使labview用于電廠保護(hù)的發(fā)電機(jī)綜合數(shù)據(jù)采集與分析裝置
概述:采用NI 的LabVIEW 和CompactRIO 硬件平臺實(shí)現(xiàn)了水輪發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)采集及分析裝置各個裝置通過以太網(wǎng)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和故障分析的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中的服務(wù)器上。
應(yīng)用方案:
水輪發(fā)電機(jī)側(cè)裝配一套數(shù)據(jù)采集及分析裝置,各個裝置通過以太網(wǎng)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和故障分析的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中的服務(wù)器上,整個系統(tǒng)主要包括三個部分:
1. 采用工業(yè)控制計算機(jī)作為,監(jiān)控中心的存儲以及監(jiān)控服務(wù)器
2. 采用NI 公司的實(shí)時嵌入式處理器、FPGA模塊、采集卡組成高速數(shù)據(jù)采集及分析裝置
3. 采用相應(yīng)的傳感器對相關(guān)的電測量和非電量進(jìn)行采集,通過前端信號處理模塊處理之后送到高速數(shù)據(jù)采集及分析裝置的采集卡,以作為后續(xù)存儲與分析的信號輸入。
投放市場的必要性
發(fā)電廠的機(jī)組故障錄波器基本上都沒有使用,老式的故障錄波器也正是要更新?lián)Q代的時候,而且隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長,電力的需求越來越緊張,電網(wǎng)的建設(shè)步伐也在加快,電力系統(tǒng)故障錄波器作為系統(tǒng)事故分析不可缺少的組成部分,市場的需求正在日益的增加。
使用NI 的硬件提高開發(fā)速度
CompactRIO硬件的高可靠性,實(shí)時處理器的,以及FPGA的并行高速計算能力以及LabVIEW的信號處理能力和便捷開發(fā)為本裝置的研制提供了一個比較合適的軟硬件平臺。
使用 NI TestStand、LabVIEW 與 PXI 開發(fā)植入式助聽器測試系統(tǒng)
概述:使用 NI LabVIEW、PXI 電腦式儀器與 NI TestStand,建立一套自動化測試系統(tǒng),能以 70% 的開發(fā)時間提供更多更靈活的功能。
我們針對內(nèi)部研發(fā)使用了新的 PXI 架構(gòu)功能測試系統(tǒng),從電路板到組裝完成的產(chǎn)品,測試了 8 種不同的應(yīng)用。我們也使用這套系統(tǒng)在公司內(nèi)部以及不同的代工廠中進(jìn)行生產(chǎn)測試。系統(tǒng)需要執(zhí)行眾多的動作,包括捕捉、儲存與分析 5 MHz 信號的波形,將電力與資料穿越皮膚,傳送到植入物中。我們使用聲音測量、電壓參數(shù)測量、在不同負(fù)載情況下的電流測量,同時通過數(shù)字 I / O及 GPIB與外部設(shè)備溝通。我們使用 USB 通訊設(shè)備來控制定制電路板上的繼電器、開關(guān)與其他的硬件。系統(tǒng)也能夠準(zhǔn)確調(diào)整共振電路并測試 I2C 通訊。系統(tǒng)會自動生成測試報告,同時通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行存貯,供日后統(tǒng)計分析之用。
監(jiān)控系統(tǒng)包括了車載設(shè)備(on-board equipment)、1 個無線(off-board) 伺服器、電腦與無線網(wǎng)路設(shè)備。機(jī)器鏟的車載設(shè)備包括:
? 加上NI cRIO-9014 - 8 槽式機(jī)箱的CompactRIO 系統(tǒng)
? 供振動量測用的NI 9233 模組
? 供動態(tài)應(yīng)變量測用的NI 9237 模組
? 提供、高解析度轉(zhuǎn)速測定資料的NI 9422 模組
? 提供機(jī)器鏟控制系統(tǒng)補(bǔ)償訊號的NI 9205 模組
? 裝在機(jī)器鏟主要旋轉(zhuǎn)元件(馬達(dá)與齒輪箱傳動裝置) 上的壓電加速度計
? 裝在機(jī)器鏟主要結(jié)構(gòu)元件上的應(yīng)變計
? 主馬達(dá)上的增量編碼器
? 無線網(wǎng)路設(shè)備
? 電力濾波設(shè)備
車載的CompactRIO系統(tǒng)需要加速度計、編碼器與應(yīng)變計同時提供信號。振動與應(yīng)變信號持續(xù)受到監(jiān)控,并與設(shè)定的警報值做比較,在問題產(chǎn)生時可以搶先通報。如果發(fā)生警報時,信號會以使用者定義的間隔定期儲存。發(fā)生這種狀況時,CompactRIO平臺的監(jiān)控應(yīng)用可以尋找佳的分析量測時段,并佳化信號雜訊比。運(yùn)用本法,資料會定期以預(yù)設(shè)的間隔儲存,以控制終的機(jī)械改變,而發(fā)生突發(fā)事件時資料也會記錄下來。碰到以上2種狀況時,機(jī)器鏟控制系統(tǒng)的補(bǔ)償信號會儲存起來供參考之用,并提高主動校正的可能性。
使用LabVIEW FPGA和CompactRIO開發(fā)伺服控制系統(tǒng)
概述:利用NI LabVIEW FPGA 模塊和CompactRIO 系統(tǒng)開發(fā)出世界上臺在連續(xù)旋轉(zhuǎn)式磁盤上進(jìn)行三維全息數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲的伺服控制系統(tǒng)。
全息數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(Holographic digital data storage,簡稱HDDS)技術(shù)是光學(xué)存儲領(lǐng)域里有前景的新興技術(shù)之一。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲技術(shù),是把單的比特信息存儲為介質(zhì)表面的磁或光變量,正在接近其物理的極限。然而,全息存儲技術(shù)可以使數(shù)據(jù)的傳輸速率加速到10 億比特每秒,把訪問時間降低到幾十微秒,同時將數(shù)據(jù)的存儲密度增加到理論的大值,即1 萬億比特每立方厘米?! ?br />
