论文部分内容阅读
【摘 要】 首先，简单介绍了1000MW水轮发电机推力轴承试验中采用的测控系统，然后结合实例，从概念、原理、实现方式等方面对多线程技术的应用进行了分析。
【关键词】 推力轴承试验;测控系统;多线程技术
引言：
随着各方面用电需求的骤增，1000MW水轮发电机研究越来越受重视，作为其中的关键，推力轴承极为重要，在制造试验中，为准确获得各项参数，使其质量及性能有所保证，经常需使用先进的测控系统，多线程技术可提高芯片的处理能力，在测控软件开发中起着重要作用，进而能够为推力轴承试验提供必要的数据信息，以达到提高系统工作效率的目的。
1 微机测控系统
在当前信息化时代，计算机技术应用极为广泛，几乎每一个领域都有涉及，微机测控系统是1000MW水轮发电机推力轴承试验中的重要组成部分，即以计算机技术为核心，将多线程技术应用于软件的开发，从而使硬件资源得到充分利用，以提高测试的可靠性，此处采用LabWindows/CVI作为软件开发平台。系统硬件主要包括传感器、单片机、数据采集卡、信号调理模块、VXI总线数采系统、接口转换装置等，测试对象较为复杂，涉及推力轴承的性能、温度、转速、压力、荷载等，为提高测试结果的准确度，引进了诸多先进设备，并与计算机之间建立了以太网、MXI-2等通讯方式。
2 多线程技术分析
2.1含义及应用原理
在计算机领域，进程指的是系统执行中的某段具有独立性质的程序，是一个有特定地址空间的实体，在进行某项操作时，需依靠相应的线程作为基础，所以，线程指的是系统运行中的程序调度单位，能够独立执行进程地址空间内的代码，在单个程序中，多个线程能够同时运行的技术，即多线程技术。
就Windows系统而言，在实际操作中，可实现多个应用程序的同时运行，关键在于多个线程能否同时执行代码，为避免出现混乱，每个线程都有属于自己的CPU时间，只在此范围内运行，时间结束后，线程随即停止工作;有另外的线程开始执行代码，即为线程切换。使用多线程技术，可将代码任务进行分解，由主线程和其他辅助线程同时执行任务，进行数据采集、存储，网络访问等工作。所以，为提高CPU的运行效率，经常会使用多线程技术。
2.2多线程的实现方式
本文在设计测控系统软件时，选用的是由美国NI公司研发、以ANSIC为核心的LabWindows/CVI平台，能够提供大量的功能函数，关于多线程的实现方式，主要有以下几种：
①线程池方式
即线程的容器，通常使用CmtNewThreadPool（）函数创建，线程函数是指利用线程调度函数传至线程池的执行函数，原型不受限制，可做任何命名。当线程结束时，为减少系统资源的消耗，需借助注销函数释放线程池的资源。
②异步定时器方式
即以Windows多媒体定时器为主要工具，在指定时间间隔点调用线程函数的方式，在等时间间隔执行任务中应用较多。异步定时器的创建尤为关键，相关函数为：int CVICALLBACK NewAsyncTimer（double interval， int count， int initialState， void* callbackFunction ，void *callbackDat）。然后将线程函数传至NewAsyncTimer函数，设置间隔时间即可。
③timer定时器方式
Timer定时器是该软件系统中的一个控件，有着和异步定时器相近的执行效果，且具有独立性，可等间隔循环启动其回调函数，其不足之处在于，优先级偏低，加上主线程对其影响较大，一旦遇到有严格要求的时间间隔，便很不适用，所以常被忽略。
④ Windows SDK
在系统中，Windows SDK 也能够提供与多线程相关的函数，常被定义在winbase.h文件中，导入库为kernel.lib文件，多借助CreateThread函数完成新线程的创建，Resume Thread函数表示线程的继续执行，SuspendThread函数及TeminateThread函数则分别表示线程的暂停和终止。须注意的是，某些函数可能在SDK、windows中都有定义，需要正确使用，否则极易出现编译错误。
3 多线程技术在1000MW水轮发电机推力轴承试验中的应用
