Actuador de simulación basado en LabVIEW Actuador de simulación
Resumen: La tecnología de instrumentos virtuales se refiere a la combinación de computadoras de uso general y módulos de hardware funcionales, lo que permite a los usuarios definir y diseñar instrumentos de acuerdo con sus necesidades para realizar y ampliar las funciones de los instrumentos tradicionales. Este artículo presenta un método de implementación de un excitador de simulación basado en LabVIEW. Este excitador de simulación simula el relé de control del interruptor en realidad para proporcionar excitación de simulación, genera el valor de simulación establecido en el panel frontal, muestra las señales discretas recopiladas en el panel frontal, simula el estado de comunicación entre módulos a través del bus RS422 y puede almacenar y reproducir formas de onda de datos.
Palabras clave: Instrumento virtual LabVIEW RS422
Número CLC: TP3 Código de identificación del documento: A Número de artículo: 1672-3791(2012)05(b)-0016-04
Antes de desarrollar y poner en uso práctico cualquier sistema, se debe probar muchas veces en el terreno hasta que la función, el rendimiento y la confiabilidad del sistema cumplan con los requisitos de diseño. Los sistemas modernos tienen capacidades de procesamiento de datos cada vez mayores, pero las limitaciones de los instrumentos de prueba y medición tradicionales en el procesamiento, almacenamiento, visualización, análisis y transmisión de datos dificultan completar las tareas de prueba y medición de la mayoría de los sistemas modernos. La estrecha integración de los sistemas de instrumentos y la tecnología de software ha permitido que el concepto de instrumentos tradicionales se abra paso y ha surgido un nuevo concepto de instrumento: los instrumentos virtuales.
La tecnología de instrumentos virtuales se refiere a la combinación de computadoras de uso general y módulos de hardware funcionales, lo que permite a los usuarios definir y diseñar instrumentos de acuerdo con sus necesidades para realizar y ampliar las funciones de los instrumentos tradicionales. En comparación con los instrumentos tradicionales, los instrumentos virtuales tienen ventajas técnicas obvias en términos de inteligencia, potencia de procesamiento, rentabilidad, operatividad, etc., y se utilizan ampliamente en el campo de las pruebas y mediciones.
Laboratory Virtual Instrument Workbench (LabVIEW) es un entorno de programación gráfica que tiene muchos archivos de biblioteca integrados para simulación, pruebas, adquisición de datos, análisis y procesamiento de datos y otras funciones [1]. Con el uso de algunas placas relacionadas para control, pruebas y adquisición de datos, podemos construir fácilmente un sistema de pruebas con una interfaz gráfica profesional y amigable. Con LabVIEW, puede diseñar fácilmente la interfaz de usuario sin escribir ningún código de programación. Sólo necesita encontrar los controles correspondientes en la barra de control y colocarlos en el panel frontal. Las aplicaciones gráficas creadas en LabVIEW se denominan instrumentos virtuales (VIS) porque su apariencia y funcionalidad "imitan" a instrumentos reales: osciloscopios, voltímetros, amperímetros, generadores de funciones, etc. [2].
El excitador de simulación basado en LabVIEW está desarrollado completamente de acuerdo con los requisitos de la tarea de prueba. Al comienzo del diseño del sistema, las interfaces de cada módulo del sistema inevitablemente deben modificarse para mejorar ciertas funciones. En este momento, es muy difícil utilizar instrumentos de prueba tradicionales para realizar pruebas. Para los instrumentos virtuales, cuando cambian las interfaces de otros módulos y es necesario ampliar las funciones, solo es necesario modificar adecuadamente la parte del software del instrumento virtual, lo que facilita enormemente las pruebas del sistema.
El panel frontal del excitador de simulación diseñado con LabVIEW se muestra en la Figura 1. Todo el sistema está dividido en 5 módulos en 3 pestañas según características funcionales, a saber, sistema de suministro de energía, sistema de combustible, sistema hidráulico, sistema de gestión electromecánica y módulo de comunicación RS-422. El excitador de simulación puede enviar señales analógicas y digitales a la computadora host como excitación para la computadora host, y también puede obtener señales de datos de la computadora host y mostrarlas en el panel frontal. A través del bus RS422, el excitador de simulación envía información de datos como la cantidad de combustible y el consumo de combustible establecidos en el panel frontal a la computadora principal y, al mismo tiempo, recibe información de la computadora principal y la muestra en el panel frontal.
