基于CompactRIO的双机并车监控系统的设计与实现
NI CompactRIO平台硬件介绍
NI CompactRIO——可重新配置的控制和采集系统关键字：, ,概览NI CompactRIO是一种小巧而坚固的工业化控制与采集系统，利用可重新配置I/O（RIO）FPGA技术实现超高性能和可自定义功能。
NI CompactRIO包含一个实时处理器与可重新配置的FPGA芯片，适用于可靠的独立嵌入式或分布式应用系统；还包含热插拔工业I/O 模块，内置可与传感器/调节器直接连接的信号调理。
CompactRIO展示了一种支持开放访问低层硬件资源的低成本架构。
CompactRIO嵌入式系统可以使用高效的LabVIEW图形化编程工具进行快速开发。
利用NI CompactRIO，您可以快速建立嵌入式控制与采集系统，而且该系统的工作性能和优化特性可与专门定制设计的硬件电路相媲美。
CompactRIO平台包括带有工业浮点处理器的cRIO-900x和cRIO-901x实时控制器，其中cRIO-901x系列的4槽和8槽可重配置机箱具有1百万或3百万门FPGA。
该平台还包括新型cRIO-907x系列——一种集成的控制器与机箱。
CompactRIO C系列模块提供了各种类型的I/O，从±80 mV热电偶输入到250VAC/VDC通用数字输入。
用户可以使用LabVIEW、LabVIEW实时模块和LabVIEW FPGA模块开发CompactRIO嵌入式系统。
CompactRIO可以有三种配置——嵌入式系统（包括CompactRIO集成控制器与机箱）、R 系列扩展系统和远程高速接口系统。
CompactRIO嵌入式系统CompactRIO嵌入式系统包含一个实时嵌入式处理器、带有可编程FPGA的4或8槽可重新配置的机箱和热插拔工业I/O模块。
这种低成本的嵌入式架构支持开放访问低层的硬件资源，以快速开发定制的独立或分布式控制与采集系统。
CompactRIO R系列扩展系统CompactRIO R系列扩展系统使用同样的热插拔工业I/O模块，为PCI或PXI/ CompactPCI R 系列FPGA设备提供高性能的信号调理和工业扩展I/O。
基于CompactRIO的电液伺服机构实时测控平台设计
Ｉ ／ Ｏ模 块
图１ Ｃ ｏ ｍｐ ｃ ｔ Ｒ Ｉ Ｏ 平 台硬 件 组成 示 意 图
２ 系统 的组成
电液 伺 服机构 实 时测控 平 台主要 由伺 服机 构试 验 台本体 和测 控 系统 组 成 。伺 服机 构试 验 台本体 包括 执
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ｌ － ０ ９
王 凯， 李 锋 ，于 杰
Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｒｅ ａ ｌ － － ｔ ｉ ｍｅ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ － － ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ ＲＩ Ｏ
作 者简介 ： 王凯 （ １ ９ ８ ８ 一） ， 男， 山东高密人 ， 硕士研究 生 ， 主要
从事导弹武器系统检测与诊断技术的研究工作 。
２ ０ １ ３年 第 ５期
液 压 与 气动
３ ３
行机 构 、 加载 机构 、 液压泵站 、 温 控 系统 等 。 测控 系统
液伺服 机 构的 实时测控 平 台， 该 文详 细 阐述 了 系统组 成 、 硬 件 设 计和 软件 开发 思路 ， 实现 了伺 服 机 构静 动 态
测试 、 系统监控 和安 全响 应 。最后 以某设备 电液伺服 机构 为对 象， 对 动静 态特性 进行 了测 试 ， 结果表 明 ： 该平 台工作稳 定 ， 性 能达 到 了预定要 求 。
Ｎ Ｉ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｃ ｔ Ｒ Ｉ Ｏ 是 一 种 小 巧 而 坚 固 的工 业 控 制 和 采集 系统 ， 采 用可重 新 配 置 Ｉ ／ Ｏ（ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｉ ｆ ｇ ｕ ｒ ａ ｂ ｌ ｅ Ｉ ／ ０， 缩 写为 Ｒ Ｉ Ｏ） 、 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 技 术 实 现 超 高 性 能 和 可 自定 义 功 能， 主要 由三部分 组成— — 实时 控制器 、 可 重新 配置 的
基于NI CompactRIO的压力反馈式喷油控制系统设计与开发
·４ ９· ２ ０ １ ７年１ ２ 月 史卫全 ，等 ：基于 Ｎ ＩＣ ｏ ｍ ａ ｃ ｔ Ｒ Ｉ Ｏ 的压力反馈式喷油控制系统设计与开发 ｐ
