12_基于LabVIEW的真空数据快采系统_陈强

1开题报告基于LabVIEW的真空数据快采系统报告人：陈强指导老师：王玲胡建生2009.12.8ASIPP2基于LabVIEW的真空数据快采系统一、EAST真空数据采集现状二、系统概述三、系统特点及功能要求四、系统硬件结构五、系统软件实现六、课题进度及时间安排七、参考文献3真空数据采集现状目前EAST装置真空数据由PLC采集得到，采样速率为1Hz，主要用来满足真空运行需要，采集速度慢，采样精度低，无法进行一些物理研究。同时，这些数据比较分散和凌乱，处理起来比较困难。本课题将建立一套基于LabVIEW的真空数据快速采集系统，提高采样速率，提高采样精度，并对数据进行初步处理，从而节省后续数据处理时间，满足相关物理研究的要求。如不同条件下中性气体产生与分布、壁滞留、充气效率等的研究。44系统概述本系统是一个采样速率为1KHz的快速数据采集系统，采集的信号有：①4路0~50mV的热电偶温度信号；②12路0~10V的真空度信号；共计十六路，如表一所示。按需要以后还能进行相应的扩展，包括通道数的扩展和功能的扩展。系统能将采样到的数据换算后实时动态显示，保存至数据库，可查询历史记录，并希望最终能在网上发布。系统能与上位机进行通信，接收放电开始信号、放电时间和炮号等数据。系统与原始信号输入设备间有输入隔离。55表一主充气罐规管1APR262主抽气口规管1PKR251偏滤器充气罐规管1APR262主抽气口规管2PKR251偏滤器充气罐规管2APR262热电偶1(外耙板)K型杂质充气罐规管1APR262热电偶2(内耙板)K型杂质充气罐规管2PCG400热电偶3(高场)K型壁处理充气罐规管1PCG400热电偶4(demo板)K型上偏滤器规管PKR251预留PKR251下偏滤器规管PKR251预留PKR25166偏滤器充气阀门杂质充气阀门主充气阀门图一壁处理充气阀门APR262APR262APR262PCG400PCG400PCG40077系统特点及功能要求友好、直观的监测界面；实现12路真空度信号和4路温度信号的快速采集（1ms的巡检周期）；数据库管理：按炮号完成数据的存储与查询；网络通信：与上位机进行通信，接收放电开始信号、放电时间和炮号等数据；温度信号调理：将采集到的0～50mV的温度信号进行冷端补偿，并滤波、放大。较高的采样速率：将原来的采样速率由1Hz改为1KHz。较高的采样精度：采样精度由原来的12位提高到16位。88系统硬件结构图二研华610H工控机NIPCI-6229数据采集卡NISCC-68温度信号调理盒NISCB-68接线盒TC-02温度调理模块规管：APR262、PCG400、PKR251K型热电偶99NIPCI-6229与SCB-68、SCC-68、TC-02NIPCI-6229的采样精度为16位，板卡使用自身板载时钟源，最高模拟采样速率为250KHz，有32路模拟输入，48路数字I/O和4路模拟输出，并具有输入隔离。完全能够满足本系统的采样需求。TC-02为温度信号调理模块，将采集到的温度信号进行冷端补偿，并滤波、放大。SCB-68与SCC-68为接线盒。1010APR262、PCG400、PKR251APR262PCG400PKR251量程(mbar)0.2～22005E-4～15005E-9～1000输出电压(V)1～9.81.9～10.230.5～9.5反应时间(ms)101010转换关系式p=(U-1.8)F.S./10p=10E0.778(U-3.572)p=10E(1.667*U-9.333)APR262、PCG400、PKR2511212K型热电偶K型热电偶测量的温度范围为-200～1370℃，输出电压0～50mV，反应时间100ms。测量所得电压接入到TC-02温度调理模块，进行冷端补偿，并滤波、放大。K型热电偶1313系统软件实现LabVIEW是一种程序开发环境，是由美国国家仪器(NI)公司研制开发、类似于C和BASIC的一种图形化的编程语言开发环境。使用这种语言编程时，基本上不需要写程序代码，取而代之的是流程图或框图。LabVIEW拥有丰富的函数库，包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示、数据通讯及数据存储等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。LabVIEW广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。