NI应用 labview 8.6应用与培训指导教程

1、NI Compact RIO 模 在海洋 境多物理 量中的 用应用领域：研究开发挑战：随着对海洋方面研究的日趋广泛，对于海洋中各种环境物理场的关注也越来越多，这就需要对海洋环境多物理场进行全面广泛的测量，而传统的测试手段已经无法满足现在的测量需要，尤其是在需要多个环境物同时进行测量的时候，繁多的各物理场采集系统硬件设备大大降低了测量的灵活性以及系统的安全性和可靠性。因此，开发小型化，智能化的现代测量系统成为了一大挑战。采用 NI 公司的 NI应用方案 ：CompactRIO 控制采集系 统，基于LabVIEW 开发平台和LabVIEW RT时系统，构建了一个小巧、灵活、安全可靠的海洋环境多物理

2、场测量系统，实现对水下测量系统的控制，实时测量、结果显示 并 存储。 该系统充分利用了LabVIEW 易学易 用的特点，结 合 NICompact RIO灵活可靠的特性，使之能满足海洋环境多物理场测量的复杂需求。使用的产品：8.0图形化开发环境RTRT(实时模块)LabVIEW FPGALabVIEW FPGA嵌入式实时控制器233 动态信号采集模块NI cRIO-9004103可再配置嵌入式机箱介绍：在进行海洋环境多物理场测量时，对系统的要求是要满足多种物理场不同的参数灵的活测小量巧系 ，统低求，多点同测，实时便捷，功体耗积，庞布大放，方灵便活。性而差传，统且公工作司作者名职：称务田：稷大工

3、，连程吕测师俊控，军，技主术任张研，静究工所程师LabVIEW8.0操作繁琐。本系统基于NI-Compact RIO的图形化开发环境，利用其块统备实灵，时的了巧还采数传的可集据统外组模海采形成块集洋，分开、环廉布发传境价式的输水的采测与下成集试存物本系系储理，统统等场简，功测单不同能试灵仅时模系活具，的操作也大大方便了测试人员的工作。正文：一、引言测场们对物越力、可于理广度的地以海场泛的变近震更洋也深增化些预加环成入加规年警熟境为。，律来关相、悉物了，于随海应理研使海着洋地场究我洋人捕，的关们利海方类捞了注在用洋面对、解的海石其中的于，焦洋油环意各研海点地勘境味种究洋。质探物着因环越开勘等理人

4、为境来发领域，更加的方便、有效。而随着海洋物理场水下物理场测境个同已差物经量小时，无测物严理型进系法试理重场化行统满需场限采、测的足求制测集智量安现量了系能中全在增系在统化的性的加统需硬、应和测，的要件布传用可量研多设放统。靠需究个备便的因性要开环测捷测此低，发境量的繁试，的已物灵海对多手缺经理活洋于的段点成场性环一各已，为二、必需。1硬件系统介绍：系统总体设计思想：本系统是基于海洋中多个环境物理场的综合测量方法。海洋环境物理场包括多种物理环境，有传统的声、以及近些年来至各个物理场于刚刚引起逐渐引均关注有其特入的磁光、的特性，这荧光电、水、地震压让，波甚现，有环测满场无分探洋足法的单境，的测满

5、水可点物需量足下以的理求对物，析测场，需于理集而量数要海场搜系据通到；采测洋对，环集为量水统过于境系研海下所海物统究域测获洋理越人取的场来员大量内环测越数阵境据的量准无量物与法的海点经理已多的确确定变，量化测计PC需系趋同要统物理场的参数势时一也，一为个是个了多必预点能须测集够的采提供海。对长洋期阵了方便。环在于列境，水本物下系通理工统过场作的岸设上的制需传纤以殊上各送几要机，个到点我采，岸考对集们上虑水，以于点对下进及本行将根套各显据系个示海统的采和到上提集数处作点理据出业进，的要基通的行特求于过控光是：（1式采、，因采集为率的样软）水精件智下度，能利的化于多要：程种求灵物不活员理同多序场调

6、；样快，的其捷、测测对、量量方采人便试方样员操作；3布放的（需）要小，型以化及：对为于了水方密便舱海的上设实计测需、要，小型2的采集系统将是我们 首选。可的同就以这不时长撞温要的冲（期）求、同系系度，稳统条时统件水定，的，密长安耐进性期全水行工、高流数作，稳冲在据时定击海采的性以上集功：要工耗系布及适作低统放应，散热性综上考虑好能够保证，在对多个采集系统系统的稳定工作。NI进行综合比NI较CompactRIO分析之后，我们选择了公司的该系统是一种小巧而控坚制固和的采工集业系化统I/O控。制(reconfigurable和采集系统 I/O，采用可重新RIO)配置FPGA技术实现超高性能，和缩可写

7、自为定义功能。NICompactRIO3FPGA包含一个实时控制器与可构单个水下采集模块硬件系统架重新配置的独立嵌入式或分I/O布式芯应片用，适系用统于；其可多靠样的的热插拔工业每个物在理多场个的水采下样物要理求场并进NI不行相测cRIO同量，时-9233对，于对/模块，内置可直接和传感器交变，可以利用采集器设置10K采样率来采集，采样率要求最高达到NI中利cRIO用单-9004片机，将而信对号于采直集流进信号来，通系过统控制器的串口，将数据传给上位机，进行显示和保存 海洋环境多物理场测量阵如图1工少小系良大作，统多巧的方；，数的抗便较保海外震调了低证洋形耐节研的了环器，温究功测境连使性人耗试

