第4期(总第155期)2009年8月机械工程与自动化M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G & AU T O M A T IO N N o.4A ug.文章编号:1672-6413(2009)04-0065-02基于虚拟仪器的CAN 卡驱动实现王欣欣,袁丽娟(华北水利水电学院,河南 郑州 450011)摘要:为了利用CAN 总线进行数据采集,实现数据实时显示,特选用虚拟仪器软件开发平台L abV IEW 实现CA N 接口卡的驱动,进而设计合理的人机交互界面,进行数据显示、故障分析。
关键词:L abV IEW ;CA N 接口卡;CA N 总线;界面设计中图分类号:T P 391.9 文献标识码:A收稿日期:2008-11-24;修回日期:2009-02-25作者简介:王欣欣(1980-),女,河南濮阳人,助教,硕士,研究领域为测控技术与仪器。
0 引言虚拟仪器就是在个人计算机的环境中,利用良好的虚拟仪器软件平台,充分发挥微机的图形处理功能,在屏幕上虚拟出智能仪器的显示面板,用户可通过面板上的各处虚拟的按键、开关、旋钮去使用仪器的各种功能,控制仪器的运行,并从面板上的虚拟显示屏、数码显示器和指示灯了解仪器的状态,从而完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、数据存储等[1]。
其中数据采集系统的实现,可通过某种传输总线将采集模块连接至计算机。
以特定的温度监控系统为例,采集的温度数据通过CAN 总线传送至上位计算机,上位机采用LabV IEW 设计的界面完成数据的显示。
本文主要研究利用LabVIEW 驱动CAN 卡的实现。
1 LabVIEW 程序结构LabVIEW 程序称为虚拟仪表(Vir tual Instrum ent)程序,简称VI 。
VI 包括3部分:程序前面板、框图程序和图标/连接端口。
程序前面板都对应一段使用图形编程语言编写的框图程序,类似于一台仪器的内部电路,可看成源程序代码。
2 C AN 接口卡选用广州周立功单片机有限公司的PCI -51XX 智能CAN 接口卡(类型为PCI-5110),它具有PCI 接口的高性能CAN 总线通讯适配卡,使PC 机方便地连接到CAN 总线上实现CAN 2.0B 协议的数据通讯;采用PCI 接口实现与主机PC 的高速数据交换;该卡集成1个或2个电气独立的CAN 接口通道,每个通道光电隔离,增强系统在恶劣环境下使用的可靠性[2]。
PCI -5110接口卡含有SJA 1000独立CAN 控制器,其通讯波特率由寄存器BT R 0(定时器0)和BT R 1(定时器1)决定,范围为5kb /s ～1000kb /s 。
3 C AN 卡驱动程序设计(1)调用CAN 接口卡库函数,使用LabVIEW 中的调用动态链接库。
LabVIEW 提供了4种调用外部程序代码的途径,其中动态链接库机制是LabVIEW 调用标准共享库和用户自定义库函数的通用方法。
具体实现时,使用LabVIEW 功能模块中“Advanced ”子模块里的“调用库函数节点(Call Libr ar y Function Node)”,见图1。
图1 L abVI EW 中的调用库函数节点双击该节点,可在弹出的对话框中(见图2)对此节点进行配置(以复位CA N 为例): 在“Library Name or Path ”选项中,点击“Brow se …”按钮,打开文件对话框,找到PCI 接口卡的库函数,找到Contr olCAN .dll 文件,或直接输入此节点所要链接的DLL 路径名; 在“Function Name ”下拉列表框中找到VCI _ResetCAN ,或直接输入函数名; 在“CallConventions ”下拉列表框中选择“C ”,表明所调用的库为使用C 语言自己创建的库,若调用的函数为Window s 标准共享库函数,则选择stdcall(W INAPI)选项;!在“Bro w se …”按钮下方的下拉表框中选择“Run in U I T hread ”,表明该调用过程运行在用户接口线程中;∀完成函数输入输出参数和类型的配置(见表1),单击Add Par am eter A fter 按钮,定义函数的第一个参数,按照库函数要求完成Par am eter 框、Ty pe 框、Data T ype 框等,依次设置其他参数,设置完成后,被调用的函数原型在“Functio n Prototype ”中列出。
如果所有输入输出参数设置正确,单击OK 按钮,关闭配置对话框。
按照上述添加链接函数库方法,完成库函数VCI-OpenDevice 、VCI-InitCan 、VCI-StartCAN 、VCI-Receive 、V CI-Clo seDevice 的节点配置。
(2)按照图3所示的库函数使用流程完成驱动程序。
菜单项中的设备操作包括启动CAN 卡、复位CAN 卡、关闭CAN 卡及退出4项,其程序框图见图4。
图2 调用库函数节点配置对话框表1 函数输入输出类型配置表Parameter TypeData Typ e Passretur n type Numeric U nsign ed 32-bit Integer ValueDevType Numeric U nsign ed 32-bit Integer ValueDevIndex Numeric U nsign ed 32-bit Integer Value CANIndex p Numeric U nsign ed 32-bit Integer Value Fu nctionPrototypeUns igned long VC I _ResetCAN (u nsignedlon gDevType,un signed long DevIndex,u nsigned lon gCANIndex );图3 库函数使用流程这里使用子VI(Start CAN )完成子界面的调用。
其中包括选择设备类型、初始化CAN 的参数(设定验收码、屏蔽码、波特率等),双击“Start CAN ”子VI 可出现其前面板,见图5。
