材料试验机测控软件设计思路的探讨

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

Sup． 工程与试验 ENGINEERING & TEST材料试验机测控软件设计思路的探讨卫大朋，何 丽(济南时代试金试验机有限公 司，山东 济南 250300)摘 要：结合软件工程学的工程目标(可用性、正确性、合算性)和材料试验机专业领域 的特点，对材料试验机微机测控 软件的设计思路进行 了初步探讨 。

关键 词 ：材料试验机 ；软件工程 ；硬 件 ；软件中图分类号 ：TH87 文献标识 码 ：B doi：10．3969／j．issn．1674—3407．2013．z1．015Discussion on Design Ideas forM easurement and Control Software of M aterial Testing M achineW ei Dapeng，He Li(Jinan TIME Shijin Testing Machine Co．，Ltd．Jinan 250300，Shandong，China)Abstract：Considering engineering aims (usability，correctness，and economical use) as wel1 asfeature in field of material testing machine，the design idea for measurement and control softwareof material testing machine is discussed in this paper.

Keywords：material testing machine；software engineering；hardware；softwarel 前 言本文所说材料试验机微机测控软件，具体指进行拉、压、弯、剪等试验的试验机微机测控软件，包括测控软件和屏显软件(只显示测量数据、不进行控制)，文中讨论的软件 以这两种软件为主。常规试验机微机测控软件是工业控制软件，必须基于硬件设计，并不是单纯意义上与硬件无关的软件。本文对材料试验机测控软件的设计思路展开初步的探讨，分为硬件相关部分，界面设计与规划部分 ，鲁棒性讨论部分，灵活性讨论部分，专业性讨论部分 ，并发执行讨论部分 ，开放性讨论部分。

2 试验机软件设计2．1 硬件的相关部分硬件对工业控制软件的开发有着极其重要的影响。此处硬件可以理解为：测控板、控制器等。测控板卡可以分为内置和外置两种 ，内置板卡插在计算机或工控机主板插槽内；外置板卡放在计算机或工控机外部，计算机通过 RS一232、USB或网线进行数据交换控制。控制器式，可以脱离计算机单独使用，也可以和计算机联机，联机时通过 RS一232、USB或网线进行数据交换控制。软件通过调用底层驱动程序对硬件进行操作，不同的硬件，其底层驱动程序接口定义也是不同的，这样就会造成硬件 和软件之问是直接耦合的，即硬件和软件是一一对应的。如果仅仅更换硬件就需要重新开发一款软件 ，那么就十分麻烦了。因此，如果实现软件与硬件之间的“无关性”，那么就可以方便地更换硬件 ，而软件却不需要进行修改或仅仅进行微小修改即可。

实现硬件与软件“无关性”的方法有很多种 ，一是直接修改底层驱动，规范统一的底层驱动程序；二是开发一个底层驱动转译 模块 ，将不 同的底层驱动程序通过底层驱动转译模块规 范为标准 的调用命[收稿日期] 2O12—12—10[作者简介] 卫大朋(1978一)，男，本科，现主要从事试验机测控系统的设计研发工作。

· 47 ·工程与试验令。这两种方法都可以实现硬件与软件的“无关性”，相比较而言，第二种方法更容易实现，因为底层驱动开发者众多，很难统一底层驱动标准，但是软件开发人员却很容易开发一个底层驱动转译模块。

下 面举例演示 (见图 1)(演示软件均为作者开发的软件 STS201 1(Super Tset Sytem 20l1))。

图 1 软件可以选择不同硬件和试验机类型(1)可以选择硬件类型，兼容多种不 同的硬件 ，如试金 PCI一卡通、德国Doli控制器等硬件。配置不同硬件时 ，选择相关设置即可 ，不必针对每种硬件去进行软件设计，实现了软件与硬件的“无关性”。

(2)可以兼容多种试验机类型，如：液压屏显万能试验机、电液伺服万能试验机、电子万能试验机、卧拉试验机专用机等。当用于不同机型的试验机时，选择相关设置即可，软件实现了对多种试验机的兼容 ，即实现了软件与机械部分的“无关性”。