的影响而缓慢下降 。 当到达目标压力时 ， 触发喷油 。 确定喷油时刻的通常做法是在正式试验前先对 相应配比的预混气 体 的 燃 烧 压 力 曲 线 进 行 标 定 ， 以 并用延迟信号发生器 确定目标压力所对 应 的 时 刻 ， 定容弹工作的 在该时刻下触 发 喷 油 器 。 一 般 来 说 ， 此 方 法 的 精 准 度 和 可 靠 性 越 高。 但 循环变动越小 ， 是由于每次试验预混气体的混合均匀程度及每次燃 烧的完全程度有差 异 ， 使得每次的弹内压力曲线存 在差异 ， 差异越大 ， 得到的喷雾特性数据越不可靠 。 因此 ， 能够实时地根据压力信号反馈来决定喷 油时刻 ， 对研究目 标 热 力 学 状 态 的 喷 雾 特 性 和 燃 烧
定容燃烧弹测试系统可以建立与发动机上止点 搭配光学测试系统可以对 附近相似的热力学 氛 围 ， 喷雾 以 及 燃 烧 过 程 进 行 可 视 化 研 究 。 国 外 方 面 ， 其研发 Ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ａ国家实验室是 研 发 定 容 弹 的 先 行 者 ， 出的定容弹能够模 拟 较 大 范 围 的 环 境 温 度 、 密度以 用以研究燃油直喷的喷雾与燃 及燃烧后的氧浓度 ， 烧 。 国外的大学 也 相 继 研 制 出 不 同 类 型 的 定 容 弹 ， 如美国爱荷 华 大 学 、 密 西 根 理 工 大 学、 日本广岛大 学
１ 压力反馈式喷油控制必要性
利用定容燃烧弹对喷雾燃烧的研究是在一固定 容积内进行 ， 当其工作时 ， 预先向定容弹内充入一定 点火燃烧后 ， 会 比例的不同气体以形成预混合气体 ， 形成高温高压的环 境 ， 可以模拟柴油机气缸内的喷 射环境 。 通过调 整 预 混 气 体 配 比 和 燃 油 喷 射 时 刻 ， 能方便地改变 Ｅ 环 境 密 度、 温 度 等 条 件。 当 Ｇ Ｒ 率、 开始喷油 ， 并触 定容弹内环境条件达到试验条件时 ， 发摄像系统 ， 对喷雾燃烧进程进行可视化研究 。 根据理想气体状态方程 ， 在定容弹内 ， 当气密性 由化学反应前后的质量守恒定律可知 ， 质量 良好时 ， 容积 一定时 ， 由 于 ∹ｇ 是 常 数 ， 压力’ 和 ∭ 不变 ， ［ ９］ 温度 是一一对应的 。 （ ） ∹ｇ 。 １ ’ ＝∭ 由于热电偶的采样迟滞 ， 用定容弹来模拟柴油机 喷 油 时 刻 的 温 度 条 件 时， 能根据弹内压力而进行喷 油， 进而达到控制喷油时刻瞬时温度的目的 。 图 １示 出了燃烧过程中的弹内压力曲线 。 压力由 预混气着 火后开始上升 ， 迅速达到峰值 ， 之后由于传 热等因素
基于CompactRIO的脉冲发电机励磁控制器设计
Key words:pulse generator; excitation regulation; pulse-triggered; CompactRIO; LabVIEW FPGA
0 前言
中国环流器 2 号 M 装置( HL-2M) 是我国目前规
模最大、 参数最高的新一代核聚变实验研究装置, 在
构, 如图 3 所示, 励磁控制器的 PC 上位机为励磁控
能; CompactRIO 为励磁控制器的控制核心, 提供浮点
运算、 实时控制和逻辑处理等功能[10-11] 。 CompactRIO 嵌
入式硬件平台由实时控制器、 可重配置的FPGA和工
业级 I / O 模块三个部分组成 [12-13] 。 搭载NI Linux操作
internal communication of excitation controller is realized through TCP / IP protocol and shared
variables technology. The fundamental functions of the excitation controller are verified based on a
系统仍沿用 HL-2A 时期的 DOS 系统, 由多个功能模
块共同完成脉冲发电机励磁控制, 系统复杂度高且不
2023. №6
易维护, 同时也无法兼容日后 HL-2M 装置中央控制
系统对实时数据传输、 数据共享、 集总式控制的要
求
[8-9]
91
大 电 机 技 术
。 另外, 在高参数等离子体物理实验中, 脉冲
调节器以及基于 LabVIEW FPGA 实现励磁触发器。
基于PXI和CompactRIO的高压共轨燃油喷射系统测控平台
为了研究内燃机机高压共轨燃油喷射技术，使用一部分柴油机真实部件，结合 NI 的 CRIO 实时控制 器和若干 I/O 模块开发了硬件在环仿真模块进行实时仿真计算，并按计算结果控制电机运转模拟真实内燃 机的工况，电机带动一个绝对值角标发生器和一个高压燃油泵；信号采集部分使用 CRIO9151 扩展槽和 CRIO 采集模块，通过 PXI 和 7813R 采集卡的数字 I/O 同步采集若干路压力、温度、位移和脉冲电流信号。控制 部分和测量部分通过 CANBUS 通信并与绝对值角标发生器产生信号保持同步。
