利用labview為風(fēng)機系統(tǒng)控制軟件測試開發(fā)硬件在環(huán)仿真器
概述：使用NI TestStand、LabVIEW實時模塊、LabVIEW FPGA模塊和NI PXI平臺創(chuàng)建用于西門子風(fēng)機控制系統(tǒng)的嵌入式控制軟件發(fā)布的硬件在環(huán)（HIL）測試系統(tǒng)。
由于我們的軟件定期發(fā)布控制器的軟件新版本，我們需要測試軟件，驗證這些軟件將會在風(fēng)力站的環(huán)境下可靠執(zhí)行。在每個軟件發(fā)布時，我們在現(xiàn)場使用軟件之前，需要先在工廠接受性能測試。這個全新的測試系統(tǒng)讓我們能夠自動化這個流程。
從過去系統(tǒng)中學(xué)到的經(jīng)驗
我們之前的測試系統(tǒng)是在10年前開發(fā)的，它基于另一個軟件環(huán)境和PCI數(shù)據(jù)采集板卡。測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和性能無法滿足我們對全新的測試時間和擴(kuò)展性的需求。維護(hù)也十分困難，并且不能自動化完成有效的測試。它還缺乏對測試結(jié)果自動生成文檔和測試的可跟蹤性，不提供所需的遠(yuǎn)程控制功能。此外，過去的HIL測試環(huán)境不支持多核處理，因此我們無法利用新多核處理器的計算能力。
未來系統(tǒng)的決定
在評價可用的技術(shù)之后，我們選擇了LabVIEW軟件和基于PXI的實時現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）硬件，開發(fā)我們?nèi)碌臏y試解決方案。我們相信這個技術(shù)會帶來靈活性和可擴(kuò)展性，滿足我們未來的技術(shù)需求。同時，我們從NI提供的服務(wù)與產(chǎn)品質(zhì)量中，建立了對解決方案的信心。
由于我們在測試內(nèi)部系統(tǒng)中并沒有深入的開發(fā)經(jīng)驗，我們將開發(fā)外包給位于丹麥的CIM Industrial Systems A/S公司。我們選擇CIM Industrial Systems A/S是因為他們具有測試工程能力和歐洲多的LabVIEW認(rèn)證架構(gòu)師。CIM成功開發(fā)了這個項目，我們對得到的服務(wù)感到十分高興。
靈活的實時測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
全新的測試系統(tǒng)通過在LabVIEW實時模塊系統(tǒng)中，運行組件仿真模型，仿真實時風(fēng)機組件的行為，為被測系統(tǒng)提供仿真信號。

圖2：西門子風(fēng)力測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
主計算機包含直觀的LabVIEW用戶圖形界面，能夠方便地通過在面板中移動組件進(jìn)行調(diào)整。Windows操作系統(tǒng)應(yīng)用程序與兩個不兼容實時任務(wù)的外部儀器進(jìn)行通信。

圖3：主計算機具有直觀的LabVIEW用戶圖形界面。
在主計算機上的軟件通過以太網(wǎng)與位于PXI-1042Q機箱中的LabVIEW實時目標(biāo)進(jìn)行通信。LabVIEW實時模塊運行通常包含20到55個并行執(zhí)行的仿真DLL的仿真軟件。這個解決方案能夠調(diào)用使用幾乎所有建模環(huán)境開發(fā)的用戶模型，例如NI LabVIEW控制設(shè)計與仿真模塊、The MathWorks, Inc. Simulink?軟件或是ANSI C代碼。我們仿真循環(huán)的典型執(zhí)行速率是24 ms，為滿足未來處理能力擴(kuò)展需求提供了大量裕量。
用于定制風(fēng)力渦輪協(xié)議和傳感器仿真的FPGA板卡
由于缺少現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，在風(fēng)機中使用的定制通信協(xié)議很多。使用基于NI PXI-7833R FPGA多功能RIO模塊和LabVIEW FPGA模塊，我們能夠與這些協(xié)議進(jìn)行通信并仿真。除了協(xié)議交互之外，我們使用這個設(shè)備仿真磁性傳感器和三相電壓電流仿真。其他的FPGA板卡與NI 9151R系列擴(kuò)展機箱連接，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)通道數(shù)。
全新測試系統(tǒng)的優(yōu)點
相比上一代解決方案有許多優(yōu)點。由于系統(tǒng)的模塊化特性，進(jìn)行改進(jìn)、修改和進(jìn)一步開發(fā)十分簡單。被測系統(tǒng)可以在無需測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)任何變化的情況下進(jìn)行快速替換。遠(yuǎn)程控制功能和系統(tǒng)的簡單復(fù)制讓我們能夠在需要進(jìn)行擴(kuò)展時，靈活地將系統(tǒng)復(fù)制到其他站點。
仿真器為環(huán)境提供了在實驗室中驗證新軟件發(fā)布和測試特殊解決方案的能力。它還給了我們測試我們正在研究的新技術(shù)和新概念的工具。

