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解决方案:在LabVIEW软件程序的控制下,用DAQ卡和RS-232进行数据采集和控制。 环境保护结构(EPA)美国国家车辆与燃料排放实验室(NVFEL)需要一个自动系统来预处理汽车蒸气过滤罐。通常,蒸气过滤罐是0.5~2.0升的充满细小炭颗粒的容器。蒸气过滤罐的作用是将汽油燃烧前产生的蒸气存储起来,以减少蒸气的排放。 有汽车界的来访者问过我们是在哪儿买到这个系统的。当我们回答说:“这是我们内部造的。”他们很吃惊而且留下了深刻的印象。 系统设计 每个CPS单元通过流量控制器(MFC)和电磁阀来控制净化空气、丁烷气体和氮气。数字继电器控制螺线管阀门。每个CPS都装有一个爆炸保护和用于测量泄漏量的数字天平。所有的CPS单元从中央露点湿度计得到环境温度和露点数据。MFC、电磁阀和数字继电器底板的电源由三个独立的直流电源供给。 我们选用运行在Power Macintosh计算机上的LabVIEW软件程序作为我们的数据采集及CPS的控制器。 我们选用NI的Nubus卡监控硬件系统。 一块NB-MIO-16L-9多功能卡从流量控制器读取模拟流量信号,并切换数字继电器来控制电磁阀门。 NB-AO-6模拟输出卡为流量控制器确定了设定点的输入。平衡的监控和控制由RS-232通过调制解调器的端口进行。中央露点湿度计将露点和环境温度数据通过RS-232串口传送到每个计算机打印机串口。装有导轨、螺丝接线端子的模块被用来将组件互相连接起来。用于模拟输入信号的终端模块有自带的熔断丝和电涌抑制二极管来保护Nubus总线板卡和计算机免受过电压和电流电涌的破坏。 系统监视 用LabVIEW图形化用户界面(GUI),系统程序员Tom Rhodes开发了一个定制虚拟仪器(VI),这个VI中包括了多个显示窗口来监视CPS过程。各种环境状况被连续地显示,而那些监视净化和装载过程的的显示窗口只在各个过程运行时才被显示出来。这些窗口每秒更新一次。在LabVIEW的流程框图中,测试的功能由三部分组成。在第一框里,进行了数据采集和过程控制。在第二框里,需要进行重量测量,并且由平衡得到数据。在第三框中,环境的温度和湿度数据从独立运行的露点湿度计中得到。 在初始化预处理过程之前,CPS操作员输入车辆的信息并选择预处理的类型。典型的,净化及装载一个车辆蒸气罐需要3到13个小时。预处理过程的初始化一完成,CPS马上创建一个Exel表格文件,并每隔一分钟向磁盘写一次数据。当过程完成后,CPS的VI生成并自动打印一个数据的总结报告。数据的性质由一个子VI程序来汇报,这个子VI用来监视各种错误和超标事件。各种错误和超标事件都显示在CPS的VI的前面板上,而且列在表格文件和总结报告中。 结果 当CPS完成之后,在美国国家车辆与燃料排放实验室(NVFEL)将安装4台设备。NVFEL人员,包括技术员、工程师、管理人员对CPS留下了深刻的印象。有汽车界的来访者问过我们是在哪儿买到这个系统的。当我们回答说:“这是我们内部造的。”他们很吃惊而且留下了深刻的印象。 这个系统的真正好处是它的可扩展性和灵活性,所以我们可以快速地融入一些不可避免的改动,为了满足新测试程序和规则的要求。美国国家仪器公司的Nubus板卡比基本系统所需要的有更多的通道容量,如果有必要的话,Power Macintosh有再多出一个Nubus板卡的空间。这是LabVIEW软件值得称道的地方,它固有的灵活性,使我们可以相对方便地在此系统上做一些添加和改动。
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