图 10 CRIO 控制器上的仿真部分程序 控制器上的仿真计算程序如图 10 所示，该部分程序使用 Labview 和 Labview RT、FPGA 模块开发完成。 本仿真采用的是循环平均值模型，首先根据启动阀是否开启、电机是否运转、是否有燃油喷射等参数实时 判断 ECU（电控单元）当前的状态；然后再根据采集到的具体数值实时计算出电机转速、扫气压力等数据， 并通过 DMA 传给 FPGA 上运行的程序。 5．小结 本系统结构复杂、信号数量较多，但是得益于 NI 公司高性能的硬件以及 Labview 功能齐全的开发模 块、与硬件之间良好的兼容性，我们在实现该系统时节省了大量的时间，并取得了可靠、稳定的效果。相 信 NI 的产品在该行业会有更深入的应用。
图 1 高压共轨燃油喷射系统原理 ECU 按照其内部存储的不同工况的设定参数调整高压燃油轨中的燃油压力（Pressure）和喷射控制电 磁阀的开启、关闭时间（Time）。在某一工况下，ECU 通过 2.压力传感器监测燃油压力，并通过调整 PWM 信号的占空比控制 6.燃油蹦控制电磁阀的开启时间控制燃油压力保持稳定，达到控制喷油压力的目的。 ECU 使用 24VDC、1A（也可为其他标准，视具体电磁阀而定）脉冲信号在设定的角度打开、关闭电磁阀， 达到控制喷油时间、喷油脉宽和喷油量的目的。 2．测控平台框架结构 测控平台中角标发生器、电控单元和高压共轨燃油喷射系统中的油泵、高压共轨油管、电磁阀、喷 油器等采用的是某一型号柴油机的真实部件，另选用电机作为油泵和角标发生器的动力源。 按照低耦合高内聚的设计原则，将信号监测和 HIL 仿真在功能上和物理上独立开。如图 2 所示，信 号监测以 PXI 为主体，主要负责实时采集、显示燃油喷射系统的状态参数，主要包括燃油泵转速、角标、 燃油泵出口压力、高压燃油轨压力、高压燃油轨温度、喷油量等，以及 ECU 的控制信号，包括启动控制 信号和燃油 PT 控制信号等。此外，该部分还需要实现数据存储，以便离线时详细分析。为了满足对高压 燃油喷射系统性能和 ECU 控制效果的详细分析，上述各路信号采样时必须保持同步。 HIL 仿真以 CRIO 控制器为主，实时监测 ECU（电控单元）发出的控制信号和燃油喷射系统每循环的 喷油量。本文的研究对象是柴油机，启动时需要 ECU（电控单元）控制辅助设备协助，因此需要监测 ECU （电控单元）的启动控制信号确定电机启动的时间点。在某一工况下，CRIO 按照采集到的每循环喷油量 和控制台设定负荷的模拟信号实时计算出相应的转速并及时调整电机的转速。同时，由于“扫气压力”是 ECU（电控单元）修整喷油量和喷油脉宽的参数之一，因此 CRIO 还需要根据当前的转速、负荷、喷油量 等参数及时计算出“扫气压力”并转化为模拟信号提供给 ECU（电控单元）。
基于CompactRIO的车载多通道数据采集系统
硬 件装 配非 常复 杂 ， 包 括整 车布线 、 信 号调 理 、 接口
定 义及 调试 、 线 缆通 信 调 试 以及 Ｐ Ｌ Ｃ数 据 采 集 系 统 布线 、 装配 、 检 测 等 。Ｐ Ｌ Ｃ还 不 能 提 供 主 动 的事
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ２—１ ８
ｂ ． 控 制 器接 收指令 后 ， 使用 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ读 写控 件 继
而下发到已编译的 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ上执行 ， 同时指令运行结 果 实 时地 通 过 Ｄ ＭＡ Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ或 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ读 写 控 件 反 馈
回控 制器上 。 ｃ ． 最后 通过 调用 同步控 制技 术 中的 队列 函数 ， 无失 真地将 数 据从采 集循 环送 人传输 循 环 ， 再 次基
现［ 一 引。
现场 可编 程 门 阵 列 （ Ｆ Ｐ Ｇ Ａ） 兼 具 自定 义 逻 辑
要求 。因此迫切需要开发一种高集成、 高可靠性且 可 自定义 功能 的车 载测试 系 统 Ｊ 。
现有 车载 数据 采集 系统 主要 有 以下 几种 类 型 ： ａ ． 基于 Ｐ Ｌ Ｃ的车 载数 据 采集 系统 。此 类 系 统
ｌ 系统 设 计 方 案
本 系统 的 主要 工作 原理 如下 ：
ａ ． 上位 机基 于 Ｔ Ｃ Ｐ通 信 协议 向控 制器 发 送 指
