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DAQ---采样模式之1采样(硬件定时)

   日期:2012-05-04    
核心提示:1采样(硬件定时)通常称作硬件定时单点采样,这是一种非常重要的采集模式。我们知道LabVIEW可以用于测试测量和自动化控制领域,硬件定时单点采样特别适合自动化领域方面的应用,比如高速PID控制,类似与PLC的IO逻辑顺序控制等等。

1采样(硬件定时)通常称作硬件定时单点采样,这是一种非常重要的采集模式。我们知道LabVIEW可以用于测试测量和自动化控制领域,硬件定时单点采样特别适合自动化领域方面的应用,比如高速PID控制,类似与PLC的IO逻辑顺序控制等等。

WINDOWS操作系统无法实现精确的软件定时,无法准确控制一个循环的周期,这使得WINDOWS操作系统在自动化方面受到很大限制。如果想使用稳定精确地软件定时,必须采用专门的实时操作系统。

使用NI板卡的采样时钟来控制软件的循环周期,实现比较精确的定时是一种很好的方式。1采样(硬件定时)模式由于采样是由硬件采样时钟控制的,因此,两个采样之间的时间间隔是非常精确的。在采样时钟发生沿变化时,通知CPU读取上一次的采样值。

显然,1采样(硬件定时)模式最好工作在实时操作系统下,在实时操作系统下,可以实现几十K的循环速度,这可以满足一般的高速PID控制,比如伺服系统、液压伺服阀等等。在WINDOWS操作系统下,通过1采样(硬件定时)也可以保证毫秒级的准确定时。

1采样(硬件定时)不同于1采样(按要求),并非所有的NI数据采集卡都支持这种采样模式,第三方的板卡一般都不支持,NI的下列板卡支持1采样(硬件定时)采样模式。

  • PCIe X Series (PCIe-63xx)
  • PXIe X Series (PXIe-63xx)
  • PCIe M Series (PCIe-62xx)
  • PXIe M Series (PXIe-62xx)
  • PCI M Series (PCI-62xx)
  • PXI M Series (PXI-62xx)
  • PCI E Series (PCI-60xxE)
  • PXI E Series (PXI-60xxE)

通过1采样(硬件定时)不但可以实现模拟量输入和模拟量输出的同步控制,也可以实现数字量输入和数字量输出的同步控制,下面主要以模拟量输入和模拟量输出为例,谈谈1采样(硬件定时)的多种应用方法,LabVIEW的帮助文件中和例程中,涉及很多这方面的内容。

一、等待下一个采样函数

1采样(硬件定时)的很多具体应用中,都使用了等待下一个采样函数,这个函数是模拟量输入和输出单点同步控制的关键函数。

我们知道,在硬件采样时钟的控制下,数据采集卡自身就可以自动完成采样工作,这个是不需要操作系统和CPU参与的,但是在板卡完成采集后,必须通知CPU来读取这个采样值。

CPU得到采样完成的信息可以通过两种不同的方式得到,一是CPU主动轮询,查看采样是否完成,这中方式可以实现较高的速度,但是增加了CPU的开销,二是板卡作为主动方,通过中断的方式通知CPU采集已经完成,中断方式虽然减轻了CPU的负担,但是工作速度要比轮询方式慢一些,默认是采用中断方式,由板卡主动通知CPU。

DAQMX在LabVIEW中专门提供了一个实时函数选板,其中包括了等待下一个采样函数和实时属性节点,其中实时属性节点可以控制选择轮询或者中断模式。

 

 

 

二、利用1采样(硬件定时)同步模拟量输入和输出

 控制中最常用的方法之一是PID控制,PID控制的基本流程是,读取模拟量输入值、数据处理(与设定值比较,进行比例、积分、微分计算)、模拟量输出当前控制值。

 

上面的程序框图中,AD、AO采用的时钟是相同的,AO采用的也是模拟量输入采样时钟,这样就可以在AD采样时钟的控制下,同步模拟量输入和输出。

模拟量输入、数据处理、模拟量输出所用的时间必须小于采样间隔,否则会丢失采样样本,产生错误。

通过属性节点可以把错误转换为警告,这种情况下,如果丢失,程序继续运行。通过属性节点也可以监测是否丢失了采样样本。

三、1采样(硬件定时)模拟量输入和软件定时模拟量输出

这种方式下,模拟量输出采用软件定时,所以模拟量输出的时刻在采样间隔间是不确定的。

四、稳定循环速度的几种措施

使用1采样(硬件定时)在采样时钟较高的时候,要求循环必须有较高的响应速度,特别适合于RT系统,在WINDOWS操作系统下,循环速度过高的场合,会丢失采样,可以采样一下几种措施改进。

1、通常情况下,2K左右的循环速度基本不会丢失采样,高于2K时尝试下面的方法。

2、设置VI优先级为实时(高)

3、设置VI工作在数据采集系统

4、通过属性节点设置等待下一个采样时钟模式为轮询方式,轮询增加的CPU的开销,但是提高了响应速度,中断方式相对较慢。中断方式为默认方式。

5、通过属性节点设置读操作为轮询方式。

 
标签: 1采样 PLC LabVIEW
  
  
  
  
 
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