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利用labview为风机系统控制软件测试开发硬件在环仿真器
概述：使用NI TestStand、LabVIEW实时模块、LabVIEW FPGA模块和NI PXI平台创建用于西门子风机控制系统的嵌入式控制软件发布的硬件在环（HIL）测试系统。
由于我们的软件定期发布控制器的软件新版本，我们需要测试软件，验证这些软件将会在风力站的环境下可靠执行。在每个软件发布时，我们在现场使用软件之前，需要先在工厂接受性能测试。这个全新的测试系统让我们能够自动化这个流程。
从过去系统中学到的经验
我们之前的测试系统是在10年前开发的，它基于另一个软件环境和PCI数据采集板卡。测试系统体系结构和性能无法满足我们对全新的测试时间和扩展性的需求。维护也十分困难，并且不能自动化完成有效的测试。它还缺乏对测试结果自动生成文档和测试的可跟踪性，不提供所需的远程控制功能。此外，过去的HIL测试环境不支持多核处理，因此我们无法利用新多核处理器的计算能力。
未来系统的决定
在评价可用的技术之后，我们选择了LabVIEW软件和基于PXI的实时现场可编程门阵列（FPGA）硬件，开发我们全新的测试解决方案。我们相信这个技术会带来灵活性和可扩展性，满足我们未来的技术需求。同时，我们从NI提供的服务与产品质量中，建立了对解决方案的信心。
由于我们在测试内部系统中并没有深入的开发经验，我们将开发外包给位于丹麦的CIM Industrial Systems A/S公司。我们选择CIM Industrial Systems A/S是因为他们具有测试工程能力和欧洲多的LabVIEW认证架构师。CIM成功开发了这个项目，我们对得到的服务感到十分高兴。
灵活的实时测试系统体系结构
全新的测试系统通过在LabVIEW实时模块系统中，运行组件仿真模型，仿真实时风机组件的行为，为被测系统提供仿真信号。
图2：西门子风力测试系统体系结构
主计算机包含直观的LabVIEW用户图形界面，能够方便地通过在面板中移动组件进行调整。Windows操作系统应用程序与两个不兼容实时任务的外部仪器进行通信。
图3：主计算机具有直观的LabVIEW用户图形界面。
在主计算机上的软件通过以太网与位于PXI-1042Q机箱中的LabVIEW实时目标进行通信。LabVIEW实时模块运行通常包含20到55个并行执行的仿真DLL的仿真软件。这个解决方案能够调用使用几乎所有建模环境开发的用户模型，例如NI LabVIEW控制设计与仿真模块、The MathWorks, Inc. Simulink®软件或是ANSI C代码。我们仿真循环的典型执行速率是24 ms，为满足未来处理能力扩展需求提供了大量裕量。
用于定制风力涡轮协议和传感器仿真的FPGA板卡
由于缺少现有标准，在风机中使用的定制通信协议很多。使用基于NI PXI-7833R FPGA多功能RIO模块和LabVIEW FPGA模块，我们能够与这些协议进行通信并仿真。除了协议交互之外，我们使用这个设备仿真磁性传感器和三相电压电流仿真。其他的FPGA板卡与NI 9151R系列扩展机箱连接，进一步提高了系统通道数。
全新测试系统的优点
相比上一代解决方案有许多优点。由于系统的模块化特性，进行改进、修改和进一步开发十分简单。被测系统可以在无需测试系统体系结构任何变化的情况下进行快速替换。远程控制功能和系统的简单复制让我们能够在需要进行扩展时，灵活地将系统复制到其他站点。
仿真器为环境提供了在实验室中验证新软件发布和测试特殊解决方案的能力。它还给了我们测试我们正在研究的新技术和新概念的工具。
使labview用于电厂保护的发电机综合数据采集与分析装置
概述：采用NI 的LabVIEW 和CompactRIO 硬件平台实现了水轮发电机的数据采集及分析装置各个装置通过以太网将相应的数据和故障分析的结果传输到监控中的服务器上。
应用方案：
水轮发电机侧装配一套数据采集及分析装置，各个装置通过以太网将相应的数据和故障分析的结果传输到监控中的服务器上，整个系统主要包括三个部分：
1. 采用工业控制计算机作为，监控中心的存储以及监控服务器
2. 采用NI 公司的实时嵌入式处理器、FPGA模块、采集卡组成高速数据采集及分析装置
3. 采用相应的传感器对相关的电测量和非电量进行采集，通过前端信号处理模块处理之后送到高速数据采集及分析装置的采集卡，以作为后续存储与分析的信号输入。
投放市场的必要性
发电厂的机组故障录波器基本上都没有使用，老式的故障录波器也正是要更新换代的时候，而且随着国民经济的快速增长，电力的需求越来越紧张，电网的建设步伐也在加快，电力系统故障录波器作为系统事故分析不可缺少的组成部分，市场的需求正在日益的增加。