令。
采集系统。虽然处理速度快 ， 但成本较高， 过于频 繁 的中断会使 Ｃ Ｐ Ｕ的效 率 降低 ， 响应 速度变 慢。 况 且采 集 系 统 对 运 算 能 力 要 求 并 不 苛 刻 ， 而 对 于 Ｄ Ｓ Ｐ极强的运算能力显得相对浪费 Ｊ 。 ｄ ． 基于嵌入式 Ｐ Ｃ 设计高速数据采集系统 ， 虽 然灵活性好 ， 执行效率高 ， 但若要在采集 的同时将
国家仪器cRIO-9033嵌入式CompactRIO控制器产品规范说明书
产品规范NI cRIO-9033嵌入式CompactRIO 控制器，带实时处理器和可重配置FPGA本文档列出了National Instruments cRIO-9033的产品规范。
除非另外声明，否则下列规范的适用温度范围均为-40 °C ～ 70 °C。
警告 请勿尝试采用本文档中未提到的方式操作cRIO-9033。
错误操作设备可能发生危险。
设备损坏时，内部的安全保护机制也会受影响。
关于受损设备的维修事宜，请联系NI 。
处理器CPUIntel Atom E3825CPU 核的数量2CPU 频率 1.33 GHz L2缓存1 MB （共享）操作系统注： 请访问/info ，输入信息代码swsupport 了解最低软件支持信息。
支持的操作系统NI Linux Real-Time （64位）软件要求应用程序软件LabVIEWLabVIEW 2014或更高版本，LabVIEW Real-Time 模块2014或更高版本，LabVIEW FPGA 模块20141或更高版本用于NI Linux Real-Time 的C/C++ 开发工具2Eclipse Edition 2014或更高版本1 使用扫描接口模式时无需安装LabVIEW FPGA 模块。
如需在cRIO-9033 上对用户可访问的2用于 Linux Real-Time 的 C/C++开发工具是 cRIO-9033 处理器 C++编程的可选界面。
请访问/info ，并输入RIOCdev ，查看NI Linux Real-Time 上C/C++编程工具的详细信息。
FPGA 进行编程，需安装LabVIEW FPGA 模块。
驱动程序软件NI-RIO设备驱动程序2014年8月或更高版本网络/以太网端口端口数量2网络接口10Base-T, 100Base-TX, 1000Base-T Ethernet 兼容性IEEE 802.3通信速率10 Mbps, 100 Mbps, 1000 Mbps 自动调节线缆最大长度100 m/段RS-232串口最大波特率115,200 bps数据位5, 6, 7, 8停止位1, 2校验位奇、偶、标志、空格流控制RTS/CTS, XON/XOFF, DTR/DSRRI唤醒低电平（最大值）0.8 VRI唤醒高电平（最小值） 2.4 VRI过电压允许范围±24 VRS-485/422 (DTE)串口最大波特率115,200 bps数据位5, 6, 7, 8停止位1, 2校验位奇、偶、标志、空格流控制XON/XOFF2||NI cRIO-9033产品规范连线模式4线、2线、自动2线隔离电压60 VDC，连续，端口至大地注：RS-485串口地和屏蔽不连接至机箱地。
用NI CompactRIO开发基于FPGA的引擎控制系统原型
用NI CompactRIO开发基于FPGA的引擎控制系统原型针对汽车控制和数据采集解决计划供给商Drivven，我们需要高牢靠性、高性能的硬件为2004 Yamaha YZF-R6 摩托车开发引擎控制系统的原型。
引擎控制系统要求毫秒级确实定性循环时光，以及微秒级的精确喷油和点火时机。
此外，被控对象引擎转速高达每分钟15,500 转。
在这个转速下，曲轴每转一圈不到4ms，系统必需在小于1 度的角度内精确控制喷油和点火大事。
我们在FPGA 用于汽车学问产权（IP）领域有特地讨论。
我们浩大的IP 库容纳了一系列核心技术，如从一系列定位跟踪曲轴角坐标的技术；精确角度的喷油及发出精确点火的技术。
我们致力于为基于FPGA 开发的传动系控制器提供一条从原型到生产的无缝整合之路。
因为这条道路包括早期的原型开发，其中灵便性和计算能力至关重要，因此我们经常挑选基于PC 的硬件。
在这个项目中，出于灵便性、体积小、稳定的波形因数考虑，我们挑选了一款四槽的NI CompactRIO 系统。
用法这个系统，我们可以便利地增强传感器和执行器，并且迅速、容易地显示数据。
此外，我们可以把控制器安装在超级运动摩托车极其有限的可用空间内。
这个项目由以下三个主要阶段构成。
阶段一：定制I/O 模块开发我们创建了三个定制CompactRIO I/O 模块。
第一个模块提供22 个单端12 位模拟输入，2个可变磁阻（VR）传感器输入以及2 个传感器输入。
我们把它称为A/D 组合模块。
这个模块实现了低通模拟和全部输入的过压/欠压庇护。
