2010年图形化系统设计获奖方案

　　创新是各行业发展的动力，工程师们利用图形化系统设计平台，共同实现各个领域的创新。本文介绍了几个NI获奖方案，包括使用NI LabVIEW和CompactRIO,创建灌注系统自动进行细胞分泌分析；使用CompactRIO在鹰无人驾驶飞机上监视大气层臭氧状况；在CompactRIO平台上开发一个LabVIEW应用程序来控制废热引擎。　

    人道主义奖

　　灌注系统自动进行细胞分泌分析

　　挑战：对于I型糖尿病患者胰岛细胞分泌的常规分析，改进分析的处理能力和可重复性。

　　解决方案：使用NI LabVIEW和CompactRIO,创建自动灌注系统通过总环境控制刺激细胞类型，并收集分泌物。

　　利用LabVIEW 和CompactRIO,我们快速、低成本地创建了Biorep灌注系统

　　Biorep Technologies是一家设计隔离胰腺中特定细胞（胰岛细胞）所需设备的公司。这个复杂的处理过程涉及20多台不同的设备，其中5台要求高度自动化。这些机器的自动化采用了不同平台和程序设计语言。随着公司的发展，新的问题也随之产生，由于拥有多条学习曲线，冗长的文档，平台间的不同的通信协议，使得效率很低。

　　在充分了解了NI产品之后，我们开始将LabVIEW用于所有的自动装置，这样就只需要一个通用的平台，一条学习曲线，一个更加简单的供应链。其完善的调试工具和远程故障诊断功能，为我们在时间和出行成本上节省了超过一万美元。

　　我们的软件工程师采用LabVIEW和CompactRIO,仅用了3个月的时间，就创建了一个复杂的自动化仪器。该仪器包括多轴运动控制，的保温室温度控制，和复杂的流体处理。我们采用LabVIEW Real-Time和LabVIEW FPGA模块开发软件架构。采用LabVIEW NI SoftMotion 模块进行实际运动仿真，使我们在制作物理原型之前可以预测和优化设计，以及评估不同设计理念。利用LabVIWE和CompactRIO,我们的开发时间从12个月减少到3个月，并且避免了开发定制控制软件和驱动的必要。

　　我们初将Biorep灌注系统作为测试试管胰岛能力的工具。之后，其功能扩展到了用来测量由原始胰脏干细胞分化成的不同细胞的分泌物，而且已经成为制药企业探索新药过程中的一个不可或缺的组成部分。

　　– Felipe Echeverri, Biorep Technologies Inc.

　　编辑推荐奖

　　使用CompactRIO在鹰无人驾驶飞机（Global Hawk UAV）上监视大气层臭氧状况

　　挑战： 开发一台可以工作于NASA鹰无人驾驶飞机（Unmanned Aeronautical Vehicle） 上的臭氧状况监视仪器。要求其可以与地面通讯，进行数据的本地流盘，并且能够通过网络时钟协议（NTP）同步。

　　解决方案： 使用CompactRIO来为无人驾驶臭氧监控系统（UAS O3）发布指令，完成控制并且实现通讯。

　　基于CompactRIO的臭氧监控设备成功地装配于NASA鹰无人驾驶飞机上，摄于NASA德莱顿飞行研究中心

　　隶属美国国家海洋和大气治理署，位于科罗拉多州圆石县（Boulder, Colorado）的地球系统研究实验室一直致力于研究支配地球大气层中的化学反应和长期气候变化的一系列过程，进而预测大气的行为模式。

　　我们的新型UAS O3臭氧测试仪是一台吸收式双束紫外线强度计。其中一束用以测量采集的大气样本中的臭氧状况，另一束则穿过经过臭氧过滤器的相同的大气样本。此套仪器重量仅为37磅，使用28V直流供电，其采样率从0.5到10赫兹可调。

　　Compact RIO控制器满足测试仪器要求的高处理速度、低能耗、高机械强度和尺寸要求，能够在海拔64,000英尺高空的无人驾驶飞机上（如NASA的鹰UAV）完成非加压大气数据的收集以及通讯。