某地进行1000MW水轮发电机的研制，在2013年8月完成了推力轴承这项关键技术的制造，额定荷载高达50MN，包括两种结构：①钨金瓦结构，单瓦面积为4400cm2;②塑料瓦结构，采用250吨的弹性油箱，单瓦面积为4150cm2。为保证其性能、质量良好，引进了采用多线程技术的测控系统，对其展开了试验。该试验在开发多线程程序时，结合系统任务要求，综合实用性、安全性、准确性等因素考虑，最终选择了线程池方式，通过线程池的创建，对将要执行的线程函数进行调用。
关于测试任务的分配，首先，在主函数中创建线程池，其中仅有一个独立于主函数之外的线程函数，由系统时间显示，有效避免了程序不响应的状况发生。其次，在采集轴承的转速、温度和荷载时，创建包含了两个线程函数的新程池，两个函数分别用于测试转速荷载与温度。因是并行采集形式，设备内部模块不支持，所以设置了硬件的占用和释放标志。接着创建第三个线程池，包含以太网通讯程序、RS-232中断程序，以及数据采集卡等函数，且皆有各自相适应的设备，故而虽在同一个线程池中，彼此并不影响。
任务分配结束后，因多个线程共同运行，可充分利用硬件资源，同时也有一定的风险，主要体现在：不同的线程内，可能出现两个线程同时访问数据的状况，甚至数据会被改写，因此，为确保逻辑的正确性，必须做好各种变量的保护工作，该系统在几种保护机制中，选择了线程队列机制，使得读写数据线程都比较畅通，大大提高了数据传输的安全性。
采用单线程测控系统时，任务大都是按照顺序执行的，要完成所有数据的采集，大约需要6—7分钟，而且如果任务结束前出现无法响应的情况，极易造成安全隐患。而使用多线程技术，多项任务的执行具有独立性，不但安全性有所提升，而且试验速度更快，较以前缩短了4—5分钟，顺利地完成了各项试验。
4 结束语
1000MW水轮发电机的研制成功具有重大现实意义，作为其中的关键部分，推力轴承的作用不言而喻，在对其各项参数进行测试时，多线程技术在利用硬件资源、提高CPU运行效率等方面发挥着重要作用，值得推广应用。
参考文献：
[1]孙凯，李淑钰，祖宇聪.多线程技术在1000MW水轮发电机推力轴承试验上的应用[J].大电机技术，2011，22（6）：146-147
【关键词】 推力轴承试验;测控系统;多线程技术
引言：
随着各方面用电需求的骤增，1000MW水轮发电机研究越来越受重视，作为其中的关键，推力轴承极为重要，在制造试验中，为准确获得各项参数，使其质量及性能有所保证，经常需使用先进的测控系统，多线程技术可提高芯片的处理能力，在测控软件开发中起着重要作用，进而能够为推力轴承试验提供必要的数据信息，以达到提高系统工作效率的目的。
1 微机测控系统
在当前信息化时代，计算机技术应用极为广泛，几乎每一个领域都有涉及，微机测控系统是1000MW水轮发电机推力轴承试验中的重要组成部分，即以计算机技术为核心，将多线程技术应用于软件的开发，从而使硬件资源得到充分利用，以提高测试的可靠性，此处采用LabWindows/CVI作为软件开发平台。系统硬件主要包括传感器、单片机、数据采集卡、信号调理模块、VXI总线数采系统、接口转换装置等，测试对象较为复杂，涉及推力轴承的性能、温度、转速、压力、荷载等，为提高测试结果的准确度，引进了诸多先进设备，并与计算机之间建立了以太网、MXI-2等通讯方式。
2 多线程技术分析
2.1含义及应用原理
在计算机领域，进程指的是系统执行中的某段具有独立性质的程序，是一个有特定地址空间的实体，在进行某项操作时，需依靠相应的线程作为基础，所以，线程指的是系统运行中的程序调度单位，能够独立执行进程地址空间内的代码，在单个程序中，多个线程能够同时运行的技术，即多线程技术。
就Windows系统而言，在实际操作中，可实现多个应用程序的同时运行，关键在于多个线程能否同时执行代码，为避免出现混乱，每个线程都有属于自己的CPU时间，只在此范围内运行，时间结束后，线程随即停止工作;有另外的线程开始执行代码，即为线程切换。使用多线程技术，可将代码任务进行分解，由主线程和其他辅助线程同时执行任务，进行数据采集、存储，网络访问等工作。所以，为提高CPU的运行效率，经常会使用多线程技术。
2.2多线程的实现方式
