摘要：基于信號(hào)的不同特性與要求，將實(shí)時(shí)測(cè)量和非實(shí)時(shí)測(cè)量綜合應(yīng)用在多個(gè)信號(hào)的測(cè)試。本文在LabVIEW的通用測(cè)試程序中，引入LabVIEW RT的實(shí)時(shí)測(cè)試，同時(shí)應(yīng)用LabVIEW Simulation Interface調(diào)用Matlab構(gòu)建模型，應(yīng)用Datalogging and Supervisory Module完成數(shù)據(jù)的即時(shí)存儲(chǔ)。本文編寫Matlab來完成房屋的溫度模型和直流電機(jī)物理模型，并調(diào)入LabVIEW的真實(shí)采集環(huán)境進(jìn)行半物理仿真，同時(shí)編寫LabVIEW非實(shí)時(shí)控制模塊和LabVIEW實(shí)時(shí)控制模塊控制仿真模型，從而來完成實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)監(jiān)控。
關(guān)鍵詞: LabVIEW RT, Simulation Interface, DSC, Matlab, PID控制
1：引言
在工廠或?qū)嶒?yàn)室里，實(shí)驗(yàn)人員需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)某些動(dòng)態(tài)量和狀態(tài)量，或用于快速準(zhǔn)確的監(jiān)控某些關(guān)鍵的設(shè)備，或用于記錄過程，為作以后系統(tǒng)的調(diào)整（如算法的修改，參數(shù)整定等）做參考。其中一個(gè)廣泛試驗(yàn)是半物理仿真，即所稱謂的硬件在環(huán)仿真 仿真的核心在算法，配合硬件的輸入輸出，往往要求在確定的時(shí)間里完成確定的監(jiān)測(cè)與控制。此時(shí)通常采用實(shí)時(shí)系統(tǒng)。
實(shí)時(shí)系統(tǒng)是在確定的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)來自外部激勵(lì)信號(hào)完成響應(yīng)，其中從輸入到輸出的每一循環(huán)抖動(dòng)足夠小，而使每個(gè)循環(huán)的過程不因?yàn)楦蓴_而中斷。實(shí)時(shí)系統(tǒng)往往要求連續(xù)循環(huán)進(jìn)行準(zhǔn)確控制，這樣就對(duì)運(yùn)行實(shí)時(shí)系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境要求都很高。
設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵之一在于所待測(cè)信號(hào)的特性分析，即合理分布被測(cè)對(duì)象。哪些信號(hào)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，哪些信號(hào)只是普通的檢測(cè)。由于實(shí)時(shí)系統(tǒng)所控制的量通常很關(guān)鍵或者影響到全局的，被測(cè)量都是某些特定或者必需的，所以某些非實(shí)時(shí)被測(cè)量都不需要也不應(yīng)該引入整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)部分，因?yàn)槎嘁粋€(gè)監(jiān)測(cè)量的引入都會(huì)影響實(shí)時(shí)性能。故在多個(gè)物理量的監(jiān)測(cè)時(shí)候，特別在有實(shí)時(shí)信號(hào)和非實(shí)時(shí)信號(hào)混合監(jiān)測(cè)時(shí)候，需要將系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)部分和非實(shí)時(shí)部分。
實(shí)時(shí)系統(tǒng)發(fā)展很快，編寫實(shí)時(shí)測(cè)試程序的軟件環(huán)境著名的有QNX，VxWorks等，LabVIEW RT是National Instrument 公司在基于LabVIEW的Real-Time Module的實(shí)時(shí)編程環(huán)境，其利用LabVIEW的圖形化語(yǔ)言，使得我們能夠快速編寫程序并方便地移植到實(shí)時(shí)平臺(tái)。特別在測(cè)量領(lǐng)域，很多工程師都很熟悉LabVIEW編寫測(cè)控程序，利用NI LabVIEW Module使得工程師不需要再花費(fèi)額外的時(shí)間學(xué)習(xí)其他平臺(tái)就能開發(fā)很好的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。
2：設(shè)計(jì)平臺(tái)和模型介紹
2.1:本文所用的硬件平臺(tái)包括NI的PXI平臺(tái)、通用PC平臺(tái)以及筆記本平臺(tái)，采集輸出卡包括基于PXI、PCI和DAQCard的多功能采集卡。PXI平臺(tái)是PXI－1002機(jī)箱，PXI－8176實(shí)時(shí)控制器，PXI－6052多功能采集卡； PC平臺(tái)是通用PC機(jī)和PCI－6014采集卡；筆記本平臺(tái)是IBM系列和DAQCard-6062多功能采集卡。
2.2: 本文中所設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)是美國(guó)國(guó)家儀器(NI)推行的LabVIEW7.0以及LabVIEW Real-time 7.0 Module，其中所采用的LabVIEW工具包為Simulation Interface 2.0和Datalogging and Supervisory Module 7.0，同時(shí)還采用Mathswork 的Matlab6.5.
2.3: 模型介紹
工廠或者試驗(yàn)室，很多情況下，需要監(jiān)控室溫，濕度等環(huán)境量，同時(shí)機(jī)械運(yùn)作設(shè)備中一般都缺不了動(dòng)力的核心－電動(dòng)機(jī)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況在某些情況下是急需的。如何監(jiān)控好多個(gè)信號(hào)，然后動(dòng)態(tài)顯示，處理分析，數(shù)據(jù)記錄，遠(yuǎn)程共享數(shù)據(jù)等需要綜合考慮。
本文利用Matlab中的Simulink Module 開發(fā)物理模型來模擬控制對(duì)象，模型包括房屋的溫度和供暖氣設(shè)備模型，直流電動(dòng)機(jī)的物理模型，然后利用LabVIEW Toolkit之一中的Simulation Interface調(diào)用物理模型，結(jié)合LabVIEW的通用采集程序，使得這些模型的輸入輸出都是真實(shí)的信號(hào)，從而來實(shí)現(xiàn)半物理仿真環(huán)境。
——陳曉君
（北京中科泛華上海辦事處 應(yīng)用工程師）