使用labview、CompactRIO開發(fā)嵌入式渦輪增壓器性能檢測系統(tǒng)
概述：與之前的解決方案相比，使用NI CompactRIO開發(fā)嵌入式渦輪增壓器檢測系統(tǒng)，提供更高的精度、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

我們用基于CompactRIO的嵌入式系統(tǒng)替換了現(xiàn)有的可編程邏輯控制器（PLC）檢測系統(tǒng)，從而提高了控制的精度級別。與之前的PLC解決方案相比，新系統(tǒng)具有多個優(yōu)勢，包括的閥門控制和更的溫度、壓力和轉(zhuǎn)速測量。由于CompactRIO具有更高的性能和穩(wěn)定性，新系統(tǒng)能夠快速地完成例如渦輪增壓器預(yù)備性能檢測和信息分析等功能，從而可以確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
在開發(fā)時間和資源分配方面，需要一個人進(jìn)行硬件設(shè)計兩個月，一個人進(jìn)行軟件開發(fā)三個月以及一個人進(jìn)行調(diào)試和檢測一個月。
基于CompactRIO的全新檢測系統(tǒng)可以測量用于船只引擎驅(qū)動的渦輪增壓器的性能，。天然氣、空氣和汽油的輸入量需要根據(jù)安裝的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)調(diào)節(jié)后的量，渦輪增壓器、渦輪映射和壓縮機映射的效率使用關(guān)于渦輪增壓器的壓力、溫度和速度值進(jìn)行測量。

使用LabVIEW測量內(nèi)燃機氣缸壓力
概述：基于LabVIEW軟件控制的DAQ板卡，開發(fā)出OPTIMIZER——一款靈活、經(jīng)濟(jì)的基于PC的氣缸壓力測量分析系統(tǒng)。

背景
內(nèi)燃機的性能，取決于許多因素。對于給定壓縮比的情況，佳馬力和發(fā)動機扭矩會出現(xiàn)在以下情況：
? 每個氣缸的進(jìn)氣口和進(jìn)氣閥的進(jìn)氣量均達(dá)到大
? 燃料/空氣處于適當(dāng)比例
? 燃料和空氣充分混合
? 調(diào)整點火提前量，避免初始爆震
由于是燃料/空氣混合物的燃燒產(chǎn)生的壓力產(chǎn)生了發(fā)動機的扭矩和動力，所以在發(fā)動機研發(fā)中重要的檢查參數(shù)就是在壓縮和做功沖程中的氣缸壓力大小及其定時。進(jìn)氣歧管的臺架測試是在恒流情況下記錄一定壓降下的氣流情況。但當(dāng)安裝在發(fā)動機上后，進(jìn)氣歧管的氣流就變成了受活塞運動、進(jìn)氣閥面積、氣閥定時和重疊時間以及流道形狀影響的非恒流過程。這些參數(shù)的共同作用，往往會導(dǎo)致多缸發(fā)動機不同氣缸進(jìn)氣差異。
優(yōu)化發(fā)動機性能的步就是設(shè)計進(jìn)氣歧管和氣閥系以大限度的給每一個氣缸提供等量空氣。對于給定的壓縮比和進(jìn)氣口溫度，操作者可以通過測量點火之前壓縮沖程中的氣缸壓力來獲得進(jìn)氣信息。因為油氣混合物的燃燒是一個復(fù)雜的反應(yīng)過程，牽涉到很多氣缸的幾何因素以及其它因素，如油氣混合情況、汽油辛烷值、燃料當(dāng)量比、發(fā)動機溫度、空氣溫度和濕度，以及點火時間等—— 調(diào)整這些參數(shù)，以獲得佳的性能，將是一個相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
通過觀察氣缸壓力測量值以及峰值壓力相對活塞頂死中心（Top-dead-center, TDC）的位置，發(fā)動機技術(shù)人員可以迅速將發(fā)動機調(diào)校到佳性能。由燃燒質(zhì)量分?jǐn)?shù)可見，對于大多數(shù)傳統(tǒng)發(fā)動機而言，如果峰值壓力出現(xiàn)在TDC之后12到15度，并且燃燒發(fā)生在TDC附近的等容階段時，發(fā)動機將表現(xiàn)出佳性能。但在給定壓縮比和燃油辛烷值情況下，為了達(dá)到佳性能所采取的點火提前可能會因為嚴(yán)重的火花爆擊現(xiàn)象而導(dǎo)致氣閥過熱。因此，在性能優(yōu)化過程中，發(fā)動機技術(shù)人員需要檢測TDC之后的10和40度之間火花爆擊的氣缸壓力。如果檢測到爆震，點火提前取消，以避免活塞受損。