среда, 16 февраля 2011 г.

В настоящее время использование компьютеров в научных исследованиях не ограничивается имитационным моделированием на основе математических моделей. Мы давно привыкли к тому, что компьютер применяется для приема, обработки и анализа сигналов от реальных физических объектов и управления ими. При этом возникает потребность в электрических датчиках, преобразователях сигналов и специальном программном обеспечении. Все эти элементы занимают большое пространство и требуют вторичных преобразований и обработки сигналов. Кроме этого, требуются дополнительные расчеты и вычисления, например, для определения погрешности приборов при поверке, пересчете физических параметров сред и т.п.

Упростить рутинные операции при поверке приборов и при съеме данных с различных датчиков могут аппаратно-программные комплексы (АПК), в мои руки попало чудо венгерского гения на базе среды LabView, опытом работы с которым и хотел бы поделиться. Выглядит это так:

Здесь мы видим нефтяной массовый расходомер малого диаметра с токовым выходом (слева), ноут с программой (справа) и саму аппаратную часть LabView (синие блоки с белой станинкой за ноутбуком).

Среда программирования LabVIEW является программно-аппаратным комплексом для разработки приложений графического «алгоритмико-блочного» типа, позволяющих осуществлять опрос датчиков, установленных на объекте исследования, обработку полученной информации, генерацию сигналов для его управления в диапазоне 60 В (от –30В до +30 В для знакопеременных сигналов; от 0 до 60 В для однополярных). В LabView использовали технологию виртуальных измерительных приборов (ВП), то есть при наработке небольшой базы ВП можно повторно использовать одни и те же компоненты виртуальных приборов, не приобретая дополнительные технические средства, программное обеспечение и не повторяя рутину, увеличивающую код.

Хардварная часть представляет разнообразные интерфейсные устройства, встраиваемые в компьютер или подключаемые к его портам, устройства генерации и обработки реальных электрических сигналов, датчики, регистрирующие различные физические процессы, и т.п., которые имеют универсальный интерфейс и могут взаимодействовать с различными аппаратными средствами и операционными системами. Мне в руки попал настольный вариант с тремя модулями – по напряжению, по току и комбинированный.

На сколько мне удалось определить, то АПК имеет поддержку многих устройств, то есть не приходится, как обычно, писать драйвера и протоколы передачи данных (RS-232, GPIB 488, TCP/IP и пр.), а соответственно и проводить отладку алгоритмов связи, вводить энтропию и т.п… По поводу кроссплатформенности, то мне удолось полноценно поработать с АПК на MacOS и на Windows7, протестить на Linux и Solaris не довелось.

Виртуальные Приборы, написанные в этой среде симулируют реальные физические приборы. Например, я измерив температуру объекта, включал куллера или нагреватели.

Мною на базе среды LabView был разработан комплекс для работы со средствами измерительной техники, имеющими аналоговые либо цифровые выходы. Для аналоговых выходов возможна работа как с токовыми, так и с выходами по напряжению. Внешний вид передней панели контроля выходных величин:

На панели одновременно отображаются уровень сигнала, расход, накопленный объем с момента начала испытания, наибольшее и наименьшее значение расхода, отклонение расхода от усредненного и граф, который дает возможность следить за пульсациями в процессе измерения. Я использовал готовые блоки для статистического анализа, благо их большое количество в пакете.

Блок-схема работы данного виртуального прибора, являющаяся и самой программой:





При необходимости коррекции либо же добавления новых функций оператору достаточно добавить небольшой блок, например, для того, чтобы добавить контроль погрешности в реальном времени в процессе измерения достаточно добавить в Диаграмму блок:


Данный виртуальный прибор не обязательно воспроизводить каждый раз для каждого канала, можно просто использовать его как готовый Подприбор и получать уже обработанные значения, причем только те, которые необходимы. Для одного канала съема данных диаграмма тот же самый прибор будет выглядеть так: 



Данный виртуальный прибор не обязательно воспроизводить каждый раз для каждого канала, можно просто использовать его как готовый Подприбор и получать уже обработанные значения, причем только те, которые необходимы. Для одного канала съема данных диаграмма тот же самый прибор будет выглядеть так: 
Для увеличения количества приборов или каналов, от которых принимается сигнал достаточно будет скопировать необходимое количество раз три объекта, находящиеся в левой части диаграммы.
Виртуальный прибор для обработки данных цифрового выхода:
А его программа вот так: 
 
Универсальность данных виртуальных приборов позволяет комбинировать их в один комплекс в течение нескольких минут с помощью нескольких щелчков мышки. Можно одновременно использовать выходы по напряжению, току, импульсные выходы с помощью этих двух программ. Таким образом мы получаем замену 27-и реальным приборам используя только три модуля и две программы. Добавлю, что программы можно скомпилировать в исполняемые файлы, в *.exe, в *.app и т.д., Есть даже варианты с независимой системой, то есть без использования компа, а с самопайным модулем, например какой-нибудь тачскрин и любимые контроллеры, но до этого теста у меня, пока, руки не дошли…

1 комментарий:

  1. Надо бы посмотреть на его стоимость и опробовать.
    Как раз начинаю работу к диплому - может пригодиться.

    ОтветитьУдалить