1 Salida analógica
El primer controlador de adquisición de datos (DAQ) multifunción utilizado en LabVIEW se llama NI-DAQ. NI-DAQmx es el controlador de adquisición de datos de próxima generación más reciente de National Instruments. NI-DAQmx adopta una nueva arquitectura de controlador y API, y aplica nuevos instrumentos virtuales y paquetes de desarrollo para controlar dispositivos NI-DAQ [3]. Después de instalar NI-DAQmx, ejecute Measurement & Automation para abrir MAX. A través de una configuración simple, podemos manejar fácilmente el dispositivo DAQ.
El excitador de simulación puede generar valores de capacidad de la batería, corriente del generador, temperatura y presión.
Después de que cada valor de simulación se proporciona en el panel frontal, el actuador de simulación genera el valor de simulación a través de la placa NIPXI-6704. La placa NI PXI-6704 es un módulo de salida analógica de 16 bits actualizado estáticamente. Puede generar de forma independiente 16 voltajes y 16 corrientes al mismo tiempo, así como 8 E/S digitales. El rango de salida de cada canal es ±10V o 0~20mA[5].
1.1? Capacidad de la batería y simulación de corriente del generador
Ingrese el valor actual y la duración en el control de entrada, haga clic en el botón Aceptar, la capacidad de la batería se mostrará en el control de visualización numérica. y Comienza la cuenta regresiva según el tiempo ingresado. Cuando el tiempo llegue a cero, la batería dejará de funcionar. El diagrama de bloques del programa se muestra en la Figura 2. Después de configurar el canal a través de la función de creación de canal DAQmx, la función de lectura DAQmx lee el valor de voltaje convertido de la capacidad de la batería establecida y el DAQmx inicia la función de tarea para generar el voltaje analógico.
La simulación de corriente del generador es similar a la simulación de capacidad de la batería. Ingrese el valor actual en el control de entrada numérica en el panel frontal y haga clic en el botón Aceptar, se generará el valor actual.
1.2? Simulación de parámetros de presión
Después de ingresar el valor en cada parámetro de presión correspondiente en el panel frontal y hacer clic en el botón Aceptar, se generará el parámetro de presión correspondiente. El parámetro de presión se convierte primero en la señal de voltaje correspondiente de acuerdo con la relación correspondiente a través de la subfunción, luego la función de lectura DAQmx lee la señal de voltaje en forma de matriz y finalmente la salida se proporciona a través de la función de inicio de tarea DAQmx. .
2 Simulación de entradas y salidas digitales
El botón interruptor en el panel frontal simula el botón en realidad para controlar el módulo de relé NI PXI-2569. El módulo de relé NI PXI-2569 es un relé de módulo de interruptor universal de 100 vías con 100 relés de enclavamiento en una sola ranura PXI. Al abrir y cerrar el botón, se envía una estimulación de señal efectiva al host.
El módulo NI PXI-6511 es una interfaz de entrada digital aislada de 64 canales para sistemas PXI. A través de una configuración simple de NI-DAQmx, las tareas de adquisición de datos se pueden completar de manera muy conveniente. Después de configurar el canal de señal, la función de lectura DAQmx lee la señal digital enviada desde el host en forma de matriz y muestra el estado de cada señal en el panel frontal a través del índice de matriz. El diagrama de bloques del programa se muestra en la Figura 3.
3 Almacenamiento y reproducción de datos
Para facilitar la observación del tiempo de activación y la duración de cada interruptor en el futuro, el estado de acción de cada señal se almacena y luego se lee. utilizando un diagrama de forma de onda digital. Para realizar esta función, primero debe configurar la ruta de almacenamiento para almacenar los datos de forma de onda y luego hacer clic en el botón Iniciar grabación para ingresar al modo de almacenamiento. El botón Iniciar grabación se desactivará hasta que se seleccione una ruta de almacenamiento.
Debido a que hay muchos botones de cambio, los agrupamos según sus funciones y los almacenamos en categorías, lo que también facilita la reproducción de datos de forma de onda. Estas señales discretas se almacenan en el formato TDMS patentado de LabVIEW. Este formato de archivo binario TDMS tiene las características de una conversión de formato conveniente, una estructura intrínseca simple y un alto flujo de datos, lo que hace innecesario diseñar y mantener estructuras de datos complejas y costosas.