Zusammenfassung: Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften und Anforderungen von Signalen integriert diese Arbeit Echtzeit- und Nicht-Echtzeit-Messungen in die Prüfung mehrerer Signale. Die Arbeit führt Echtzeit-Tests von LabVIEW RT in das allgemeine LabVIEW-Testprogramm ein und nutzt die LabVIEW-Simulationsschnittstelle, um Matlab zum Erstellen von Modellen aufzurufen. Mithilfe des Datenprotokollierungs- und Überwachungsmoduls wird die Echtzeit-Datenspeicherung realisiert. Darüber hinaus wird in dieser Arbeit ein Matlab-Modell zur Erstellung eines Temperaturmodells eines Hauses und eines physikalischen Modells eines Gleichstrommotors entwickelt und in die reale LabVIEW-Erfassungsumgebung für eine semi-physikalische Simulation geladen. Parallel dazu werden LabVIEW-Steuermodule für Nicht-Echtzeit und Echtzeit entwickelt, um die Simulationsmodelle zu steuern und so eine Echtzeit- und Nicht-Echtzeit-Überwachung zu ermöglichen. Schlüsselwörter: LabVIEW RT, Simulationsschnittstelle, DSC, Matlab, PID-Regler 1: Einleitung In Fabriken und Laboren müssen Forscher bestimmte dynamische und Zustandsgrößen in Echtzeit überwachen, entweder zur schnellen und genauen Überwachung wichtiger Anlagen oder zur Aufzeichnung von Prozessen für zukünftige Systemanpassungen (z. B. Algorithmusmodifikation, Parameteroptimierung usw.). Eine weit verbreitete experimentelle Methode ist die semiphysikalische Simulation, auch bekannt als Hardware-in-the-Loop-Simulation. Kern der Simulation ist der Algorithmus, der in Verbindung mit den Hardware-Ein- und Ausgängen häufig eine spezifische Überwachung und Steuerung innerhalb eines definierten Zeitrahmens erfordert. In diesem Kontext werden typischerweise Echtzeitsysteme eingesetzt. Ein Echtzeitsystem reagiert auf externe Anregungssignale innerhalb definierter Zeitintervalle, wobei der Jitter in jedem Zyklus zwischen Eingang und Ausgang so gering ist, dass Unterbrechungen durch Störungen vermieden werden. Echtzeitsysteme erfordern oft eine präzise Steuerung in kontinuierlichen Zyklen, was hohe Anforderungen an die Hardware- und Softwareumgebung stellt. Ein Schlüsselaspekt beim Entwurf eines Echtzeitsystems ist die Analyse der Eigenschaften der zu messenden Signale, d. h. die sinnvolle Verteilung der Messobjekte. Dies beinhaltet die Bestimmung, welche Signale eine Echtzeitüberwachung erfordern und welche lediglich erfasst werden. Da die von einem Echtzeitsystem gesteuerten Größen in der Regel kritisch sind oder globale Auswirkungen haben und die Messgrößen spezifisch oder notwendig sind, sollten keine Nicht-Echtzeit-Messgrößen in die Echtzeitkomponente des Systems eingeführt werden, da selbst eine zusätzliche Überwachungsgröße die Echtzeitleistung beeinträchtigt. Daher muss das System bei der Überwachung mehrerer physikalischer Größen, insbesondere bei der Überlagerung von Echtzeit- und Nicht-Echtzeit-Signalen, in Echtzeit- und Nicht-Echtzeit-Komponenten unterteilt werden. Echtzeitsysteme entwickeln sich rasant. Bekannte Softwareumgebungen für die Entwicklung von Echtzeit-Testprogrammen sind QNX und VxWorks. LabVIEW RT von National Instruments ist eine Echtzeit-Programmierumgebung, die auf dem LabVIEW-Echtzeitmodul basiert. Durch die Verwendung der grafischen Sprache von LabVIEW ermöglicht sie die schnelle Programmierung und die einfache Portierung auf Echtzeitplattformen. Insbesondere im Bereich der Messtechnik ist LabVIEW vielen Ingenieuren für die Entwicklung von Mess- und Steuerungsprogrammen vertraut. Die Verwendung von NI LabVIEW-Modulen ermöglicht es Ingenieuren, hervorragende Echtzeitsysteme zu entwickeln, ohne zusätzliche Zeit für das Erlernen anderer Plattformen aufwenden zu müssen. 2: Designplattform und Modellvorstellung 2.1: Die in dieser Arbeit verwendeten Hardwareplattformen umfassen die PXI-Plattform von NI, eine Allzweck-PC-Plattform und eine Laptop-Plattform. Die Datenerfassungs- und Ausgabekarten beinhalten Multifunktions-Datenerfassungskarten auf Basis von PXI, PCI und DAQCard. Die PXI-Plattform verwendet ein PXI-1002-Chassis, einen PXI-8176-Echtzeit-Controller und eine PXI-6052-Multifunktions-Datenerfassungskarte; die PC-Plattform verwendet einen Allzweck-PC und eine PCI-6014-Datenerfassungskarte; die Laptop-Plattform verwendet Computer der IBM-Serie und eine DAQCard-6062-Multifunktions-Datenerfassungskarte. 2.2: Die in dieser Arbeit entworfene Softwareplattform ist LabVIEW 7.0 und das LabVIEW Real-Time 7.0-Modul von National Instruments (NI). Die verwendeten LabVIEW-Toolkits sind Simulation Interface 2.0 und Datalogging and Supervisory Module 7.0; außerdem wird Matlab 6.5 von MathWorks verwendet. 2.3: Modellvorstellung In Fabriken und Laboren ist die Überwachung von Umgebungsparametern wie Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit häufig erforderlich. Zudem ist der Elektromotor in der Regel die zentrale Energiequelle mechanischer Anlagen. In manchen Situationen ist die Echtzeitüberwachung des Motorbetriebs dringend notwendig. Die Überwachung, dynamische Darstellung, Verarbeitung und Analyse mehrerer Signale, die Datenaufzeichnung und die Fernübertragung erfordern eine umfassende Betrachtung. In diesem Beitrag werden mithilfe des Simulink-Moduls in Matlab physikalische Modelle zur Simulation der zu überwachenden Objekte entwickelt. Diese Modelle umfassen ein Modell für die Gebäudetemperatur und das Heizsystem sowie ein physikalisches Modell eines Gleichstrommotors. Anschließend werden die physikalischen Modelle über die Simulationsschnittstelle des LabVIEW Toolkits aufgerufen. In Kombination mit dem allgemeinen Datenerfassungsprogramm von LabVIEW wird sichergestellt, dass die Ein- und Ausgänge dieser Modelle reale Signale darstellen und somit eine realitätsnahe Simulationsumgebung realisiert wird. Weitere Informationen finden Sie hier zum Herunterladen…