　　– Laurel Watts, NOAA

　　绿色工程奖

　　控制Echogen能源系统公司的废热引擎

　　挑战：开发一个实时的应用程序来控制和监视Echogen能源系统公司的废热引擎，同时创建一个基于Windows操作系统的应用程序来实现整体系统的远程及本地监控。

　　解决方案：在CompactRIO平台上开发一个LabVIEW应用程序来控制废热引擎，使用多PID闭环控制以达到对系统确定性的要求。

　　Echogen能源系统公司的废热引擎面向于工业废热回收，可以从多种能量来源中获取热能。我们在其基本设备的基础上，为标称净额定功率为250kW的废热引擎开发了控制器与装置健康状况监视系统。

　　为了达到严格的I/O同步指标，我们选择了CompactRIO实时控制器。这个热机主要的设计目的是用于测试，系统要求包括超过75个传感器信号的采集以及通过Modbus、模拟、数字信号控制超过40台的仪器。另外，在读取的系统变量（如：系统压力，流体温度，涡轮机载荷）的基础上，我们采用多PID控制算法来控制这个系统。

　　在系统架构上，这台系统是远程运行的，但是我们设计了一个本地的人机接口（HMI）来实现控制与监视。同时，我们在Windows电脑以及运行LabVIEW应用程序的实时控制器之间用以太网连接实现了网络发布的共享变量，以此完成了过程数据的交互和基于消息的信息通讯。

　　同时，运行LabVIEW实时应用程序的CompactRIO控制器具有多核的中央处理器。而NI分布式系统管理器在开发的过程中给了我们很大的帮助，使我们可以不用自己开发应用程序就能全面地监视网络中各个系统的信息、管理发布的数据、存取网络发布共享变量和I/O变量。我们甚至可以不需要任何人机界面就可以调整网络发布共享变量的值来远程调试和校准过程参数。使用NI提供的各种工具包和开发模块，让我们能够快速地调整系统以满足我们客户更进一步的需求。

　　NIDays 2010图形化系统设计盛会

　　美国国家仪器有限公司（National Instruments,简称NI）2010年度"NIDays图形化系统设计盛会"中国站于11月4日在上海国际会议中心圆满落幕。围绕"创新，让世界更美好"这一主题，本届NIDays以生动新颖的方式为用户打造了一场关于工程创新的博览盛会，吸引了600余位工程师和十多家行业媒体参加。

　　创新是各行业发展的动力，本次NIDays从各个方面探讨了如何更好地实现工程创新。通过全天5大专题、近20场技术讲座、6大互动展示区的产品与应用展示，全方位地向工程师展示了基于NI图形化系统设计平台，高效实现自动化测试测量、工业嵌入式以及工程教育等方面的创新应用。各专题讲座侧重技术与相关应用，而又不失生动风趣，受到听众的普遍欢迎。

　　NIDays不仅为工程师和科研工作者提供了一个了解产品和技术的平台，而且致力于打造成为工程师的节日，让与会来宾在轻松有趣的气氛中有所收获。为此，本届NIDays展示区借用了世博会的概念，设立了展示不同国家与地区实际应用的国家馆区、以及前沿技术馆、测试测量馆、LabVIEW主题馆等专题展区，不仅主题突出，而且更加强调互动性。此外，闭幕前压轴上演了首届"LabVIEW天下会"竞赛总决赛，三强选手当场PK,角逐"LabVIEW天下会"盟主。紧张激烈的比赛，将本次活动再次推向了高潮。

　　从技术讲座到应用展示，精心安排的各种活动让到场的工程师纷纷表示不虚此行。中国科学院上海天文台陈欣扬工程师说，"在这次NIDays盛会上，我目睹了虚拟仪器技术已广泛深入到各种产业的产品研发和科研项目中，令我大开眼界。"来自上海贝尔股份有限公司的杨士楠工程师已多次参加NIDays,他表示，"本次NIDays给人耳目一新的感觉，是近几年来感觉的一届，理论结合实际，收获很大，感谢NI不断推陈出新，为工程师带来功能强大的软硬件工具。"

　　NIDays作为一个连续十二年在中国地区举办的年度技术盛会，其所倡导的图形化系统设计概念早已深入人心。NI愿与所有的工程师一起，利用图形化系统设计平台，共同实现各个领域的创新。我们将一如既往打造NIDays这一前沿技术的行业交流平台，帮助促进工业与科研应用的发展！