基于CompactRIO的泵机组监控系统的设计与实现

2.3 软件设计
2.3.1 软件功能分析
软件设计要求实现功能有：一是数据采集和处理功能；二是泵机组保护、控制功能，包含油泵进、出口压力超限报警和控制、发动机冷却水温度的检测和报警、发动机机油压力的报警和检测、发动机燃油液位的报警和控制、发动机转速的报警和控制、增速箱报警和控制；三是远程监控功能；四是运行工况和事故分析功能，远程计算机自动存储泵机组工况参数于 Excel表中，为泵机组运行工况及故障分析提供数据黑匣子。
2.3.2 编程软件及功能模块

输油管线泵机组监控系统应用最为注重的因素就是可靠性，除了硬件平台的可靠性外，软件平台的可靠性也同样重要。相比于普通的操作系统（如 Windows）,实时系统能够提供更佳的稳定性和可靠性，更适合于可靠性要求高的嵌入式应用[5]。同时，Labview Real-time开发工具可以快速方便地开发此类实时系统应用，能够加速软件的开发流程。因此，系统软件采用图形化编程语言 Labview，在 NI RIO驱动支持下通过 Labview、Labview Real-time模块和 Labview FPGA模块对 compactRIO嵌入式系统进行开发。
研制开发的系统软件包含初始化模块、采样模块、信号处理模块、工况显示模块、报警判断模块、泵机组保护控制模块、复位模块、存储模块、通信模块。
2.3.3 前面板及框图设计
Labview使用图形语言编程，界面形象直观， Labview程序运行以数据流方式执行 [6]，可实现程序高效并行处理。本系统软件主界面包含工况数据显示、报警指示、状态指示，输出控制。系统软件界面见图 4。系统软件框图按结构分为 FPGA VI和 HOST VI。FPGA程序是下载到CompactRIO模块 FPGA芯片上的程序，主要实现对CompactRIO模块 I/O通道的采样和输出。HOST程序包含 RT控制器上的程序以及 Windows上的程序， RT上的程序主要实现与 FPGA的通讯、数据处理、工况显示、报警判断、控制保护； Windows上的程序主要实现与 RT程序的通讯及数据的存储。

2.3.5 优化算法及控制策略
对于现场数据采集，由于各类如电磁干扰、静电干扰、共模干扰、差模干扰等的存在，原始采样数据经常会出现一些突变、坏点数据，在对原始采样数据进行利用前，进行了软件中值滤波算法对采样数据进行处理，滤除干扰信号，并剔除坏点。
泵机组控制策略是基于压力的自适应控制方式，以泵进口压力保护为例，其控制流程如图 5所示。