“通過高效利用SCXI模塊，讓我們可以只使用一個DAQ板卡就建立起一個極具成本效益的高通道數(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。”
挑戰(zhàn)：
對一個雙測功機系統(tǒng)進行更新，為重型履帶式車輛(如：推土機或如坦克等裝甲軍車)提供可重復、可靠的測試。
解決方案：
開發(fā)一個基于PC的采集和控制系統(tǒng)，使用由LabVIEW控制的SCXI和DAQ系統(tǒng)。
介紹
美國西南研究院(SWRI)的工程師正在著手安裝和升級一個20世紀80年代的老式大功率動態(tài)車輛測試系統(tǒng)，可以復制履帶式車輛的道路負載情況，包括轉(zhuǎn)向阻力負載等。長久以來，履帶式車輛的檢測就有改進的需求了，因為大多數(shù)測試設備只能夠測試單個組件，如動力部分的發(fā)動機、變速箱以及主減速器。而由于不同的天氣條件或駕駛員等因素，道路測試車輛會產(chǎn)生不可重復的結(jié)果。在可控的環(huán)境條件下測試整車的耐久性和性能已顯得越來越重要。
履帶式車輛的動力特性與輪式車輛有著很大的區(qū)別。當履帶式車輛與其它車輛有相同的道路工況下，它還需要經(jīng)歷“摩擦”載荷 ——車輛轉(zhuǎn)彎時，履帶所遇到的摩擦力。在轉(zhuǎn)彎時，當履帶轉(zhuǎn)動著推動車輛前進時，履帶會沿著地面滑動。很多研究都建立了方程，能夠基于車輛幾何結(jié)構和地面條件，預測克服“摩擦”載荷所需的力矩。
硬件
我們所升級的測試系統(tǒng)包括兩個1250馬力的直流測功機(dyno)。它模擬道路負載情況。對于測量被測車輛的速度和轉(zhuǎn)彎半徑，我們選擇了基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來升級此系統(tǒng)。我們配置了具有370個數(shù)據(jù)采集通道的系統(tǒng)來監(jiān)控測功機，同時監(jiān)測被測車輛并衡量其性能。感謝SCXI的多路復用技術，采集任務能夠在一塊多功能數(shù)據(jù)采集板卡上完成，這塊板卡安裝在工業(yè)PC上。
我們使用SCXI經(jīng)過一些相對簡單的設置后便實現(xiàn)了370個通道。SCXI附件的接線端子帶有連線接口，讓我們能夠進行連線以及用手持設備檢修故障。雖然公司是不太可能使用所有通道，但他們?nèi)匀幌Ｍ軌驌碛泻芏噙x擇來配置不同的測試任務。
我們提供：
?48個 K型熱電偶輸入
?48 個J型熱電偶輸入
?96個模擬輸入
?32個隔離的模擬輸入
?16個頻率輸入
?42個模擬輸出
?24個 SPDT繼電器輸出
?32位數(shù)字輸入
?32位數(shù)字輸出
雖然一些通道用于固定的硬件測試任務(控制測功機及其附件)，但是用戶可以在設置界面上自定義配置大多數(shù)通道，包括重命名通道和提供縮放系數(shù)。輸入通道提供錯誤檢查，上限 /下限報警和警報閾值，而輸出通道提供可設置的默認值。當輸入超過報警閾值時，所有的輸出恢復到指定的默認值。
固定的模擬輸入通道傳感器包括左/右測功機的扭矩、左/右測功機扭矩以及變速箱的溫度。固定的數(shù)字輸入包括油壓限位開關、滅火器限位開關、油位開關、油溫限位開關、測功機空氣溫度限位開關，以及測功機氣流開關。
用戶可能會使用通用輸入通道監(jiān)測車輛的溫度、壓力、液位和速度等各種信號，以及環(huán)境條件，如濕度、氣壓和溫度。
軟件
SwRI選擇LabVIEW，是因為它能夠提供復雜的圖形用戶界面，能與NI硬件的簡單集成，以及其快速開發(fā)環(huán)境。擁有了LabVIEW，我們就不必依靠那些更復雜的基于文本的編程語言，便能夠高效地實現(xiàn)測試系統(tǒng)的復雜要求。
我們利用LabVIEW控件大量的顯示屬性定制自己的圖形用戶界面。由于此應用程序可能會設計大量通道，在同一屏幕上同時顯示所有通道是不可能的;此外，許多通道并不需要在屏幕上看到。通過前面板顯示控件的屬性節(jié)點，操作人員可以將自己需要監(jiān)視的通道顯示在屏幕上指定的位置。我們在設置程序中以可滾動的形式使用數(shù)組簇，操作人員可以定義通道的名稱和特性。我們使用全局變量來存儲所有的系統(tǒng)常量以及將數(shù)據(jù)從一個子程序傳遞到另一個。
該程序還包含了校準程序，使得技術人員可以監(jiān)控和調(diào)整每個通道的信號，然后將校準參數(shù)存儲在文件里。我們使用緩存采集，以100Hz的速度讀取所有已定義的輸入通道所采集的數(shù)值。主程序循環(huán)以10Hz的速度運行，并進行10點的平均運算，以幫助消除任何噪聲信號。該程序每兩秒鐘將數(shù)據(jù)保存到文件中一次。此外，它將最近400個的數(shù)據(jù)點(10Hz速率)保存在循環(huán)緩沖區(qū)中。在報警時，這個緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)可以幫助診斷什么地方出了錯。
總結(jié)
這個系統(tǒng)的開發(fā)進展順利。通過高效利用SCXI模塊，使得只需一個DAQ板卡，就可以建成一個極具成本效益的高通道數(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。LabVIEW和這些NI硬件產(chǎn)品，提供了方便的軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成。我們的客戶期待著使用該系統(tǒng)來測試新的原型測試車。
