2系統軟件設計

　　控制軟件系統采用NI公司的專業開發平臺LabWindows/CVI進行開發。該平臺是工業控制、測試元件開發的專業平臺，具有界面簡潔、友好，能較好地模擬工業控制儀器與環境等突出特點，其強大的圖形用戶界面交互編輯功能與豐富的函數庫及網絡通信模塊使其特別適合工業控制系統軟件的開發。

　　控制軟件系統分為兩大部分：上位機監控及人機對話軟件和下位機數據采集與控制軟件。為了提高軟件的可靠性、保證軟件功能的靈活性并滿足軟件系統的易用性、可擴展性等要求，系統軟件采用模塊化設計，通過不同的模塊來完成軟件系統的各個功能。

　　上位機軟件不負責負載模擬過程中載荷的控制，而只承擔監測、協調與管理下位機的作用。上位機軟件系統包括監控模塊、系統設置模塊、通訊模塊和數據處理模塊等組成部分。其主要的功能包括：

　　1)GUI界面的人機對話接口;

　　2)試驗進程的監測與報警處理;

　　3)對下位機狀態的控制與管理;

　　4)控制參數的設置;

　　5)載荷譜、運動譜的設置;

　　6)系統輸入輸出通道的標定與自檢;

　　7)試驗數據的保存處理與報表輸出。

　　下位機負責試驗中對舵機以及負載模擬系統的控制。下位機軟件主要包括初始化模塊、試驗控制模塊、通訊模塊和狀態監測模塊等組成部分。其具體功能包括：

　　1)現場信號的數據采集;

　　2)控制決策與運算;

　　3)輸出控制;

　　4)載荷數據的上傳。

　　上、下位機軟件之間的數據通信通過高速數據通訊卡完成。數據通訊卡采用全雙工模式，通訊內容包括：上位機下傳至下位機的啟動、停止、自檢等指令以及控制參數、載荷譜和運動譜參數等信息;下位機上傳至上位機的用于實時顯示和保存的現場數據等信息。所用的通訊過程均按照約定的通訊協議完成。

　　當軟件程序開始運行時，系統會首先對各個系統參數以及板卡端口進行初始化。工作人員可以通過上位機軟件程序提供的人機交互界面進行傳感器標定、控制參數設定、試驗任務選擇等操作。當開始試驗后，上位機會通過通訊模塊將控制參數與指令下傳給上位機，并同時建立數據顯示線程與數據保存線程，將下位機上傳的實時數據以動態曲線的形式顯示在終端顯示器并保存于存儲介質中，以方便工作人員實時監測或日后調用。舵機負載模擬系統的整個閉環控制均在相應下位機中完成，其過程包括接收上位機控制參數及指令，對現場數據進行實時采集并做超差檢驗，完成控制器計算及輸出和向上位機上傳實時數據等步驟。軟件系統工作流程圖如圖3所示。

　　圖3 系統軟件流程圖