运行Start CAN ,其初始化状态连接至选择结构(Case Structur e),当返回值为T rue 时,CAN 卡成功启动,并将两个布尔型的变量“保存温度”和“保存转速”置为1,否则启动失败。
用同样的方法在用户菜单选择项(M enu Select (User ))下编辑“复位CAN 卡”和“关闭CAN 卡”项,见图6。
图4 设备操作项程序框图图5 启动CA N 的前面板图6 复位CA N 卡和关闭CA N 卡程序框图4 结论驱动CAN 接口卡是实现采集系统的首要条件,利用虚拟仪器可以完成CAN 接口卡驱动程序设计,实现CAN 卡的启动、复位及关闭。
使用虚拟仪器一方面降低了开发成本,另一方面便于维护。
同时显示出虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性价比、可操作性等方面的技术优势。
参考文献:[1] 贺天柱,孙喻.虚拟仪器技术及其编程语言L abV IEW [J ].现代电子技术,2005(15):61-63.[2] 李铁军,李学武.虚拟仪器技术及其在数据采集中的应用[J].现代电子技术,2005(9):79-81.(英文摘要转第69页)・66・ 机械工程与自动化 2009年第4期 运动,阀座端面受到壳体挤压,经过压缩后,密封环的轴向变形裕量小,受到的挤压力较大,最大密封比压值为0.118M Pa 。
聚四氟乙烯阀座在常温时承受的最大密封比压值为0.143MPa,由ANSYS 模拟计算所得最大值小于阀座材料所能承受的密封比压。
阀座的径向相对于中部变形裕量大,受到的挤压力也相对较小,最大位移和变形值为0.47471mm 。
天然气球阀的密封比压理论解相对于密封面上的密封比压值偏小,密封面密封比压在中部小而在两端高,且整个密封比压呈对称分布。
图7 密封节点的位移和变形图4 结束语利用三维建模软件Pr o /E 和有限元分析软件ANSYS 的完美结合,成功对天然气球阀的密封比压进行分析,建立合理的模型,选取合适的单元,设置正确的边界条件,进行有限元的求解,就能得出比经验公式更加真实的计算结果值,对随后的设计计算具有重大的意义。
图8 密封节点的V on M ises 应力云图参考文献:[1] 张瑾.基于P ro /E 和AN SY S 的阀门实体建模与有限元分析[J].石油矿场机械,2008,37(1):43-45.[2] 张洪信,赵清海.A NSY S 有限元完全自学手册[M ].北京:机械工业出版社,2008.[3] 张朝晖.A NSY S 8.0结构分析实例解析[M ].北京:机械工业出版社,2005.[4] 陆培文.阀门设计手册[M ].北京:机械工业出版社,2002.[5] 博嘉科技.有限元分析软件-A N SYS 融会与贯通[M ].北京:中国水利水电出版社,2002.[6] 杨永涛.铁道粘油罐车下卸阀CAD [D ].成都:西南交通大学,2006:30-31.Finite Element Analysis of Sealing Pressure of NaturalGas Ball -valve Based on Pro /E and ANSYSZHANG Hao -qiang ,ZHANG Chun -liang ,LUO Bin -bin(Sch ool of M echanical Engineerin g ,South University of China ,Hengyan g 421001,Chin a )Abstract :In this paper ,we establish the sealing assembly mo del of a natural g as ball-valve by P ro /E,w hose nominal diameter is150mm and nominal pr essure is 2.5M P a.Based o n axisymmetr ic principle,w e impo rt o ne quar ter o f the mo del to A NSY S softw ar e.Simulating valv e seat w ith bilinear kinemat ic hardening mater ial model and valve co re with r igid-body ma terial model,using area-area contact finit e element ana ly sis,ba sed on t he av erag e sealing pr essur e w hich co mes fr om theo retic fo rmula,w e calculate the actual distr ibutio n o f the sealing pressure .Key words :ball -valve ;F EA ;P ro /E ;A N SYS(上接第66页)Realization of CAN Card -driven Based on Virtual InstrumentWANG Xin -xin ,YUAN Li -j uan(North C hina U nivers ity of W ater Conservancy and Electric Pow er ,Zhengzhou 450011,China )Abstract :In o rder to ca rr y on data collection and dat a displa y in real-t ime,the so ftw are L abV IEW o f v ir tual instr ument w as usedto dr iv e CA N inter face car d,so the hum an-computer int erface device w as desig ned fo r data display and fault analy sis.Key words :L abV IEW;CA N inter face car d;CA N -bus;inter face desig n・69・ 2009年第4期 机械工程与自动化 。