NILabVIEW解密,沈阳飞机设计研究所利用LabVIEW开发

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。

使用 NI TestStand、LabVIEW 与 PXI 开发植入式助听器测试系统
概述：使用 NI LabVIEW、PXI 电脑式仪器与 NI TestStand，建立一套自动化测试系统，能以 70% 的开发时间提供更多更灵活的功能。
我们针对内部研发使用了新的 PXI 架构功能测试系统，从电路板到组装完成的产品，测试了 8 种不同的应用。我们也使用这套系统在公司内部以及不同的代工厂中进行生产测试。系统需要执行众多的动作，包括捕捉、储存与分析 5 MHz 信号的波形，将电力与资料穿越皮肤，传送到植入物中。我们使用声音测量、电压参数测量、在不同负载情况下的电流测量，同时通过数字 I / O及 GPIB与外部设备沟通。我们使用 USB 通讯设备来控制定制电路板上的继电器、开关与其他的硬件。系统也能够准确调整共振电路并测试 I2C 通讯。系统会自动生成测试报告，同时通过网络进行存贮，供日后统计分析之用。

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。

使用LabVIEW 建构非侵入式技术而测得水果成熟度
概述：NI LabVIEW可找出平行板电容器双板之间的佳距离。

因为农业的原料与后农产品均需达到相同品质，所以在采收前后了解水果的品质与成熟度格外重要。但是一般果农难以确实得知水果的成熟度，特别是果色与成熟度无关的水果。虽然或果农可以看出水果成熟度，但也无法因应大量采收的水果。因此我们需要稳定、快速、非侵入式的技术，测得水果的物理属性而进一步了解水果的品质与其成熟度。只要能且自动分类水果的成熟度，就能进一步让农业升级，并造福超级市场的消费者。举例来说，若能根据采收条件而系统性的了解水果成熟度，就能让消费者进一步判断水果品质。
大多数的传统方式均具有破坏性，而无法大量应用于实务中。某些方式则透过硬度计(Penetrometer) 或冲击力，测得水果的硬度。另可量测与成熟度相关的参数或化学物含量，如pH 酸碱值、可滴定酸度(Titratable acidity，TA)、可溶性固态物(Soluble-solid，SS) 含量、乙烯(Ethylene) 含量等。若要量测这些化学值与参数，往往侵入水果再应用复杂的分析技术，如气液相层析(Gas - Liquid Chromatography (GLC) 与滴定法(测酸度)。
但近出现了非侵入式的水果成熟度检测法。这些方法包含核磁共振(NMR) 与质子共振(PMR)，可了解可溶性固态物的含量；机器视觉系统则可减测水果果皮的颜色；音讯系统则可测出水果硬度。但是这些方式仍有潜在问题，如NMR 与PMR 均为位的设备，且水果颜色不一定与其成熟度相关。
使用LabVIEW 与DAQ 监控人体于动态平台上的摆动
概述：使用NI LabVIEW软体搭配NI资料撷取(DAQ)硬体建构平台，其表面具备122组应力感测电阻器(FSR)并能以200 Hz进行取样，以量测人体摆动与平衡的控制情形。

人体即使在直立时，亦需随时保持着稳定性。人体整合多种机制，才能避免身体在静、动态的条件下跌倒。测力板(Force platform) 与Stabilogram 均为量测、量化人体平衡度的标准。另根据时间概念而搜集压力中心(COP)，以呈现姿势控制的结果。基本上是以表面支撑人体中心，再垂直投射相关应力。主机电脑将根据FSR 的讯号而执行一系列的计算作业，以取得COP (如图1)。

图1. 负责计算人体足部摆动的程式图区块
大多数的姿势与平衡计量技术，均是主动操作姿势或平衡状态，再计算出人体的反应。在此系统中，我们是让人体于不稳定的支撑表面上保持平衡，达到自我反应的效果。若让人体站在可移动的支撑表面上，亦可达到相同的变数。针对任何测试点，我们的平台可达到不同方向的平衡紊乱(如图2)。
在衔接仪器之后，此平台可随时追踪人体COP 的移动，再显示各种状态下的人体稳定程度。此时如BOSU Balance Trainer 的动态表面就极其重要，可完整补偿姿势控制器统，而模拟动态条件。与仅能模拟静态条件的静态平台相较，动态表面更能呈现病理学方面的问题。
仪器控制
此坚固平台的直径为635 mm，非平面的圆顶直到动态平台之处均为柔软材质(如图2)。另有薄薄一层FSR 排列为阵列，固定于平台之上。我们另于平台之上安装感测器，以捕捉不同的站立姿势，并达到更大的仪控面积(如图2)。此系统好能尽量减少各种限制。