使用NILabVIEW和CompactRIO創建自動灌注系統

人道主義獎

灌注系統自動進行細胞分泌分析

挑戰：對于I型糖尿病患者胰島細胞分泌的常規分析，改進分析的處理能力和可重復性。

解決方案：使用NILabVIEW和CompactRIO，創建自動灌注系統通過總環境控制刺激細胞類型，并收集分泌物。

利用LabVIEW和CompactRIO，我們快速、低成本地創建了Biorep灌注系統

BiorepTechnologies是一家設計隔離胰腺中特定細胞(胰島細胞)所需設備的公司。這個復雜的處理過程涉及20多臺不同的設備，其中5臺要求高度自動化。這些機器的自動化采用了不同平臺和程序設計語言。隨著公司的發展，新的問題也隨之產生，由于擁有多條學習曲線，冗長的文檔，一級平臺間的不同的通信協議，使得效率很低。

在充分了解了NI產品之后，我們開始將LabVIEW用于所有的自動裝置，這樣就只需要一個通用的平臺，一條學習曲線，一級一個更加簡單的供應鏈。其完善的調試工具和遠程故障診斷功能，為我們在時間和出行成本上節省了超過一萬美元。

我們的軟件工程師采用LabVIEW和CompactRIO，僅用了3個月的時間，就創建了一個復雜的自動化儀器。該儀器包括多軸運動控制(步進電機)，精確的保溫室溫度控制，和復雜的流體處理(電閥門矩陣控制)。我們采用LabVIEWReal-Time和LabVIEWFPGA模塊開發軟件架構。采用LabVIEWNISoftMotion模塊進行實際運動仿真，使我們在制作物理原型之前可以預測和優化設計，以及評估不同設計理念。利用LabVIWE和CompactRIO，我們的開發時間從12個月減少到3個月，并且避免了開發定制控制軟件和驅動的必要。

我們最初將Biorep灌注系統作為測試試管胰島能力的工具。之后，其功能擴展到了用來測量由原始胰臟干細胞分化成的不同細胞的分泌物，而且已經成為制藥企業探索新藥過程中的一個不可或缺的組成部分。

–FelipeEcheverri,BiorepTechnologiesInc.

編輯推薦獎

使用CompactRIO在全球鷹無人駕駛飛機(GlobalHawkUAV)上監視大氣層臭氧狀況

挑戰:開發一臺可以工作于NASA全球鷹無人駕駛飛機(UnmannedAeronauticalVehicle)上的臭氧狀況監視儀器。要求其可以與地面通訊，進行數據的本地流盤，并且能夠通過網絡時鐘協議(NTP)同步。

解決方案:使用CompactRIO來為無人駕駛臭氧監控系統(UASO3)發布指令，完成控制并且實現通訊。

基于CompactRIO的臭氧監控設備成功地裝配于NASA全球鷹無人駕駛飛機上，攝于NASA德萊頓飛行研究中心

隸屬美國國家海洋和大氣治理署，位于科羅拉多州圓石縣(Boulder,Colorado)的地球系統研究實驗室一直致力于研究支配地球大氣層中的化學反應和長期氣候變化的一系列過程，進而預測大氣的行為模式。

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我們一直在使用的臭氧監測儀器有22年的歷史，重量達到57磅。我們需要升級這個儀器，減小重量，并增加網絡功能。

我們的新型UASO3臭氧測試儀是一臺吸收式雙束紫外線強度計。其中一束用以測量采集的大氣樣本中的臭氧狀況，另一束則穿過經過臭氧過濾器的相同的大氣樣本。此套儀器重量僅為37磅，使用28V直流供電，其采樣率從0.5到10赫茲可調。

CompactRIO控制器滿足測試儀器要求的高處理速度、低能耗、高機械強度和尺寸要求，能夠在海拔64,000英尺高空的無人駕駛飛機上(如NASA的全球鷹UAV)完成非加壓大氣數據的收集以及通訊。

–LaurelWatts,NOAA

綠色工程獎

控制Echogen能源系統公司的廢熱引擎

挑戰：開發一個實時的應用程序來控制和監視Echogen能源系統公司的廢熱引擎，同時創建一個基于Windows操作系統的應用程序來實現整體系統的遠程及本地監控。

解決方案：在CompactRIO平臺上開發一個LabVIEW應用程序來控制廢熱引擎，使用多PID閉環控制以達到對系統確定性的要求。

Echogen能源系統公司的廢熱引擎面向于工業廢熱回收，可以從多種能量來源中獲取熱能。我們在其基本設備的基礎上，為標稱凈額定功率為250kW的廢熱引擎開發了控制器與裝置健康狀況監視系統。

為了達到嚴格的I/O同步指標，我們選擇了CompactRIO實時控制器。這個熱機主要的設計目的是用于測試，系統要求包括超過75個傳感器信號的采集以及通過Modbus、模擬、數字信號控制超過40臺的儀器。另外，在讀取的系統變量(如：系統壓力，流體溫度，渦輪機載荷)的基礎上，我們采用多PID控制算法來控制這個系統。

在系統架構上，這臺系統是遠程運行的，但是我們設計了一個本地的人機接口(HMI)來實現控制與監視。同時，我們在Windows電腦以及運行LabVIEW應用程序的實時控制器之間用以太網連接實現了網絡發布的共享變量，以此完成了過程數據的交互和基于消息的信息通訊。

同時，運行LabVIEW實時應用程序的CompactRIO控制器具有多核的中央處理器。而NI分布式系統管理器在開發的過程中給了我們很大的幫助，使我們可以不用自己開發應用程序就能全面地監視網絡中各個系統的信息、管理發布的數據、存取網絡發布共享變量和I/O變量。我們甚至可以不需要任何人機界面就可以調整網絡發布共享變量的值來遠程調試和校準過程參數。使用NI提供的各種工具包和開發模塊，讓我們能夠快速地調整系統以滿足我們客戶更進一步的需求。