1414系统软件实现结合NI公司的LabVIEWSQLToolkit数据库工具包，LabVIEW可以与SQLServer等数据库建立连接。实现数据采集、处理、显示、通讯、存储和查询。正因为LabVIEW如此强大的功能，国外很多装置的数据采集系统都是用LabVIEW作为开发环境来开发的。如欧洲的JET和西班牙TJ-II等装置就用LabVIEW作为开发环境来构建数据采集系统，这些系统还可以同时进行数据处理。这里所用规管最快反应时间为10ms，而NIPCI-6229数据采集卡使用的是采集卡本身时钟，最高模拟采样速率达到250KHz，所以在Windows环境下用LabVIEW来搭建采样率为1ms的数据采集系统是完全可行的。1515系统软件实现在Windows操作系统下，以LabVIEW作为软件开发平台，利用LabVIEWSQLToolkit数据库工具包及SQLServer数据库技术。根据系统功能，系统分为三个模块：(1)数据采集、监测模块(2)通信模块(3)数据管理模块1616图三1717(1)采集与监控的实现运用LabVIEW的控件和函数制作出直观、友好的监测显示界面。通过访问板卡的I/O地址进行数据采集。利用LabVIEW的控件和相关函数将采集到的数据进行处理后建立实时趋势曲线，快速反映真空度和温度随时间的变化情况。1818(2)网络通信的实现通信模块主要是指系统在运行中与EAST总控和炮号服务器之间基于TCP通信协议的数据传输。接收放电开始信号、放电时间和炮号等数据。1919(3)数据存储与管理方案结合NI公司LabVIEWSQLToolkit数据库工具包，LabVIEW可以与SQLServer数据库建立连接，利用SQLServer来管理采集到的数据。2020课题进度及时间安排本课题所需的硬件设备已经购买并完成安装，同时学习了SQLServer数据库和LabVIEW的使用及一些基本的编程方法，目前正在进行程序的编写。计划在年后EAST新一轮实验前完成初步的工作，并在实验中使用，根据使用情况进一步完善系统的各部分功能。2121参考文献1.LabVIEW高级程序设计杨乐平等编著清华大学出版社2003.42.LabVIEW8.2.1与DAQ数据采集龙华伟，顾永刚编著清华大学出版社2008.83.精通LabVIEW程序设计张桐，陈国顺，王正林编著电子工业出版社2008.124.基于LabVIEW数据采集系统的设计沈保山，姬长英等《机械与电子》2009.45.基于LabVIEW的太阳能电池温度采集和数据保存系统杨刚，黎冠文《中国科技信息》2008.26.LabVIEW中访问数据库的几种不同方法毕虎，律方成等《传感器与仪器仪表》2006.17.在LabVIEW中灵活访问数据库赵贵明，赵质良《电子测试》2008.98.基于LabVIEW的数据采集系统的实现王建群，南金瑞等《计算机工程与应用》20039.精通SQLServer2005数据库应用系统开发启明工作室人民邮电出版社2007.710.数据库处理-基础、设计与实现施伯乐等译电子工业出版社2003.72222参考文献10.Real-timedataacquisitionandprocessingplatformforfusionexperimentsM.Ruiz,E.Barrera,S.López,D.Machón,J.Vega,E.Sánchez《FusionEngineeringandDesign》200411.CAMAC,VXI,andPXIhybriddataacquisitionsystemwithMDSplusSeong-HeonSeo,J.S.Hong,M.Kwon《FusionEngineeringandDesign》200412.128ChannelPCI-baseddataacquisitionsystemforMDSplusXavierLlobet,BasilP.Duval《FusionEngineeringandDesign》200913.NewdevelopmentsatJETindiagnostics,real-timecontrol,dataacquisitionandinformationretrievalwithpotentialapplicationtoITERJ.Vega,A.Murari,B.Carvalho,G.deArcas,R.Felton,M.Riva,M.Ruiz,J.Svensson,JET-EFDAContributors《FusionEngineeringandDesign》200923Thanks