基于cRIO的远程数据采集终端-Read.PDFVIP

基于cRIO的远程数据采集终端 作者：彭泓 职务：软件工程师 公司：上海聚星仪器有限公司 应用领域： 维护/现场测试 使用的产品： cRIO-9004，cRIO-9104 ，cRIO-9401 ，cRIO-9215，cRIO-9203，LabVIEW 8.2，LabVIEW RT 8.2， LabVIEW FPGA 8.2， NI-DFD 7.5 挑战： 利用先进的自动化测试测量技术构建分布式的远程数据采集终端，对大桥的各类环境数据、静/动态响应等 信号进行精确的同步采集，为整个大桥健康监控系统提供最底层的数据支持。 应用方案： 基于cRIO 硬件平台，利用NI LabVIEW 开发出一套适用于整个大桥健康监控系统中不同数据采集终端的 统一的远程数据采集系统。 介绍： 大桥健康监控系统结构如图1 所示，监控系统包含多台基于cRIO 的数据采集终端，它们分布在大桥的不 同位置。数据采集终端的主要任务是按照控制终端的要求，在各类传感器的配合下采集大桥的各类环境数 据、静/动态响应等信号，进而将这些信号数据一方面实时传送到监视终端；另一方面按指定的策略将部分 信号数据以文件的形式存储在本地，以供数据存储终端下载并利用数据库来统一管理信号数据。 运行于各数据采集终端的应用软件是基于LabVIEW、LabVIEW RT 和LabVIEW FPGA 构建的，具有统一 的软件架构。其难点在于不同类型信号采集任务的模块化与规范化，多机箱间精确的同步采集，以及复杂 的数据存储机制的实现。 系统硬件组成： 不同数据采集终端的具体硬件配置都不一样，但是硬件模块类型一致。除了机箱cRIO-9104 和嵌入式控 制器cRIO-9004 外，每个采集终端都配有cRIO-9401 和cRIO-9215，在GPS 接收机的支持下，对大桥的 振动信号进行GPS 精确同步采集；cRIO-9215 和cRIO-9203 对大桥的慢变或静态电压、电流信号进行采 集；配有ENET-485/4 对部分传感器和调理器的串口输出信号进行采集；同时cRIO-9401 对部分数字脉冲 信号（如雨量计输出信号）进行采集和计数。 系统软件结构： 采集终端统一的系统软件架构可以使上位机能通过一致的接口与其交互命令、状态与数据，方便用户的使 用；也可以极大地提高代码的重用性，使所有终端使用同一套代码（不同的终端仅在FPGA 程序和配置文 件信息上有所区别），方便开发人员维护代码。采集终端系统的软件结构如图2 所示。 021• 800-820-3622 • @ • /china National Instruments 图 1 大桥健康监控系统结构 图 2 数据采集系统软件结构 整个数据采集终端的软件由数据采集和通信两大部分组成。数据采集部分又可分为数据采集模 块、数据采集引擎、数据存储引擎、GPS 时间引擎。通信部分则由数据接口、控制接口和调试 接口组成。在LabVIEW 中实现时，这些不同的引擎和接口都是独立运行的VI，通过上层的动态 调用来执行。这样可利用LabVIEW 多线程的特性，避免各个模块之间的相互阻塞干扰。 这些所有的引擎和接口都是在cRIO-9004 的RT 上实现。cRIO-9401、cRIO-9215、cRIO-9203 等模块的数据采集是在cRIO-9104 的FPGA 上完成的，采集到的数据通过DMA 传送到RT 上的 数据采集引擎进行降采样、滤波等预处理；ENET-485/4 模块对串口信号的采集，并将数据通过 以太网传送到RT 上的数据采集引擎进行预处理。 021• 800-820-3622 • @ • /china National Instruments 不同数据采集终端的硬件配置都有所不同，所采集的物理信号也各不一样，再考虑到将来增加、 改变测点，调整系统的可能性，数据采集终端的软件必须是高度模块化，便于开发人员增加新的 测点、硬件。模块化的核心在于对不同类型信号采集任务的模块化与规范化，将不同类型的数据 采集模块封装成一组具有相同接口的VI 供上层的数据采集引擎根据各采集终端特定的模块配置 文件来动态调用。 GPS 同步采集 为满足大桥模态分析的要求，各数据采集终端需要对大桥的振动信号进行精确的同步采集。对于 大桥健康监控系统而言，各数据采