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 %。
使用CompactRIO、labview 平台监控露天矿场使用的机器铲
概述:使用NI CompactRIO平台与NI LabVIEW软体来创造的客制化振动与压力连续监控系统。
露天矿场使用的机器铲是大型、活动式、非静止的机器,用来装载卡车,将矿石运送到加工厂。通常机器铲与卡车的数量比例约为1 比12,所以机器铲若发生意外的停工,便会对产量造成直接的影响,所以机器铲被视为关键性的机器。
习惯上来说,要为这种机器铲进行状态监控与预测性技术是很困难的,这是因为缺乏足够的分析运算法与设备,而且环境太过恶劣。普通设备的传统振动分析(旋转机器进行预测性维修的主要工具) 是根据傅叶尔转换来执行的,傅叶尔转换会假设旋转速度不变。这对机器铲来说是不够的,所以便使用另1 种方法。
因为急需从回应式、预防式的维修策略转变成预测式、主动式的策略,所以便开发了SiAMFlex 这种弹性监控系统(Advanced System for Flexible Monitoring)。原先是智利Concepción 大学Pedro Saavedra 教授所进行的计画,目的是要为机器铲的振动信号发展出适当的振动分析运算法。等到运算法发展完毕之后,下一步就是执行SiAMFlex 做为连续监控系统的核心。现在SiAMFlex 是由CADETECH 公司支援并持续更新,以维持完整的机械结构资产完整管理与分析工具。
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
NILabVIEW编程,密云推荐LabVIEW开发
更新时间:2022-11-01 06:52:06