其次个模块为驱动低阻抗点式喷油嘴提供了四个通道，并为驱动通用螺线管提供了四个低侧感性负载开关。
每个通道可以在几乎没有CPU 干预下检测开路、闭路或禁用。
第三个模块为点火线圈提供八个低侧感性驱动器。
为使开发面对生产的控制系统原型，我们用法低成本的来设计每个模块。
因此，开发者可以在原型开发和生产阶段实现同样的I/O 行为。
基于NI CompactRIO的广播电视监测台站电能监测系统
作者简介张耀武#183 75 男工程师从事广播电视监测工作及研究
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张耀武'基于 ('%GTO<RE]'[的广播电视监测台站电能监测系统
! 中国有线电视"!"#$ 年第 #" 期
##$ 功率因数# VGFBHY<REGH$ '即为有用功率# )RU E;MBVGFBH$ 与视在功率 # )OO<HB=EVGFBH$ 的比值+ 功 率因数越高&电能利用率越高&电能效率也就越高&所 以可以通过监测功率因数来反映电能效率+
>?概述 电力系统是整个广电监测台站的核心与保障&可
靠稳定的电力系统是一切业务开展的基础&良好的电 力系统可以延长设备的使用寿命+
目前&广电监测台站电力系统维护主要通过人工 处理&存在一定危险性(电力系统人工巡检的方式&一 般都是在故障发生后进行处理&不能提前发现隐患(配 电室与维护部门的位置分离&一旦电力系统发生故障& 值班人员没有及时发现&将造成严重后果+
电能质量-#. 即提供给设备的电压与电流质量&通 过测量电压有效值和谐波来判定+
##$ 电压有效值# ]AZ$ '通过测量有效电压来监 测电能 质 量& 因 为 输 出 电 能 存 在 骤 降 # Z<J$ , 陡 升 # ZFBNN$ 与中断# '=EBHH@OE;G=$ 现象+ 如果 ]AZ 电压强 度低于标准 ]AZ 强度的 1"g&而高于公称电压# (GHU T<N0GNE<JB$ 的 #"g时&即认为存在骤降现象(如果电 压升高超过标准 ]AZ 电压的 ##"g时&即认为存在陡 升现象(如果 ]AZ 电压低于公称电压 #"g以下时&即 认为存在中断现象&具体如图 # 所示+
基于NI CompactRIO混合动力轿车整车标定系统的开发
基于NI CompactRIO混合动力轿车整车标定系统的
开发
【电源网】针对混合动力汽车的特性，开发了基于NI CompactRIO的混合动力汽车整车标定系统，在台架及整车调试阶段，可以利用该系统对整车控制器内部的标定参数变量进行在线修改，以达到优化整车各项性能的目的。
应用方案：使用NI公司的CompactRIO实时控制器、Labview Real-Time、Labview FPGA、Labview RIO和Labview Real-Time Application工具来开发该自动化测试系统。
使用的产品：
Labview 8.5 软件开发平台
Labview Real-Time模块
Labview FPGA模块
Labview RIO模块
NI CompactRIO-9014 带128MB
DRAM的实时控制器
NI CompactRIO-9104 8槽可再配置
嵌入式机箱
NI 9853 2-Port High-Speed CAN Module
介绍
混合动力汽车融合了传统车和电动汽车的优势，其做为较成熟的新能源力量，已经得到广泛的发展。
其整车控制器(VCU)用于实现整车能量管理和动
力系统控制，是混合动力车的控制中枢。
VCU中的控制参数是实现混合动力。
[NI技术]使用 CompactRIO 和LabVIEW开 发用于机车测试的 SCADA系统
![[NI技术]使用 CompactRIO 和LabVIEW开 发用于机车测试的 SCADA系统](https://img.taocdn.com/s3/m/2ee38ff2c8d376eeaeaa31e0.png)
[NI技术]使用 CompactRIO 和LabVIEW开发用于机车测试的 SCADA系统"我们使用 CompactRIO 和LabVIEW开发了可独立运行且可同时进行两个测试的SCADA系统。
该系统帮助客户提高了100％的效率，与之前手动测试技术相比，客户现在每天可测试的UUT数量是以前的两倍。
"- Abraham K. Kovelil,图1. 安装原理图The Challenge:开发监控与数据采集 (SCADA)系统，使用高功率AC 驱动器同步测试多个牵引试验对象，用于在高电磁干扰 (EMI)环境下需要更高转速和扭矩的机车。
The Solution:使用功能强大的可扩展NI可重配置I / O(RIO)平台（包括一个NI CompactRIO 实时控制器和一个确定性 EtherCAT机箱）来开发 SCADA系统，用于处理分布范围宽广的高I/ O信号计数。
