LabVIEW在控制火箭發(fā)射中的應(yīng)用虛擬儀器

LabVIEW在控制火箭發(fā)射中的應(yīng)用虛擬儀器

北京瀚文網(wǎng)星科技有限責(zé)任公司

在2014年北京瀚文網(wǎng)星科技有限責(zé)任公司參與建設(shè)了CCV控制中心和底層的控制系統(tǒng)（Low-level control system, LLCS）的接線，這個(gè)關(guān)鍵的部分全部基于NI技術(shù)實(shí)現(xiàn)。CCV所有活動(dòng)都是在發(fā)射期間在CSG完成。CCV控制中心是一個(gè)復(fù)雜的綜合硬件/軟件系統(tǒng)，它必須保證擁有足夠的可重配置能力，因?yàn)樗鼘⒁诮?/span>20年的時(shí)間內(nèi)隨著發(fā)射系統(tǒng)的的演變而更新。

CCV控制中心主要由三個(gè)系統(tǒng)組成：控制運(yùn)行的功能系統(tǒng)（BCVF），主管人事和裝置安全的緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)（BCVE），以及管理BCVF和BCVE系統(tǒng)配置的計(jì)算中心CdC。此外，CCV還包含其它一些小型子系統(tǒng)，可用于后處理分析、發(fā)射器和模擬器軟件之間的切換以及控制室等。LLCS連接是BCVF的關(guān)鍵部分，它主要負(fù)責(zé)獲取發(fā)射的參數(shù)、進(jìn)行校準(zhǔn)、監(jiān)控和發(fā)布參數(shù)、事件和報(bào)警給其它部分。圖1是顯示了BCVF LLCS連接的框圖。我們根據(jù)VEGA地面部分協(xié)議的框架下，跟和其他的分包商共同完成CCV，該項(xiàng)目同時(shí)也授予給VITROCISET。

硬件架構(gòu)

LLCS連接軟件通用操作環(huán)境(Software Common Operating Environment, SCOE)是CCV的子系統(tǒng)之一，它與被測(cè)單元直接連接并且zui為接近，監(jiān)管和控制發(fā)射器。它對(duì)常規(guī)的和反常的事件做出實(shí)時(shí)響應(yīng)，確保測(cè)試執(zhí)行期間的安全。由于它非常重要，LLCS連接被看作是一個(gè)智能且高度可配置的實(shí)時(shí)進(jìn)程。

在正常情況下，LLCS連接通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)從頂層控制系統(tǒng)（High-level control system, HLCS）處接收命令和要求。它在運(yùn)行期間獲取所有的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并按要求傳輸給頂層控制系統(tǒng)。

LLCS連接還管理著一個(gè)電源SCOE，用于執(zhí)行需要電源的命令。電源是通過(guò)GPIB和硬件連線控制的，用于獲取電壓和電流值。此外，LLCS連接對(duì)事件發(fā)生的時(shí)間進(jìn)行標(biāo)記，并且它的時(shí)間精度小于1毫秒；其同步是通過(guò)IRIG-B NI PXI-6608模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)模塊的功能是接收由一個(gè)解調(diào)和分配的TU和TD信號(hào)。

LLCS控制器與FEE

LLCS連接的SCOE可以劃分為兩個(gè)子系統(tǒng)：控制器CTR與前端FEE。前者是LLCS連接的SCOE的智能部分，它管理邏輯接口（GPIB, 串口,和LAN）的相關(guān)功能；后者是控制器的拓展，管理更大數(shù)目I/O板?？刂破魅匀回?fù)責(zé)所有的管理功能，大多數(shù)的LLCS控制器和所連接的組件都是基于NI工具實(shí)現(xiàn)的。

PXI配置

LLCS接接SCOE包含了兩個(gè)機(jī)箱（CTR和FEE），因?yàn)楸本╁木W(wǎng)星科技有限責(zé)任公司有超過(guò)18個(gè)板卡。LLCS CTR由NI PXI-8186實(shí)時(shí)控制器、IRIG-B板、NI PXI-R 系列多功能可重配置 I/O模塊以及 RS485設(shè)備組成?？刂破髋c頂層控制系統(tǒng)HLCS交互，并展現(xiàn)許多的功能，例如：以太網(wǎng)連接管理；HLCS-LLCS數(shù)據(jù)交互管理；執(zhí)行命令；參數(shù)采集，校準(zhǔn)和針對(duì)異常情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)。LLCS FEE拓展了LLCS CTR 以擴(kuò)大它的接口能力。它包含了NI PXI-6528, NI PXI-6529, NI PXI-6071E, 和NI PXI-6533模塊，用于發(fā)射器的信號(hào)采集和指令傳輸通道。

連接到被測(cè)單元UUT

北京瀚文網(wǎng)星科技有限責(zé)任公司通過(guò)安裝在NI SCXI-1001機(jī)箱上的調(diào)理板來(lái)連接到發(fā)射器，調(diào)理板又連接到PXI模塊。