本文在设计测控系统软件时，选用的是由美国NI公司研发、以ANSIC为核心的LabWindows/CVI平台，能够提供大量的功能函数，关于多线程的实现方式，主要有以下几种：
①线程池方式
即线程的容器，通常使用CmtNewThreadPool（）函数创建，线程函数是指利用线程调度函数传至线程池的执行函数，原型不受限制，可做任何命名。当线程结束时，为减少系统资源的消耗，需借助注销函数释放线程池的资源。
②异步定时器方式
即以Windows多媒体定时器为主要工具，在指定时间间隔点调用线程函数的方式，在等时间间隔执行任务中应用较多。异步定时器的创建尤为关键，相关函数为：int CVICALLBACK NewAsyncTimer（double interval， int count， int initialState， void* callbackFunction ，void *callbackDat）。然后将线程函数传至NewAsyncTimer函数，设置间隔时间即可。
③timer定时器方式
Timer定时器是该软件系统中的一个控件，有着和异步定时器相近的执行效果，且具有独立性，可等间隔循环启动其回调函数，其不足之处在于，优先级偏低，加上主线程对其影响较大，一旦遇到有严格要求的时间间隔，便很不适用，所以常被忽略。
④ Windows SDK
在系统中，Windows SDK 也能够提供与多线程相关的函数，常被定义在winbase.h文件中，导入库为kernel.lib文件，多借助CreateThread函数完成新线程的创建，Resume Thread函数表示线程的继续执行，SuspendThread函数及TeminateThread函数则分别表示线程的暂停和终止。须注意的是，某些函数可能在SDK、windows中都有定义，需要正确使用，否则极易出现编译错误。
3 多线程技术在1000MW水轮发电机推力轴承试验中的应用
某地进行1000MW水轮发电机的研制，在2013年8月完成了推力轴承这项关键技术的制造，额定荷载高达50MN，包括两种结构：①钨金瓦结构，单瓦面积为4400cm2;②塑料瓦结构，采用250吨的弹性油箱，单瓦面积为4150cm2。为保证其性能、质量良好，引进了采用多线程技术的测控系统，对其展开了试验。该试验在开发多线程程序时，结合系统任务要求，综合实用性、安全性、准确性等因素考虑，最终选择了线程池方式，通过线程池的创建，对将要执行的线程函数进行调用。
关于测试任务的分配，首先，在主函数中创建线程池，其中仅有一个独立于主函数之外的线程函数，由系统时间显示，有效避免了程序不响应的状况发生。其次，在采集轴承的转速、温度和荷载时，创建包含了两个线程函数的新程池，两个函数分别用于测试转速荷载与温度。因是并行采集形式，设备内部模块不支持，所以设置了硬件的占用和释放标志。接着创建第三个线程池，包含以太网通讯程序、RS-232中断程序，以及数据采集卡等函数，且皆有各自相适应的设备，故而虽在同一个线程池中，彼此并不影响。
任务分配结束后，因多个线程共同运行，可充分利用硬件资源，同时也有一定的风险，主要体现在：不同的线程内，可能出现两个线程同时访问数据的状况，甚至数据会被改写，因此，为确保逻辑的正确性，必须做好各种变量的保护工作，该系统在几种保护机制中，选择了线程队列机制，使得读写数据线程都比较畅通，大大提高了数据传输的安全性。
采用单线程测控系统时，任务大都是按照顺序执行的，要完成所有数据的采集，大约需要6—7分钟，而且如果任务结束前出现无法响应的情况，极易造成安全隐患。而使用多线程技术，多项任务的执行具有独立性，不但安全性有所提升，而且试验速度更快，较以前缩短了4—5分钟，顺利地完成了各项试验。
4 结束语
1000MW水轮发电机的研制成功具有重大现实意义，作为其中的关键部分，推力轴承的作用不言而喻，在对其各项参数进行测试时，多线程技术在利用硬件资源、提高CPU运行效率等方面发挥着重要作用，值得推广应用。
参考文献：
[1]孙凯，李淑钰，祖宇聪.多线程技术在1000MW水轮发电机推力轴承试验上的应用[J].大电机技术，2011，22（6）：146-147