基于CompactRIO的泵機組監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2.3 軟件設計
2.3.1 軟件功能分析
軟件設計要求實現(xiàn)功能有：一是數(shù)據(jù)采集和處理功能；二是泵機組保護、控制功能，包含油泵進、出口壓力超限報警和控制、發(fā)動機冷卻水溫度的檢測和報警、發(fā)動機機油壓力的報警和檢測、發(fā)動機燃油液位的報警和控制、發(fā)動機轉(zhuǎn)速的報警和控制、增速箱報警和控制；三是遠程監(jiān)控功能；四是運行工況和事故分析功能，遠程計算機自動存儲泵機組工況參數(shù)于 Excel表中，為泵機組運行工況及故障分析提供數(shù)據(jù)黑匣子。
2.3.2 編程軟件及功能模塊

輸油管線泵機組監(jiān)控系統(tǒng)應用最為注重的因素就是可靠性，除了硬件平臺的可靠性外，軟件平臺的可靠性也同樣重要。相比于普通的操作系統(tǒng)（如 Windows）,實時系統(tǒng)能夠提供更佳的穩(wěn)定性和可靠性，更適合于可靠性要求高的嵌入式應用[5]。同時，Labview Real-time開發(fā)工具可以快速方便地開發(fā)此類實時系統(tǒng)應用，能夠加速軟件的開發(fā)流程。因此，系統(tǒng)軟件采用圖形化編程語言 Labview，在 NI RIO驅(qū)動支持下通過 Labview、Labview Real-time模塊和 Labview FPGA模塊對 compactRIO嵌入式系統(tǒng)進行開發(fā)。
研制開發(fā)的系統(tǒng)軟件包含初始化模塊、采樣模塊、信號處理模塊、工況顯示模塊、報警判斷模塊、泵機組保護控制模塊、復位模塊、存儲模塊、通信模塊。
2.3.3 前面板及框圖設計
Labview使用圖形語言編程，界面形象直觀， Labview程序運行以數(shù)據(jù)流方式執(zhí)行 [6]，可實現(xiàn)程序高效并行處理。本系統(tǒng)軟件主界面包含工況數(shù)據(jù)顯示、報警指示、狀態(tài)指示，輸出控制。系統(tǒng)軟件界面見圖 4。系統(tǒng)軟件框圖按結構分為 FPGA VI和 HOST VI。FPGA程序是下載到 CompactRIO 模塊 FPGA芯片上的程序，主要實現(xiàn)對 CompactRIO模塊 I/O通道的采樣和輸出。HOST程序包含 RT控制器上的程序以及 Windows上的程序， RT上的程序主要實現(xiàn)與 FPGA的通訊、數(shù)據(jù)處理、工況顯示、報警判斷、控制保護； Windows上的程序主要實現(xiàn)與 RT程序的通訊及數(shù)據(jù)的存儲。

2.3.5 優(yōu)化算法及控制策略
對于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，由于各類如電磁干擾、靜電干擾、共模干擾、差模干擾等的存在，原始采樣數(shù)據(jù)經(jīng)常會出現(xiàn)一些突變、壞點數(shù)據(jù)，在對原始采樣數(shù)據(jù)進行利用前，進行了軟件中值濾波算法對采樣數(shù)據(jù)進行處理，濾除干擾信號，并剔除壞點。
泵機組控制策略是基于壓力的自適應控制方式，以泵進口壓力保護為例，其控制流程如圖 5所示。