以 NI VeriStand 測試火箭推進系統

架構

VeriStand 架構的測試軟體系統有三個關鍵零組件： 

• VeriStand 引擎：能在 NI CompactRIO 或 PXI 平台的 Linux Real-Time 控制器上處理資料及存取硬體 I/O 通道
  
• VeriStand 閘道：能發揮中央存取點並用於支援系統中的所有資料，且通常執行於操作人員所用的電腦
  
• VeriStand UI：執行於操作人員所用電腦

^{圖 1：VeriStand 系統的關鍵零組件}

VeriStand 的其中一項特點是易於擴充，能供多位使用者和多個即時硬體平台使用，如圖 2 所示。

^{圖 2：有多個控制器與使用者操作站的 VeriStand 分散式系統}

System Explorer 與系統定義檔

VeriStand 引擎的初階功能取決於系統定義檔 (SDF)。系統一開始運作，就會將這個檔案部署於即時控制器。

使用 VeriStand System Explorer 即可設定 SDF 檔，這個檔案說明諸如警示和簡易自動化程序等功能，接著就能運用這些功能執行紅線監控等更複雜的回應。SDF 也能定義其他功能，例如資料處理 (如低通濾波) 與資料記錄。通道之間的對應也是在 SDF 中設定的。

^{圖 3：VeriStand 專案視窗 (左) 與 System Explorer 視窗 (右)}

即時序列

即時序列是額外的邏輯層，用於定義測試推進系統或任何其他受測裝置 (UUT) 時的系統行為。就推進測試而言，即時序列會定義啟動、執行與關閉推進系統的邏輯。即時序列也可以包含中止邏輯，用於定義系統對偏離額定條件的回應。

^{圖 4：使用即時序列可以額外新增系統邏輯}

即時序列是在 Stimulus Profile Editor 中建立及啟動的。

^{圖 5：Stimulus Profile Editor 的功能是建立與啟動即時序列}

NI LabVIEW API

VeriStand 含 LabVIEW API，可用於大幅擴充測試系統的功能。將 VeriStand 安裝在開發平台後，LabVIEW 工具面板上就會增加一組用於存取這項 API 的 VI。API 中包含用於讀寫 VeriStand 通道的 VI。

這個 API 適用於透過 LabVIEW VI 開發 VeriStand 不具備或難以執行的功能，例如讀取及寫入設定檔資料，以及控制 UI 項目的屬性。

^{圖 6：工具面板中的 VeriStand LabVIEW API}

圖 7：LabVIEW 中用於讀寫 VeriStand 通道的 VI

使用 VeriStand 進行的推進測試

Air Turbo Rocket Testing (ATRX)

位於美國阿拉巴馬州亨茨維爾的 ATRX, Inc. 在開發一種獨特的推進系統，稱為 Air Turbo Rocket，這項系統結合火箭馬達與噴射引擎技術。VeriStand 的用途是在引擎測試的每一個階段中遠端控制測試台。這些階段分別是引擎發動準備的測試前作業階段、用於自動控制引擎的熱火測試階段 (圖 8a)，以及用於保障引擎與測試台安全的測試後作業階段。合併運用 VeriStand 警示、程序和即時序列就能自動控制測試。

ATR 使用介面 (圖 8b) 共有三個畫面。其中一個畫面有一個 P&ID 簡圖，代表的是測試台的流動網路。Boolean 控制項重疊在 P&ID 之上，能讓使用者用於切換閥門及控制測試台上的其他裝置。P&ID 的數字控制項能顯示壓力與溫度等重要儀器資料。這個畫面也用於啟動即時測試序列，畫面中包含適用於定序功能的軟體聯鎖。

第二個畫面用於設定熱火測試參數，第三個畫面則會顯示即時儀器資料。

以這個測試台來說，其資料擷取系統硬體的核心是一個組 CompactRIO cRIO-9030 控制器和四個 cRIO I/O 模組。

a) Air Turbo Rocket 熱火測試	b) 操作台

^{圖 8：使用 VeriStand 進行的 Air Turbo Rocket 測試}

小型推進器測試台

ATRX 最近接受 NewSpace 公司的商務委託，負責開發適用於測試小型推進器的現成測試台，這個案例能充分彰顯使用 VeriStand 所能達到的生產力。這個推進器與這個測試台的推進劑填充系統與 Air Turbo Rocket 系統大不相同，但只要修改現有的 ATR 測試台軟體，只要大約兩週的時間就能順利開發出這個推進器測試台所適用的軟體。這個系統的其中一項特色能充分彰顯 LabVIEW API 的功用，那就是 LabVIEW 架構的自動序列控制視窗 (圖 9)。這個視窗提供軟體聯鎖功能，可以停用熱火自動序列啟動按鈕，直到操作人員輸入不重複的 PIN 碼為止。 

我們的客戶一開始使用 VeriStand 系統就充分感受到 VeriStand 的擴充性與簡單易用程度。短短幾天內，他們就能快速上手開始使用系統，也能依據自己的需求修改使用介面。他們還能修改即時熱火序列測試需求，幾乎不必請 ATRX 支援。

^{圖 9：在 LabVIEW 中執行的軟體聯鎖}

其他系統

Bergmans Mechatronics, LLC (BML) 是 ATRX 的姊妹公司，也是 NI 合作夥伴，該公司已經將 VeriStand 應用於其他多種推進測試系統。其中一項備受矚目的 BML 專案，就是為 NewSpace 的客戶開發兩組機架固定式模組化資料擷取與控制系統 (M-DACS)，用於進行推進測試 (圖 10)。這兩組系統均採用 VeriStand 和 CompactRIO 硬體。

就像 ATRX 小型推進器測試台的情況一樣，BML 的客戶很快就熟悉了 VeriStand，幾乎不需要支援就能操作及修改這些系統。

^{圖 10：模組式資料擷取與控制系統 (M-DACS)}