综上所述，硬件与软件“无关性”将直接影响软件的兼容性，而兼容性直接影响试验机软件寿命和适用机型等问题。在设计上实现硬件与软件“无关性”，可以使软件兼容多种硬件 ，适用于多种试验机系统。

2．2 界面的规划设计部分软件界面设计与规划不应仅仅考虑美观，更应该易于操作 ，界面简洁明了。软件界面设计首先要考虑的是用户经常执行的操作，尽量减少鼠标点击次数 ，用最少的操作更快地达到 目的。试验界面要一 目了然 ，功能集约化 ，尽量隐藏使用少 的项 目，不要把所有项目都摆到界面上，否则界面就凌乱不堪。

在合理设计了操作界面后，还需考虑使操作界面美观轻盈，例如具有皮肤切换功能，操作人员可以选择不同风格的界面。

下面举例演示(见图 2、图 3)。

STS2011软件具有界面的皮肤切换功能 ，可 以选择不 同的风格类型。例如 ：图 2是轻盈 的 3D风· 48 ·格界面 ；图 3是厚重 的金属风格界面 ；此外 ，软件还有多种风格可切换，用户可 以设计 自己喜欢 的风格界面，始终给操作者一种新鲜感觉。

图 2 3D风 格的主界 面图 3 金属风格的主界面因此，界面设计既应美观实用 、简洁、人性化 ，同时需 隐藏不必要选项 ，合理合并频繁操作项 。

2．3 软件鲁棒性问题探讨试验机测控软件的鲁棒性问题，即系统的可靠性、稳定性 问题。试验机软件的安全是重要的，试验软件直接控制试验 的所有进程，期间所有 的不可预测的失控状态都应该有保护，宁可试验不进行也不能出危险。试验机测控软件应具有保护机制，简单的保护机制有力值超限保护、位移超限保护等。这些保护仅仅是简单的保护，控制软件还应具有失控超差保护、相关硬件就绪检测保护等。其实，这些保护机制是双面刃，因为保护机制往往也会造成不利于试验进行的情况 。例 如，有些试验进行中出现速度超差情况，试验是允许忽略的，但如果有保护机制 ，即造成试验无法进行 ，这就需要软件开发者充分考虑保护机制，根据实际需要灵活设置。

卫大朋 ，等：材料试验机测控软件设计思路的探讨下面举例演示(见图 4、图 5)。

图 4 超 差保 护的设置图 5 保护设置试验机软件 的可靠性 、稳定性是指软件应具有数据 自动存储功能，保证试验数据可靠，最好具有防掉电数据保护机制，即意外停 电时试验 中的数据依然保存。应有较高的容错机制，针对不同的错误应有提示 ，以便用户查找错误原因。

结论 ：试验机测控软件应具有高度容错功能，并应具有超差保护报警 ，防止试验数据丢失等功能。

2．4 试验机软件需要具有封装性、灵活性本文所指 的试验机测控软件封装性 ，即软件受人为因素干扰较少，所有试验操作一键化设计，即试验员点试验开始后，直至试验结束，都不需要更改操作内容。封装性越高，试验操作就越简单。高度的封装性对于生产线上的用户是很有优势的。

本文所指 的试验机测控软件灵 活性 ，即软件可以根据不同试验的具体要求进行灵活设置，包括试验数据分析、试验数据的修约方式、试验中使用的国际单位、试验过程的控制等。灵活性高的软件，对于科研机构的试验人员是很有优势的。

试验机软件面对的用户是多方面的，因此设计软件时，应充分考虑到封装性和灵活性的统一。实现的方式有很多种，例如：(1)封装成专用软件和通用软件，下节内容就涉及专业性问题，在此不多述。