通過在存儲介質(zhì)的整個三維空間上編碼數(shù)據(jù),并且利用稱為頁的大容量并行存儲塊來進(jìn)行記錄和恢復(fù),全息數(shù)據(jù)存儲技術(shù)突破了傳統(tǒng)二維技術(shù)(如DVD)的限制。
利用CompactRIO 對Daewoo HDDS 系統(tǒng)進(jìn)行原型驗(yàn)證
我們的H D D S 原型包括兩個主要的子系統(tǒng):一個基于N ICompactRIO三百萬門的FPGA 系列模塊的電光運(yùn)動控制系統(tǒng)和一個基于Xilinx 公司八百萬門的FPGA 電路板的視頻解碼系統(tǒng)。CompactRIO 系統(tǒng)控制著一個線性電機(jī)、一個步進(jìn)電機(jī)、一個電流鏡和一個CMOS 相機(jī)。每一個運(yùn)動控制環(huán)都要求的控制,所以我們利用反饋信號來控制和檢測數(shù)據(jù)。不同于傳統(tǒng)的計算型電路板,CompactRIO 系統(tǒng)使我們可以利用NI 公司的LabVIEWFPGA模塊來定制脈沖發(fā)生器的時序,其精度可達(dá)到一個FPGA時鐘周期。為了避免滑動,我們通過創(chuàng)建定制的用于加速和減速的數(shù)學(xué)函數(shù),開發(fā)了復(fù)雜的電機(jī)控制算法。我們?yōu)槿N類型的電機(jī)分別設(shè)計了驅(qū)動電路,并把它們連接到CompactRIO 的輸入/ 輸出模塊上。除了運(yùn)動控制,CompactRIO 還與用于視頻解碼的FPGA 電路板通信,該電路板是使用我們自有的用于視頻恢復(fù)和CMOS相機(jī)控制的信號處理技術(shù)開發(fā)的。前端MPEG解碼器積累在緩存中的數(shù)據(jù)量隨速度變化很大,CompactRIO 還通過檢查其變化來控制數(shù)據(jù)的傳輸速率。
每次進(jìn)行EO 實(shí)驗(yàn),COP 明顯均集中在同一區(qū)域。但若進(jìn)入EC 實(shí)驗(yàn),受測人員的COP 分布就會產(chǎn)生的變化。結(jié)果顯示,所有受測人員若要在不平衡的表面上達(dá)到平衡,將極度依賴自己生理上的本體感受器(Proprioceptor) 告知大腦目前狀態(tài),也解釋了COP 分配區(qū)域大幅增多的原因。
一項(xiàng)對EC 實(shí)驗(yàn)的有趣觀察指出,若受測人員對生活形態(tài)抱持輕微的積極態(tài)度,則搖擺的程度較大;若對生活形態(tài)抱持適當(dāng)?shù)姆e極態(tài)度,其搖擺程度亦較小。不同的生活形態(tài)亦反應(yīng)出COP 的分配范圍。與適當(dāng)積極態(tài)度的受測人員相較,較不積極的人其COP 分配范圍亦較大。
若受測人員已熟悉了Balance Trainer 動態(tài)平臺,亦將更能控制COP 的分配范圍,亦能進(jìn)一步控制自己的本體感受器。在實(shí)際擷取資料之前,這些受測人員已經(jīng)實(shí)際使用動態(tài)平臺達(dá)7 天。
結(jié)論
總的來說,我們用LabVIEW 與DAQ 建構(gòu)動態(tài)平圖,可了解人體在不穩(wěn)定表面上的平衡狀態(tài)。儀控式的動態(tài)平臺顯示了下列特性:
? 測得受測人員的姿勢控制與擺動情形若受測人員的COP分配范圍較大,也耗上更多力氣才能達(dá)到平衡
? 受測人員若對生活抱持積極的態(tài)度,也展現(xiàn)了較佳的姿勢控制能力
? 在切斷視覺之后,人體會立刻切換為本體感受器,通知身體是否在特定方向的擺動幅度過大
? 受測人員在熟悉了平臺之后,亦將縮小其COP分配范圍綜合以上結(jié)論,受測人員只要能控制自己的本體感受器,就越能在非平衡的表面上讓自己保持平衡。
使用LabVIEW測量內(nèi)燃機(jī)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(jī)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(jī)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(diǎn)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(jī)的扭矩和動力,所以在發(fā)動機(jī)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(jī)上后,進(jìn)氣歧管的氣流就變成了受活塞運(yùn)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(jī)不同氣缸進(jìn)氣差異。
優(yōu)化發(fā)動機(jī)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(diǎn)火之前壓縮沖程中的氣缸壓力來獲得進(jìn)氣信息。因?yàn)橛蜌饣旌衔锏娜紵且粋€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(jī)溫度、空氣溫度和濕度,以及點(diǎn)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(jī)技術(shù)人員可以迅速將發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)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(diǎn)火提前可能會因?yàn)閲?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(jī)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(diǎn)火提前取消,以避免活塞受損。