綜合系統設計

　　新型控制系統使用九臺在Windows 2000下運行LabVIEW的Pentium-III PC、FieldPoint I/O硬件、PCI-6602定時(shí)硬件、Delta Tau運動(dòng)控制硬件以及以太網(wǎng)通信設備。最終的系統具有友好的用戶(hù)操作員界面，并且所使用的設備在維護和升級方面不僅更加方便而且成本也更低。

　　我們選擇以太網(wǎng)作為通信，是因為它的耐用性以及其在工業(yè)網(wǎng)絡(luò )與商業(yè)網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)被廣泛使用。一臺交換式集線(xiàn)器連接所有控制系統內所有的PC以及所有六臺FieldPoint FP-2000網(wǎng)絡(luò )模塊。該網(wǎng)絡(luò )與其它網(wǎng)絡(luò )隔離，從而提高了系統的穩定性與安全性。在其中一臺PC上運行DataSocket服務(wù)器，為九臺聯(lián)網(wǎng)PC之間提供通信平臺。每一臺PC都有對一個(gè)DataSocket數據集的寫(xiě)權限，而所有九臺PC都可以讀取任何一個(gè)數據集的數據。

　　環(huán)形鐵心研究反應堆控制系統的軟件使用LabVIEW 6.1編寫(xiě)，便于修改、維護、部署到聯(lián)網(wǎng)的多臺PC中。

　　信號映射與比例變換

　　我們建立了一個(gè)信號數據表，將標簽名稱(chēng)與FieldPoint I/O通道或DataSocket變量進(jìn)行映射。在完成編輯后，我們將數據表保存為用TAB作為分界符的文本文件，供LabVIEW在每次啟動(dòng)時(shí)讀取。其后，LabVIEW將標簽名稱(chēng)映射為適當的硬件或DataSocket通道。電子表還包括高達5階多項式的單位轉換能力，可以將FieldPoint原始數據轉換為工程單位。我們發(fā)現使用信號數據表十分靈活，因為使用數據表，我們可以方便地編輯信號名稱(chēng)、位置以及單位換算，而不用修改LabVIEW代碼。在工作臺測試中，FieldPoint設置與我們計劃使用的現場(chǎng)有所不同。我們可以方便地修改信號列表，將I/O通道與可用的FieldPoint硬件進(jìn)行映射，從而使得對個(gè)別組件的軟件測試成為可能。

　　I/O仿真器

　　我們編寫(xiě)了一個(gè)LabVIEW I/O仿真器，可以不使用硬件完成軟件測試。如果在settings.ini文本文件中關(guān)閉了硬件，我們可以設置LabVIEW FieldPoint和DataSocket I/O VI讀取和寫(xiě)入仿真I/O信號。仿真器VI導入輸入信號，并返回輸出信號。我們沒(méi)有連接硬件，就可以完成軟件測試。這個(gè)方法對FieldPoint和DataSocket信號都適用，對數字信號和數值信號也都適用。仿真器VI使用由TAB作為分界符的文本文件進(jìn)行保存和載入，方便調用不同的仿真設置。由于這些文件兼容電子表格格式，我們還可以使用Excel編輯這些設置。

　　所有九臺PC使用一個(gè)應用程序

　　為九臺獨立的PC維護代碼、創(chuàng )建LabVIEW可執行文件是一件困難的事情。各臺PC上大部分代碼是相同的。其中的困難在于我們需要九臺PC同時(shí)提供多個(gè)用戶(hù)接口——而不是因為代碼量過(guò)大。我們將軟件設計為單個(gè)程序進(jìn)行運行，根各臺計算機的要求，分別顯示不同的程序。在啟動(dòng)時(shí)，程序檢查本地的settings.ini文件進(jìn)行自身身份獲取。其后，軟件載入適當的用戶(hù)界面，并且運行該計算機所需要的I/O程序。通過(guò)這種方法，九臺PC機上只需發(fā)布和維護一個(gè)LabVIEW程序。兩臺運動(dòng)控制計算機被放置在離控制室約100英尺的地方，一般不使用它們進(jìn)行顯示。由于這些計算機包含相同的LabVIEW代碼，我們可以方便地從其他七臺計算機上，以只讀方式運行其用戶(hù)圖形界面。這樣，我們不回到控制室也可以方便地查看不同的參數了。

　　軟件健壯性與看門(mén)狗

　　系統使用離散邏輯硬件或NI PCI-6602定時(shí)板卡處理對時(shí)間要求嚴格的操作。程序的掃描時(shí)間更新以及相關(guān)的循環(huán)圖形顯示在每一臺屏幕上，就表明LabVIEW代碼工作正常。環(huán)形鐵心研究反應堆的主計算機控制系統以50 ms的循環(huán)周期進(jìn)行工作。九臺計算機中的三臺不斷地互相監視，并具有看門(mén)狗關(guān)閉功能。如果三臺計算機中的任何一臺沒(méi)有每隔一秒通過(guò)DataSocket更新看門(mén)狗，另外兩臺計算機就會(huì )啟動(dòng)看門(mén)狗關(guān)閉功能，中止反應堆工作。這就防止了計算機崩潰以及網(wǎng)絡(luò )故障等問(wèn)題。在這個(gè)系統中，我們不需要FieldPoint實(shí)時(shí)功能，但我們安裝了FP-2000實(shí)時(shí)模塊，以便將來(lái)進(jìn)行升級。請注意我們使用獨立的電站保護系統確保反應堆的安全，而不管控制系統是否出現異?；蚬ぷ鞴收?。

　　堅固的、便于維護的控制系統

　　綜上所述，我們安裝了一個(gè)堅固的、易于維護的控制系統，用于替換位于Sandia國家實(shí)驗室的環(huán)形鐵心研究反應堆的陳舊控制系統。新型系統提供了更美觀(guān)、更直觀(guān)的用戶(hù)界面，便于修改的基于LabVIEW的軟件以及成本低廉、便于維護的先進(jìn)NI硬件。與使用C對原系統相編程所花費的時(shí)間相比，使用LabVIEW編寫(xiě)新型系統將軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間降低到十分之一。