LLCS連接中的電氣接口

LLCS通過(guò)下列的接口連接到被測(cè)UUT：

■ Digital input (reports) channels 數(shù)字輸入（匯報(bào)）通道

■ Digital output (command) channels 數(shù)字輸出（指令）通道

■ Digital I/O channels for supervision purposes 用于監(jiān)督的數(shù)字I/O通道

■ Analog voltage input channels 模擬電壓輸入通道

■ Analog current input channels 模擬電流輸入通道

■ Analog current output channels 模擬電流輸出通道

北京瀚文網(wǎng)星科技有限責(zé)任公司通過(guò)NI PXI-6254 和 SCXI-1125 模塊的結(jié)合完成了模擬輸入通道（電流或電壓），通過(guò)PXI-6254和 SCXI-1124模塊的結(jié)合完成了模擬輸出通道（如果需要的話，是電流），通過(guò)NI PXI-6528和PXI-6529 模塊完成了數(shù)字輸入和輸出通道，通過(guò) PXI-7831R和固態(tài)繼電器（SSR）模塊完成了數(shù)字I/O狀態(tài)通道。SCXI-1125 和SCXI-1124調(diào)理模塊支持通道—通道、通道—系統(tǒng)的隔離。每個(gè)通道的電壓和電流的量程取決于相關(guān)的信號(hào)調(diào)理板的電壓和電流的量程。SCXI-1125輸入電壓量程被SCXI-1313接線盒拓展。NI SCXI-1125和SCXI-1124 信號(hào)調(diào)理板是可編程的，它使每一個(gè)模塊可以像電流設(shè)備或電壓設(shè)備一樣工作。通過(guò)添加板卡，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，例如，每一個(gè)新增的SCXI-1125可以添加8個(gè)模擬電壓或電流輸入通道。zui多可以擴(kuò)展48個(gè)額外的信號(hào)調(diào)理通道。

軟件架構(gòu)

CCV軟件分為三個(gè)不同的層次：LN1，LN2和LN3。LN1是主要由外購(gòu)的商用基礎(chǔ)軟件組成；LN2軟件是由專業(yè)的軟件應(yīng)用組成，來(lái)實(shí)現(xiàn)CCV的功能；LN3軟件是由客戶定制的，用來(lái)實(shí)現(xiàn)操作發(fā)射活動(dòng)所需的程序和設(shè)置。因此，CCV使用一個(gè)編程語(yǔ)言、一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)以及用于配置CCV的其它工具，以實(shí)現(xiàn)用戶的目的。

LLCS連接的建立是由LabVIEW實(shí)時(shí)模塊構(gòu)成的，在整個(gè)LLCS連接中，它是一個(gè)*的COTS軟件。我們用LabVIEW實(shí)現(xiàn)了LLCS連接中所有的LN2軟件。我們之所以選擇這項(xiàng)技術(shù)，是因?yàn)樗鞣N軟件模塊功能：參數(shù)采集、信號(hào)生成、校準(zhǔn)、標(biāo)定降級(jí)、監(jiān)視與發(fā)出指令等等。即使是用于從HLCS中接收指令并且重新配置LLCS連接的監(jiān)聽器，也是在LabVIEW中實(shí)現(xiàn)的，它通過(guò)一個(gè)專有的基于LAN的協(xié)議，與LN3軟件進(jìn)行有效溝通。在監(jiān)聽器的上一層，與HLCS的接口由L2工具構(gòu)成，并且允許LN3軟件索取相關(guān)的服務(wù)。圖3用藍(lán)色顯示了基于NI技術(shù)實(shí)現(xiàn)組件。

在L2工具之上的兩個(gè)環(huán)境—航天器運(yùn)行系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)度執(zhí)行系統(tǒng)，是在VITROCISET的參與下開發(fā)的，并且在空間應(yīng)用中被ESA作為標(biāo)準(zhǔn)工具—允許模塊應(yīng)用的執(zhí)行，其中包含了該應(yīng)用中所需的全部邏輯。Mise en Configuration d’Arrete，負(fù)責(zé)監(jiān)管結(jié)束時(shí)的活動(dòng)，重建正常、安全的環(huán)境；以及用于MA和MCA實(shí)現(xiàn)特殊目的任務(wù)。

      北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司，是一家以LabVIEW（虛擬儀器）為主要技術(shù)手段的開發(fā)公司，為您提供全套的系統(tǒng)集成服務(wù)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)、軟件與硬件的產(chǎn)品升級(jí)與改造。其服務(wù)領(lǐng)域包括：汽車、通信、航空、半導(dǎo)體、電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)、過(guò)程控制和生物醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域。涵蓋了從研發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)到服務(wù)的產(chǎn)品開發(fā)所有階段。

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labview技巧/虛擬儀器與LabVIEW

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