8、物接得能员，的理NI的系超也的可场信统越使海靠测号的了得上性量调体老系布与的理LabVIEW积式统放安需，大的工与均全要大采作测符性；减集的量优合；所示。稳定性增强；同时， 公司的和LabVIEW RTLabVIEW FPGA模块、模块LabVIEW提供了良好的图形化开发环境，NI利用软件，可以快捷的设置cRIO采集模块的采集属性NI；cRIO对于整个的位置以及姿态信息，姿态信息同直流水下测量系统，可以利用姿集的及放态的姿后是的仪保态期测成对，证、的量功于通位。数的与水过为置据一否下它此正分个测直们，确析重量接掌我，与要系影握们是处组统响测在我理成来了量系们，部说测系统进系分，量系统中行统，结

9、统在集数在系果的水成据水统以布下了采下将集水成下的各接个口测设量备点以方及便的捷集的成软在件一设系起置统，并通过网络，和岸上工作站相连。信号共 用一个单片机来进行采集控制，图1海洋环境多物理场测量阵2NI硬件简介而数据利用串口通过单片机传送给2.1 NI cRIO-9004特性指标：cRIO-900443配置有一个串口10/100M，并通过网络传送到上位机自PC适的显控界面。应以太网接口，由此和其他设备及2单个水下采集模块硬件系统架构机连接；工作电压范围在11到30V如图所示：当有8之个采24W集通道同512M时工作的情况下，功耗只有；有2K/s50K/s64MDRAM LabVIEW的存储R

10、T空间以及的；12.8MHz操作系统。特性指标：2.2 NI cRIO-9103FPGA个模块插槽；196KB RAM百万门可再配置系统；2.3 cRIO-9233特性指标：通道数4个模拟输入通道图 2时数钟据频采率样率A/D24 bits转换精度三、1软件系统介绍：软件简：NILabVIEW件所使用的开LabVIEW发平台为NI公司的语结库一快司言的种、构开功的通适类发能基用合型的最本编任和一强要程何GPIB模种的软素环编块目件。图；境程调前它形，任用应的化定务语用扩开义，法最展具发了规广函有平数、则数扩台据发等是库展。模展编面函它型最程向数是公、数据采集、及数据分析、GPIB数据和显VXI

11、串示行和RS仪数-232器据控存RS制储，；-485提以供协了议与的遵硬从件TCP/IP及、采ActiveX集、卡的全部、功能，还且念利的内包，库用来置了括函编绘了数程制常，人不程用员需序的熟要流程，悉编程序的写图调术程，试语直序工，等观代具图软清码，表简件晰，和化而标，概了并是准程序的2开发时间和难度 。示传采现，样对送方率各到本便要个编程思路说明上系测求物位统试进理机的人行场的软员数采用件对据集户编测采的界程量集控面主体；制上要的将，是采按布实需集放时要信、显调号的实试以及对目标的测量。互的时以形集译产的便成模各是生显捷一块个对要冲示的个同物于让突采对成姿理本程，集各熟态场系序也结个的仪采

12、统的不果采系控集来采会、集统制控说集因存采模制，模为工储集块模块运作数进控集块之行据行制成，间速并重，控软在即度更将点制件一不的重各是，起相问要实可采编，题 丢点和串道。采集系统框架图532.1 NI cRIO-9233控制采集部分，并在上利用NI cRIO-9233时，在程序中还集成了错误报警，当程2.2 cRIO-9004场交变部分，软件设计的关采键集问水题下首物先理NI cRIO-9233与单片机的串口通信是要保证两个的cRIO同步-9233，这在Project中通过置两个的NI cRIO-9233硬件属性，可以将两个物用与理单仪利在场漏本水片直系报机流统信制的中号各控，警控NI的集个制

13、采cRIO成模和集了块数模-对的据9004块于采以海集及洋，模姿将环块态信境，证信时号钟不设会为产同生步丢，达点到和要串求道；，根其据次采是样保率的要求，最高要10K号通过串口传给选择DMA FIFO的采样率，位机显示与存储。的方式，可以解DMA决这个序出错时，可以及时的提醒测量人员。问题。采集到的数据，通过对的姿态仪和环境物理场采集模块的读取，经过二进制到十进制的转换，进工作通过上位机给单 片机发送命令进行显示和存储以及后期的数据处理。同行切换，方便测量人员的观测和控制，FPGA.vi的程序部分4 FPGA.vi图的程序部分对送同信报时号警，在对水下测量体进行布放的时候，当的信漏判号水断而报

14、，不警进再启行发动软送时件其，报他单警信片。号机，通将过传警统断据后程。，传，序姿提根读输发态取据取格送达出需串式姿到来要口，态一并将设数仪定显从定据工的示串姿，作角，口并态指度同得按判令，时到照断给程增的姿规单序加姿态则片开报态仪，机始警当仪的，报判系数然DMA的数据读取和转换6图 姿态仪界面格场物令程式的理，序结，数场设当束读据传定水姿出采感的下态串集器切测10仪口，工换量根数中作按体据的指钮姿单的字令，态片采给符，稳机开集单串定的始并片，之并数稳发机后将据恒送发，其传物稳送通分输理恒指过解，转换为 进制数值，并根 规则将其换算 实际的物理量 显示出来。7四I制台测CompactRIOns和、量LabVIEWtru采本结系m集论en统文图系t。而s讨统公构由数据回放界面和论司建于小图的了很巧形海NI而好基化洋坚的CompactRIO环于固编利境的程Nat多用工开物了i发理业n平化a场NI控l控制和采集系统灵活，可靠等多项特性，并且结合了 LabVIEW 这一强大、高效的软件开发平台