使用NI 的硬件提高开发速度
CompactRIO硬件的高可靠性，实时处理器的，以及FPGA的并行高速计算能力以及LabVIEW的信号处理能力和便捷开发为本装置的研制提供了一个比较合适的软硬件平台。
我们使用 NI LabVIEW 与 NI TestStand 开发灵活的软件架构，以解决目前及未来的测试需求。这套软件的功能众多，能够测试不同版本的产品，以及开放式与封闭式硬件。使用 NI TestStand，我们可以利用商业可用的测试执行功能来节省开发时间。
使用定制化的操作界面，操作员可以登陆、载入选出的测试序列，然后监控测试过程。界面也会提供即时资料更新给操作员、生成测试报告，然后将所有的测试资讯记录到资料库中，供日后分析之用。我们在 LabVIEW 中撰写个别的测试，这也可以节省开发时间，因为我们拥有庞大的函数库可以测量、与硬件连接、分析结果，以及显示。通过模块化操作界面进行序列控制，并将其与个别测试模块分开，我们便能将开发的成果使用于更多有类似测试需求的产品上。以统一的格式记录所有的数据，我们的研发与生产工程师就能进行分析并找出趋势，并制作生产收益的报告。他们也会使用数据分析失败原因，并在设备制造的过程中找出待改进之处。记录中拥有所有的测试资料，包含使用的序列、参数、测试仪器的校正日期、测试时间，以及产品的通过 / 失败状态。
NI TestStand 成果斐然
新的功能测试系统协助我们在紧迫的时间压力下完成工作，将新产品的设计从概念阶段带入制造阶段。NI TestStand 为我们的 LabVIEW 测试模块制造了一个模块化、可重复使用的测试架构，NI TestStand 对我们来说非常实用。从的角度来看，我们现在可以在的短时间内就开发完成测试系统，因为与软硬件开发有关的大部分风险都被移除了。我们初期的训练投资成本也因为开发这个的时间缩短，而且收回了成本。在未来的开发中，因为我们的工程师已经习惯使用这些工具，所以我们预期开发的时间会缩短 30 %。
监控系统包括了车载设备(on-board equipment)、1 个无线(off-board) 伺服器、电脑与无线网路设备。机器铲的车载设备包括：
加上NI cRIO-9014 - 8 槽式机箱的CompactRIO 系统
供振动量测用的NI 9233 模组
供动态应变量测用的NI 9237 模组
提供、高解析度转速测定资料的NI 9422 模组
提供机器铲控制系统补偿讯号的NI 9205 模组
装在机器铲主要旋转元件(马达与齿轮箱传动装置) 上的压电加速度计
装在机器铲主要结构元件上的应变计
主马达上的增量编码器
无线网路设备
电力滤波设备
车载的CompactRIO系统需要加速度计、编码器与应变计同时提供信号。振动与应变信号持续受到监控，并与设定的警报值做比较，在问题产生时可以抢先通报。如果发生警报时，信号会以使用者定义的间隔定期储存。发生这种状况时，CompactRIO平台的监控应用可以寻找佳的分析量测时段，并佳化信号杂讯比。运用本法，资料会定期以预设的间隔储存，以控制终的机械改变，而发生突发事件时资料也会记录下来。碰到以上2种状况时，机器铲控制系统的补偿信号会储存起来供参考之用，并提高主动校正的可能性。
CompactRIO模块
涡轮增压器性能中重要的变量包含温度、压力和转速。系统组件包含多个NI C系列模块，包括NI 9217 RTD模拟输入模块测量电阻温度传感器（RTD）温度、NI 9211热电偶输入模块测量热电偶温度、NI 9203数据采集模块测量压力和电流、NI 9423漏极数字输入模块测量转速。此外，还采用了NI 9265同步更新模拟输出模块作为系统和模拟输出值的外部接口，NI 9425漏极数字输入模块和NI 9476源数字输出模块用于数字I/O值。检测系统由系统操作员通过用户界面进行控制。监视外部系统使得用户可以控制和管理整个系统。
结论
涡轮增压器是车辆引擎的重要部分，其性能直接影响整个引擎的性能。对涡轮增压器性能进行适当的测试是确保终产品质量的关键步骤。以前的PLC系统无法提供所需的精度。使用基于CompactRIO的全新检测系统替换PLC系统节省了空间，并且提供了更高的精度、更高的分辨率和更好的性能。此外，由于系统开发员熟悉CompactRIO的开发方法，可以在短时间内让系统开始运行，这样节省了时间和开发资源。
使用LabVIEW FPGA和CompactRIO开发伺服控制系统
概述：利用NI LabVIEW FPGA 模块和CompactRIO 系统开发出世界上台在连续旋转式磁盘上进行三维全息数字数据存储的伺服控制系统。