Author (s):Abraham K. Kovelil -Rohit Pandey -S R. Kumaresh -Captronic Systems私人有限公司是NI的白金级联盟合作伙伴，专注于设计和开发用于研发、设计验证和生产测试的自定义自动化测试、控制和采集系统。
我们有一个客户专门测试用于电力机车的牵引装置，如交流电机和交流发电机。
他们过去都是通过手动的方法对在高电压和高额定电流下运行的牵引装置进行不同类型的测试。
我们使用NI硬件和 NI LabVIEW系统设计软件开发了先进的SCADA系统。
借助全新的 SCADA系统，我们可同时对多种类型的牵引装置进行测试，并将测试过程自动化，同时还可监测重要信号并进行互锁保护。
SCADA 系统还可分析所采集的信号来提高牵引对象的性能。
系统概览图1显示的是我们使用NI CompactRIO 硬件和NI LabVIEW软件搭建的SCADA系统的整体设置。
该设置包括一个凹陷区、驱动器面板操作室和控制室。
基于NI CompactRIO的液压挖掘机测试系统设计
基于NI CompactRIO的液压挖掘机测试系统设计王孟杰;杜恒;陈淑梅【摘要】为实现对挖掘机作业过程中液压系统的压力及流量、工作装置油缸位移、上车回转角度等参数数据的同步采集，利用虚拟仪器技术构建了基于NI CompactRIO硬件平台的挖掘机测试系统，通过FPGA对输入不同I/O模块的信号进行同步采集。
针对工业编码器输出的SSI信号，采用图形化编程语言LabVIEW编写通信协议，并结合高速双向数字I/O模块对其进行采集。
通过网络共享变量将数据传送至上位机中，实现数据的实时显示与存储。
试验结果表明，该系统在复杂工况下运行稳定。
%In order to acquire the parameters of an excavator system synchronously in the course of its work,such as the pressure and flow rate of the hydraulic system,the displacements of hydraulic cylinders and the rotational angle of the upper body,a testing system for the excavator is built based on NI CompactRIO with the technology of virtual instrument. The system can be used to ac￣quire signals from different I/O modules synchronously with FPGA. For acquiring the SSI signal from an industrial encoder,the com￣munication protocol is written with LabVIEW and a high-speed bidirectional digital I/O module is used. The data acquired by Com￣pactRIO is sent to the principal computer through network shared variables,saved and displayed in real time in the principal comput￣er. The experiments show that the system runs stably under complex conditions.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P180-183)【关键词】挖掘机;测试系统;虚拟仪器【作者】王孟杰;杜恒;陈淑梅【作者单位】福州大学机械工程及自动化学院，福建福州350108;福州大学机械工程及自动化学院，福建福州350108;福州大学机械工程及自动化学院，福建福州350108【正文语种】中文【中图分类】TH248;TP274近年来，随着信息技术与计算机技术在工程机械领域的应用和快速发展，挖掘机的智能控制与机器人化成为人们研究的热点[1,2]。
基于CompactRIO的水声浮标监听系统设计和实现
基于 CompactRIO的水声浮标监听系统设计和实现摘要：水声监听系统是水中兵器试验一项重要测量装备，通过实时监听水下声信号可以掌握试验的具体情况。
本文详述了基于CompactRIO技术的水声浮标监听系统结构及软、硬件设计原理。
该系统能够实时采集、存储以及分析试验过程中的各种声信号特性，并且船载系统可通过LAN接口下载数据，显示浮标采集数据，实时分析处理数据。
关键词：水声监听；CompactRIO；浮标1引言水中兵器试验中对水声信号的采集分析处理是试验的测量要求，通过对不同频段的水声信号进行处理可以得出水中兵器的运行状况、实时的大地坐标位置和各种工作信息。
