)賦給變量j，當(dāng)j值為0，模擬設(shè)備正常，電壓有輸出，指示燈HA亮；當(dāng)j值為1，模擬情況1，電壓無(wú)輸出，指示燈HA亮；當(dāng)j值為2，模擬情況2，電壓有輸出，指示燈HA不亮；當(dāng)j值為3，模擬情況3，電壓無(wú)輸出，指示燈HA不亮。

4.2 輔助訓(xùn)練的實(shí)現(xiàn)

用于輔助訓(xùn)練，那么在模擬故障現(xiàn)象后，可由MessagePopup函數(shù)給出提示，指出故障點(diǎn)，而可能原因可以通過(guò)MessagePopup函數(shù)直接給出，也可通過(guò)ConfirmPopup函數(shù)讓操作員自己進(jìn)行判斷，然后提示操作員判斷是否正確，如不正確再給出正確答案。其具體實(shí)現(xiàn)可向“設(shè)備A”開關(guān)回調(diào)函數(shù)中添加如下代碼：

case 1：

Delay（2.0）；

MessagePopup（"提示"，"設(shè)備出現(xiàn)情況1故障：電壓表無(wú)指示，HA指示燈亮"） ；

MessagePopup（"提示"，"故障可能原因有：＼n 1.繼電器J2/1.2節(jié)點(diǎn)有問(wèn)題，沒有正常閉合；＼n 2.設(shè)備A內(nèi)部電路故障，沒有輸出；＼n 3.測(cè)試設(shè)備上電壓表有問(wèn)題，無(wú)法測(cè)量顯示電壓。"） ；

break；

case 2：

Delay（2.0）；

MessagePopup（"提示"，"設(shè)備出現(xiàn)情況2故障：電壓表有指示，HA指示燈不亮"） ；

MessagePopup（"提示"，"故障可能原因有：＼n 1.繼電器J2/3.4節(jié)點(diǎn)有問(wèn)題，沒有正常閉合；＼n 2.測(cè)試設(shè)備上HA指示燈損壞。"） ；

break；

case 3：

Delay（2.0）；

MessagePopup（"提示"，"設(shè)備出現(xiàn)情況3故障：電壓表無(wú)指示，HA指示燈不亮"） ；

k=ConfirmPopup（"提示"，"故障可能原因有：＼n 1.“設(shè)備A”開關(guān)故障，無(wú)法正常接通；＼n 2.繼電器J1故障，J1/1.2節(jié)點(diǎn)不能正常閉合；＼n 3.繼電器J2損壞，不能正常工作。＼n 可能原因還有遺漏的嗎？"）；

if（k=1）

MessagePopup（"提示"，"回答正確！可能原因還有：＼n 4.電纜L1沒有連接或者連接不到位，信號(hào)無(wú)法傳遞；＼n 5.測(cè)試設(shè)備上電壓表和指示燈HA同時(shí)損壞。"） ；

if（k=0）

MessagePopup（"提示"，"回答錯(cuò)誤！可能原因還有：＼n 4.電纜L1沒有連接或者連接不到位，信號(hào)無(wú)法傳遞；＼n 5.測(cè)試設(shè)備上電壓表和指示燈HA同時(shí)損壞。"） ；

break；

情況1和情況2的可能原因比較簡(jiǎn)單，所以直接由MessagePopup函數(shù)給出提示，情況3的可能原因比較多，先由ConfirmPopup函數(shù)給出部分可能原因，讓操作員判斷是否有遺漏，如果選擇“yes”，提示回答正確，并給出其余的可能原因，如果選擇“no”，提示回答錯(cuò)誤，并給出其余的可能原因。

4.3 仿真結(jié)果

完成回調(diào)函數(shù)所有代碼編寫之后，運(yùn)行程序，在彈出的虛擬操作界面上，多次接通“設(shè)備A”開關(guān)，設(shè)備顯示正常與情況1、情況2、情況3隨機(jī)出現(xiàn)，出現(xiàn)故障后能給出可能原因提示，達(dá)到預(yù)期目的。仿真結(jié)果分別如圖3（a）、（b）、（c）、（d）所示。

（a）顯示正常

（b）情況1

（c）情況2

（d）情況3

5 結(jié)論

文中結(jié)合測(cè)試設(shè)備的電路原理和故障現(xiàn)象，運(yùn)用LabWindows 軟件對(duì)其進(jìn)行了故障現(xiàn)象模擬，并給出發(fā)生故障的可能原因，用于輔助訓(xùn)練，從而有效提高操作員排除設(shè)備故障能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋宇峰.LabWindows逐步深入與開發(fā)實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2] 孫曉云，孫會(huì)琴，郭立偉，等.基于LabWindows的虛擬儀器設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].2版.北京：電子工業(yè)出版社，2010.

【通聯(lián)編輯：梁書】