基于LabVIEW的中频电源电能质量分析测试系统设计

功的一个重要因素。虚拟仪器的核心技术思想就是“软件即是仪器”，由此突出了软件在虚拟仪器系统中的重要性。美国NI公司在Microsoft公司的Windows诞生之前，就已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本，通过长期、系统、有效的研究和发展，逐步确立了LabVIEW在虚拟仪器编程软件中的主力地位。它的出现终于把人们——尤其是传统仪器工程师和科学家们从繁杂的编程工作中解放出来，使他们能够真正专心于自己所关注的事情。

4.2 软件系统主要模块功能模块划分

在LabVIEW中编制程序应当采用模块化、结构化的编程思想。LabVIEW的基于数据流控制与结构化编程中的信息流相呼应。采用结构化方法实现调试仪这样一个复杂的系统无疑是较好的选择。

根据测试系统的功能需求，可将系统软件分成五大功能模块，分别为IO设置模块、数据显示模块、数据处理模块、数据管理模块及报表管理模块，如图2所示。在确定了测试系统的功能并划分软件系统各主要功能模块后，就可规划主要程序结构和程序。

4.3 软件系统层次划分

我们采用自顶向下的设计方式，将系统分为3层：主界面层、逻辑功能层和底层。“主界面层”主要包括主人机界面和系统总体控制。“逻辑功能层”负责系统的各种逻辑功能，例如I/O设置、数据采集、数据处理、数据管理和数据查询等。“底层”则是一个个按照基本功能划分子VI，供给高层次VI调用。采用调用子VI的形式来实现模块之间的调用和关联。当调用子VI时，系统需要花费很少的开销，大概几十毫秒的时间。测试系统的软件层次结构图3所示。

4.4 软件系统各任务优先级设计

基于LabVIEW的中频电源检测系统是一个多功能多任务系统，是以多任务并行的方式运行的。为了优化系统资源的使用情况，保障各功能模块准确完成任务，即使响应用户需求。测试系统主要任务优先级分配如下：

信号发送采集任务优先级最高，一旦启动采集，只有进入保持或是停止时才会停止采集，为第1等级;数据处理任务优先级次之，数据采集好后要进行软件滤波和计算电能质量参数，为第2等级;数据显示任务将采集回来的数据实时地显示在图表里面，任务优先级也为第2等级;数据管理任务与生成报表任务都是在系统不进行数据收发的时候才能启动。故列为第3等级。

在LabVIEW上编写多任务程序非常方便，LabVIEW是自动多线程的编程语言，只要VI的代码可以并行执行，LabVIEW就会将它们分配在多个执行线程内同时运行。一般情况下，编写程序时应当遵循这样的原则：可以同时运行的模块就并排摆放，千万不要用连线，顺序框等方式强制它们依次执行。在并行执行时，LabVIEW会自动地把它们安排在在不同线程下同时运行，以提高程序的执行速度，节省程序的运行时间。

4.5 软件总体架构

图4是测试系统软件的总体架构。其主要要点是：用while循环实现系统状态机，用事件结构监控界面按钮事件(用户点击各种按钮)和用户自定义事件，上述2者用事件进行同步，在状态机的“运行子状态”中，用队列同步数据采集和数据处理显示。

4.6 用户主界面程序设计

如图5所示，测试系统软件用户界面共分为6个部分：1)为检测对象选择控件;2)为电压、电流波形图显示通道选择控件;3)为电压、电流波形图显示;4)为电压、电流、功率等电能质量分析显示;5)为软件控制菜单控件;6)为谐波分析显示。

5 结论

该测试系统采用具有高速数据采集卡的便携式测试计算机为硬件平台，软件设计采用LabVIEW中编制程序采用模块化、结构化的编程思想，提高了系统的可靠性和维护性。该测试系统已装备于某型船舶的中频电源系统，实际应用表明该测试系统具有测试准确、稳定可靠、人机界面友好等特点，达到了设计要求。