水声测量浮标是实现水声测量的一种典型应用方式，在浮标上加装水声传感器接收水声信号，经前置信号调理模块进行处理后输出给可编程自动化控制器(Compact Reconfigurate FPGA I/O，CRIO)，进行采集分析处理，得出试验过程中的水声信号特征，辅助试验顺利进行。
本文提出了基于 CompactRIO技术的水声监听系统设计方案，该系统应用于小型水声测量浮标，实现了水中兵器试验海域的水声信号实时采集、分析与处理等功能。
1 CompactRIO技术简介NI CompactRIO是一种小巧而坚固的工业化控制和采集系统，采用可重新配置I/O 的FPGA技术实现超高性能和自定义功能。
基于CompactRIO具有低成本开放性架构，用户可以轻松访问到底层的硬件设备，其基本结构包括一个可重复配置I/O FPGA核的底板和一个嵌入式实时处理器，FPGA核可提高专用硬件电路的可靠性和硅片上的并行执行性能，嵌入式实时处理器用于独立和分布式实时操作。
该系统适用于可靠的独立嵌入式或分布式应用系统。
基于CompactRIO技术的系统构成如图1所示。
根据测试需求可选用不同的I/O模块。
在编程上通过NI LabVIEW、LabVIEW RT模块和LabVIEW FPGA模块来开发CompactRIO嵌入式系统，可大大缩短系统开发时间，并且该系统的工作性能和优化特性可与专门定制设计的硬件电路媲美。
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中 图分 类号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ６ — ７ ９ ７ ３（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ — ０ ０ ８ ５ — ０ ２
柴 油机双 机并车推进 装置 （ ＣＯＤＡＤ）是 由两 台柴 油机
通过离合器 、并车 齿轮箱共 同驱动 同一根螺 旋桨 的主推进装 置 ，这种推进装置 拓展 了柴油机的功率覆盖 范围 ，具有很 高 的可 靠性和经济性 ，在 护卫舰 、小型驱逐舰 以及 一些民用船 舶 中应用 比较 广泛Ｉ ｌ ’ ２ １ 。但该 推进装置 比较复杂 ，其 监控系 统 要 求 具 有 极 高 的可 靠 性 ， 因此 本 文 利 用 ＮＩ公 司 的 Ｃｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ ＲＩ Ｏ平 台设计 了双机 并车推进装置 的监控系统 。
一
大大缩短 系统开发时 间并且该 系统 的工作性 能和优化特性可
与专 门定制设计 的硬件 电路 媲美 ＿ ３ —１ 。
３ ． 监 控 系统 结 构
本文选用的 Ｃｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ ＲＩ Ｏ平 台包含一个 ｃ ＲＩ Ｏ ９ ０ ２ ４嵌 入式实时控制器、带有可编程 Ｆ Ｐ ＧＡ的 ８槽 ｃ ＲＩ Ｏ ９１ １ ４机 箱和热 插拔工业 Ｉ ／ Ｏ 模块 ，包括 Ａ Ｏ９ ２ ６ ４电压模拟输 出、 Ａ １ ９ ２ ０ ５ 电压模拟输 入、Ａ Ｏ９ ２ ６ ５ 电流模拟输 出、Ａ Ｉ ９ ２ ０ ３ 电流模拟输 入、ＤＩ ９ ４ ２ ５数字输入、ＤＯ９ ４ ７ ６数字输 出、两 个 ＤＩ Ｏ９ ４ ０ｌ数字输 入／ 输 出等八个模块 ， 充分满足 了柴油机
３ ， ０ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ，功率 １ ， ０ ０ ０马力。
嘲
籍
度、压力 、 转速等信号 送到 Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ ＲＩ Ｏ平 台的 Ｆ Ｐ ＧＡ Ｉ ／ ０
模块 中， 在 Ｃｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ Ｒ Ｉ Ｏ 平台 中进 行处理和运算 ， 然后再传 送到上位计算机 ； 上位计算机通过 以太网和 Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ Ｒ Ｉ Ｏ平
能 和 自定 义 功 能 。 Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ Ｒ Ｉ Ｏ 使用 了 Ｆ ｒ ｅ ｅ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ 公 司 的
个 闭环监控 回路 。
上位 计 算 机
Ｔ
