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應(yīng)用領(lǐng)域：
汽車業(yè)
使用的產(chǎn)品：
CAN總線、FieldPoint I/O模塊、GPIB接口及儀器控制模塊、LabVIEW軟件
挑戰(zhàn)：
構(gòu)建一個快速響應(yīng)的研發(fā)型質(zhì)子交換膜燃料電池測試系統(tǒng)，它可以應(yīng)對多種疊層布局和輸入輸出要求。
解決方案：
將NI公司的LabVIEW軟件、SCXI模塊、GPIB接口、FieldPoint模塊、NI-CAN和TCP/IP產(chǎn)品集成到一個可配置、高性能的燃料電池測試環(huán)境中。
燃料電池測試工作站軟件的樣品屏幕截圖
即時供電的需求
全世界的研究人員都在進(jìn)行著汽車燃料電池的測試,以開發(fā)下一代汽車能源。對于汽車燃料電池來說，一項關(guān)鍵的要求就是它要能在冷啟動的條件下工作，并且能夠即時地提供所需能源。即時供電要求一個測試站具有足夠多的可響應(yīng)的質(zhì)量流量控制器，以及在動態(tài)流量情況下可以迅速響應(yīng)以穩(wěn)定各種壓力的軟件。
為了能夠恰當(dāng)?shù)孛枋鋈剂想姵氐男侍匦�，研究人員需要對每一個燃料電池進(jìn)行電池電壓測試。測試標(biāo)準(zhǔn)要求軟件可以在單個到多達(dá)500多個電池之間進(jìn)行調(diào)整。此外，一些測試只要求進(jìn)行疊層測試，而一些測試則要求對包括疊層和基于NI-CAN和TCP-IP的輔助性控制系統(tǒng)在內(nèi)的整個燃料電池模塊進(jìn)行測試。研究人員需要一個標(biāo)準(zhǔn)化的測試環(huán)境，他們可以用同一種帶有工作站的測試軟件來運行所有的疊層尺寸和格式。這就需要一個具有自適應(yīng)性的輸入輸出構(gòu)架和一個可以根據(jù)不同的流量、壓力和負(fù)載要求來調(diào)整測試的軟件模型。
利用NI公司的LabVIEW軟件、PID控制工具包和SCXI模塊來構(gòu)建一個系統(tǒng)
我們需要編寫一個用戶定制的LabVIEW程序，其中包含700種以上的虛擬儀器，目的是利用測試工作站的自適應(yīng)性來滿足所有的測試要求。主程序包含兩個主要的循環(huán)：一個循環(huán)用來操作測試用硬件，另一個循環(huán)用來處理用戶界面。對于這個構(gòu)架，研究人員在將來可以把測試的硬件循環(huán)移植到NI公司LabVIEW軟件的Real-Time Target（實時目標(biāo)模塊）上，以獲得更確定性的響應(yīng)。把硬件控制分離到一個高度優(yōu)化、定時的循環(huán)中，并配以使用PID控制工具包，我們滿足了在動態(tài)負(fù)載情況下提供迅速、穩(wěn)定響應(yīng)的要求。
我們開發(fā)的系統(tǒng)使得3個12槽和4槽的SCXI機(jī)箱可以連在一起，以接通多達(dá)512路的電池電壓測量和其他用于控制壓力、測試負(fù)載的信號。對于燃料電池模塊的測試，我們把軟件連接到自有的基于NI公司CAN總線或者TCP/IP模塊的控制系統(tǒng)上來讀取更多的電池電壓組，并允許通過CAN總線進(jìn)行輔助控制。我們利用NI公司的FieldPoint I/O模塊和SCXI模塊來有選擇地進(jìn)行制冷、加熱和濕度控制。我們在每個測試工作站上運行一個獨立的LabVIEW維護(hù)應(yīng)用程序，用來確定工作站的硬件性能狀況，在測試站的軟件啟動的時候這些數(shù)據(jù)會被保存到一個INI格式的文件中。我們利用NI公司 LabVIEW企業(yè)版的互聯(lián)工具包，使數(shù)據(jù)庫跟蹤記錄UUT的歷史和測試參數(shù)。
自動化和仿真
LabVIEW軟件中含有在進(jìn)程中記錄測試的宏的功能，這可以用來顯示重現(xiàn)的關(guān)鍵測試序列。通過一個按鍵，操作員就可以記錄隨后在界面上發(fā)生的控制變化，并且把這些測試變化存儲到一個宏文件中。在重放模式下，用戶界面按照同樣的時間次序進(jìn)行著控制變化，就如同一個操作員在設(shè)定控制一樣。當(dāng)一個宏運行的時候，操作者可以選擇停止測試并在繼續(xù)運行之前做一些調(diào)整。操作者可以把多個測試的序列作為宏單元進(jìn)行記錄，然后把它們連接起來或者把它們排列成一個復(fù)雜序列，從而用相當(dāng)多的測試步長去進(jìn)行序列測試。此外，如果在一次測試中檢測到一個事件（比如，一個電池的電壓降到了某個最小值以下），操作者可以運行一個特殊的恢復(fù)宏指令。操作者隨后可以在微軟公司的Excel軟件中編輯這些宏。利用這些豐富的自動化功能，研究人員可以迅速確定策略以改進(jìn)燃料電池的測試。
操作者既可以在測試工作站的PXI機(jī)箱中，又可以在任何一臺臺式機(jī)的特殊仿真模式下運行LabVIEW燃料電池測試軟件。在仿真模式下，操作者可以在一臺沒有連接任何外部器件的PC機(jī)上安全地記錄和測試宏。對測試器件發(fā)出的模擬反饋的仿真，使研究人員能很好的認(rèn)識測試工作站的工作原理。研究人員可以在測試硬件上運行一個測試，而接下來的測試則可以在一個工程辦公室里進(jìn)行仿真，這樣就節(jié)省了寶貴的測試時間從而加快了研發(fā)周期。
操作者也可以通過網(wǎng)絡(luò)從任何一個地方遠(yuǎn)程地監(jiān)測測試，原理是利用LabVIEW軟件基于data socket的applet插件來跟蹤記錄在測試實驗室中所有運行的測試中重要的標(biāo)志。當(dāng)操作者已經(jīng)離開測試設(shè)施而有測試故障需要被追蹤時，軟件可以email特殊的故障信息到一個文字呼機(jī)的清單輸出端。操作者既可以把數(shù)據(jù)記錄到InSQL數(shù)據(jù)庫中也可以記錄到一個CSV格式的文件中，并可以被導(dǎo)入到Excel軟件或NI公司的DIAdem軟件中做測試后分析和報告生成。操作者也可以只在低電池電壓事件發(fā)生后或者每間隔一個固定的時間進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄。
NI公司的系統(tǒng)再現(xiàn)了汽車燃料電池系統(tǒng)的真實情況
利用LabVIEW軟件和NI公司豐富的輸入輸出產(chǎn)品，我們能夠提供一套完整的軟件解決方案來滿足所有的要求。通過對硬件器材的無縫整合，我們在非常短的時間內(nèi)開發(fā)了這套系統(tǒng)，并且不用為開發(fā)多個賣方解決方案而苦惱。最終的用戶可以受益于一個高效的、可調(diào)整的、再現(xiàn)汽車燃料電池系統(tǒng)的真實運行情況的測試環(huán)境中。
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