全息数字数据存储（Holographic digital data storage，简称HDDS）技术是光学存储领域里有前景的新兴技术之一。传统的数据存储技术，是把单的比特信息存储为介质表面的磁或光变量，正在接近其物理的极限。然而，全息存储技术可以使数据的传输速率加速到10 亿比特每秒，把访问时间降低到几十微秒，同时将数据的存储密度增加到理论的大值，即1 万亿比特每立方厘米。
通过在存储介质的整个三维空间上编码数据，并且利用称为页的大容量并行存储块来进行记录和恢复，全息数据存储技术突破了传统二维技术（如DVD）的限制。
利用CompactRIO 对Daewoo HDDS 系统进行原型验证
我们的H D D S 原型包括两个主要的子系统：一个基于N ICompactRIO三百万门的FPGA 系列模块的电光运动控制系统和一个基于Xilinx 公司八百万门的FPGA 电路板的视频解码系统。CompactRIO 系统控制着一个线性电机、一个步进电机、一个电流镜和一个CMOS 相机。每一个运动控制环都要求的控制，所以我们利用反馈信号来控制和检测数据。不同于传统的计算型电路板，CompactRIO 系统使我们可以利用NI 公司的LabVIEWFPGA模块来定制脉冲发生器的时序，其精度可达到一个FPGA时钟周期。为了避免滑动，我们通过创建定制的用于加速和减速的数学函数，开发了复杂的电机控制算法。我们为三种类型的电机分别设计了驱动电路，并把它们连接到CompactRIO 的输入/ 输出模块上。除了运动控制，CompactRIO 还与用于视频解码的FPGA 电路板通信，该电路板是使用我们自有的用于视频恢复和CMOS相机控制的信号处理技术开发的。前端MPEG解码器积累在缓存中的数据量随速度变化很大，CompactRIO 还通过检查其变化来控制数据的传输速率。
透过LabVIEW，我们可量测香蕉的电容而决定水果的成熟度。而且平行电容板之间的距离，将高度影响量测结果。后我们发现，若电容板之间达4公分将可产生正确的结果。电容与电压量测作业，既且不会损坏水果，实为合适的量测技术
使用LabVIEW 与NI CompactDAQ 测试小型牵引机的噪音与振动
概述：使用LabVIEW and NI CompactDAQ模组架构的可携式资料撷取系统记录测试参数并且根据受测的单元与组态产生报告。
我们选择LabVIEW 架构的可携式DAQ 系统，且NI CompactDAQ 模组可轻松携带至户外测试场地。系统将记录测试参数，并根据受测单元与组态产生报告。另外，我们也可重新设定系统，以用于如振动量测的其他应用。
LabVIEW 图形化程式设计的特性，让我们可轻松学习，且软体亦可无限制客制化。因为如此，我们功能以NI 软体工程师撰写的程式迅速上手，再针对自己的需求客制化其输入与输出，针对各个特定测试产生所需的报表。
牵引机噪音满足多项排放标准，而为保护使用者所订定的引擎噪音也有多种规范。售往欧洲的牵引机，先通过完整的测试，除了表明该设备已符合特定的欧洲标准，并需标示其他测试中的声音功率强度。这些规范可避免机器损害使用者的听力，且若人体长期暴露于高噪音与高振动的环境中，往往会对身体造成不良的影响。
声音功率量测
适用于声音功率的LabVIEW 参考函式库VI，加上NI Sound and Vibration Measurement Suite，可让我们按照ISO-3744 的标准，透过声源周围的麦克风阵列，而计算出声音功率。声音功率代表由声源所发出的声音能量强度，并可用于大多数的环境噪音测试作业。在受测声源周围，排列出既定几何图案的麦克风阵列，即可进行量测作业。我们将麦克风所测得的声压强度(dB ref 20 µPa) 加以平均，随即得出声音功率强度(dB ref 1 pW)。
此标准另说明麦克风几何形式的大小与形状，还有修正背景噪音的方式。在计算总声音功率强度之前，我们平均表面区域的声压强度，以获得表面的平均分数倍频频谱。在得出表面的平均分数(Octave) 频谱之后，即可测定全部的声音功率强度。声音强度的量测结果，可透过各个频带(Band) 中的声音强度，呈现为总强度或分数倍频频谱。我们使用内建的参照函式库VI，并由NI 工程师协助使用LabVIEW，客制化声音功率的量测程式。
测试场地
我们于草地上建造半径13 公尺的户外水泥测试地。每6 个麦克风为1 组阵列，并安装于三脚架上，且其中2 组三脚架约为518 公分(17 英尺) 高。为了设置测试作业，我们使用自己设计的容器安装并保护的脚架、连接线、麦克风、笔记型电脑，与测试小桌。我们共设置6 组麦克风脚架，并有连接线将各组麦克风连至DAQ 机箱。完成参考量测以校准系统之后，随即开始测试。
最近来访记录