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｐ Ｃ 微 处 理 器 并 运 行 Ｖｘ ｗｏ ｒ ｋ ｓ 实时操 作系 统 ， Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｐ Ｃ通过内部 Ｐ Ｃ Ｉ 总线与 Ｘ ｉ ｌ ｉ ｎ ｘ Ｆ Ｐ ＧＡ相连 接 ，适用
配备 了 ２ ． ５ ３ ＧＨｚ的双 核 Ｔ ９ ４ ０ ０处 理器 、 ８ ０ ０ ＭＨｚ的 ＤＤＲ ２
１ ７ ０ ｋ Ｗ ，额 定转速 １ ， ８ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ；湿 式多摩 擦片 离合器 ；
ＢＣｌ ３ ２ ３并车齿轮箱 ：双输入单输 出形 式。ＷＤ６１ ５柴油机 输入端具有顺车 、倒车和空车功能 ，６ ， １ ３ ５ Ｄ 柴油机输 入端 只 有顺 车 和 空车 功能 。Ｄ１ ０ ０ ０ 型 水 力测 功器 ，最 大转 速
内存和 １ ＧＢ／ ｓ的系统带宽 ，可显著缩短 Ｐ ＸＩ Ｅ ｘ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ 和基 于 Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ Ｐ ＣＩ Ｅ ｘ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ自动化系统的测试 时间。 图 ２为监 控系统结构图 ， 分为 上位机 、Ｃｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ ＲＩ Ｏ 平 台和 双机 并车实验 台。柴油机双机并车 实验台的传感器把 温
第 １ ３卷 第 ２ 期
２ ０１ ３芷
中 国
水
运
Ｖ ｏＩ ．１ ３ Ｆ ｅｂｒ ｕ ａｒ ｙ
Ｎｏ ．２ ２０１ ３
２月
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｗａ ｔｅｒ Ｔｒ ａｎｓ ｐ ｏｒ ｔ
基于 Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ Ｒ Ｉ Ｏ的双机并车监控系统的设计与实现
谢 宽 ，吴杰长 ，全
摘
钢 ，郭朝有 ，陈国钧
（ 海 军 工 程 大 学 动力 工程 学 院 ， 湖 北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ３ ３）
要 ：柴 油机 并车动力装置 （ ＣＯＤＡ Ｄ）能大幅度拓展柴 油机 的功率覆盖范 围 ，是现阶段 比较理 想的动力形式并
得到 了广泛的应用 ，基于 ＮＩ Ｃｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ Ｒ Ｉ Ｏ平 台开发 了 Ｃ ＯＤＡ Ｄ监 控系统 ，利用 Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 语言开 发了系统软件 ， 详细阐述了该系统的软、硬件 的结构设计和实现方法 ，实现 了实 时监 测控 制等 功能并在实验 中取得 了理想效果 。
公司 的 Ｐ ＸＩ ｅ 一 １ ０ ６ ２ Ｑ 机箱和 Ｐ ＸＩ ｅ 一 ８ ｉ ０ ８控制器 组成 的工控 计算机 。 Ｐ ＸＩ ｅ 一 １ ０ ６ ２ Ｑ 机箱含有 ８个插槽 ， 每槽具有 １ ＧＢ／ ｓ 的专用带宽和超过 ３ ＧＢ／ ｓ的系统带宽 ；Ｐ Ｘ Ｉ ｅ 一 ８ １ ０ ８控制器
置
图 ２ ． Ｃｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｌ ￣ Ｉ Ｏ 平 台介 绍
台联系 ， 上位计算机或 Ｃｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ Ｒ Ｉ Ｏ 平台发出控制命令通过
Ｆ Ｐ ＧＡ Ｉ ／ Ｏ 模块传送 到双机并车实验 台的执行机构 中 ，构成
一
ＮＩ 公司 的 Ｃｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ Ｒ Ｉ Ｏ 平 台是一种小巧坚 固的工业化 控制和采集 系统 ，采 用可 重新 配置 Ｉ ／ Ｏ Ｆ Ｐ ＧＡ技术实现高性
、
系统 总体 设计 Fra bibliotek１ ． 双机 并 车 实验 台
图 １为海军工程大学柴油机双机并车实验 台的构 成和 布 置框 图 ，包括 ：６ ， １ ３ ５ Ｄ 柴油机 ，额定功率 ９ ０ ｋ Ｗ ，额定转 速 １ ， ５ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ；ＷＤ６１ ５废气涡轮增压柴油机 ，额定功率
双机车并监控系统信号 的输 入输 出需 求 ，上位 计算机采 用 ＮＩ