(2)设置不同的权限，根据不同等级去操作。高权限等级的人员编制封装一个试验方案，低权限等级的人员仅仅调用方案试验即可。

下面举例演示(见图6)。

图 6 试验方案选择2．5 试验机软件专业性问题试验机软件专业性问题是指高度封装专用试验标准，封装中涵括试样信息、试验标准速度及试验进程、试验结束后进行的数据处理、试验报告的输出等。

例如，进行混凝土压缩试验，标准 中明确规定 了试样信息的内容和批量、试验中试验速度要根据试样强度等级进行设定，试验数据修约时还要根据试样尺寸进行不同的计算修约等。这些内容比较零碎，将所有内容封装到一起就是混凝土压缩试验专用软件 。

下面举例演示 (见图 7和图 8)。

图 7 普通混凝土力学性能试验方法专用软件图 8 砌墙砖试验方法专用软件· 49 ·工程与试验在常规软件基础上，对于专用性强的标准，可以封装为快速专用软件，既提高用户试验效率，又便于专用机使用 ，而且仅仅通过软件设计就可 以使常规试验机瞬间变成专用试验机。

2．6 试验机软件并发执行问题随着计算机技术高度发展，推出了多核多线程处理器技术 。通过多核多线程处理器对线程进行序列化设计，更加合理利用多核计算机系统资源优势并发执行试验机软件 。可实现试验控制操作 、试样信息输入 、数据分析同步并发执行 ，互不干扰 。试验中既可以进行数据处理和试样信息的添加修改，又可以在试验 中打开历史试验数 据进行分析 比对 操作。这样为用户节约了时间，同时可以打破顺序操作试验机软件，不受操作步骤限制。

举例演示(见图 9)。

的，应当允许用户按照 自己需求合理地进行二次开发利用。举例演示(见图 10)。

图 l0 选择 网络接 口和二次开发模块STS2011具有二次开发平台(具有 VB6．0应用实例)，用户可自己编制开发软件，通过二次开发平台可以直接访问本软件，获取实时试验数据，并可以选择是否通过二次开发平台直接接管试验控制等。

本软件同时具有标准 网络接 口和专用接 口，方便用户网络数据传输需要。

STS2011同时具有多语言功能，方便不同国家和地区的人员使用 。

图9 试样信息输入界面 3 结束语试验中，可以切换到试样信息界面，进行下一个试样信息输入，或更改现在的试样信息并不影响试验进行，试验过程中可随时分析该次试验采集的试验数据。

试验过程中，可以进行数据处理分析打印，即实现边试验边处理试验结果 ，对于试验 时间长 以及试验量大的用户特别适用 。在试验数据已经足够分析时，不必等到试验结束才出结果，可以在试验进行中立刻进行数据处理。

可在任意时刻打开任意文件进行数据处理与查看曲线。例人 ，可以在试验进行中，打开前一天的试验曲线进行分析，打印并和试验中的即时曲线进行叠加分析对 比。

2．7 试验机软件开放性问题试验机软件开放性问题是指试验机软件是否具有与其他软件进行数据输出的接口、是否允许用户进行二次开发设计、是否支持网络数据交换功能等。

现今的社会是网络化的，封闭的软件是没有生命力· 50 ·综上所述 ，本文分析了设计思路对材料试验机测控软件开发的影响，提出了材料试验机测控软件设计开发时应考虑实现如下功能的观点 ：应尽量做到硬件与软件的“无关性”，软件可兼容更广泛的硬件 ；应尽量做 到设计简洁、界面美 观、人性化；应充分考虑系统鲁棒性问题；应做到封装性与灵活性同时兼备；需考虑专业性，便于设计开发专用软件 ，方便用户 ；需考虑并发性 ，便于同步执行多种操作；需考虑开放性，便于二次开发和联网，多语言支持等 。

参考文献[1] 卫大朋．静态电液伺服试验机测控软件控制命令系统的探讨I-j]．工程与试验，2009，zl：64—66.

E23 张富强，孙玲玲，伊翠香．试验机软件联网方式的探讨I-j]．工程与试验，2009，zl：60—63.