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SystemLink + ELVIS III | 轻松实现线上远程实验的自主开发!
02.21 2023

近日,针对大家开展线上仿真实验教学的需求,我们推荐了线上实验教学神器 – Multisim Live不需要实验室和硬件设备,只需要有浏览器和Multisim Live,你就可以随时随地的进行线上电路仿真实验。更进一步,为了让学生能够在线的感受到(听、看)和控制真实的实验对象,获得真实实验数据,这就需要通过远程实验来实现我们又给大家推荐了一套线上远程实验教学神器 – Measurement Live + ELVIS III不需要和实验对象物理上在一起,只需要有Measurement Live和ELVIS III,你就可以随时随地的进行线上远程实验,而且是实时的、可全公网访问的、免费的!

至此,针对线上远程实验,又有老师提出了这样的需求:我能否实现线上远程实验的自主开发?比如,Measurement Live只能帮助我的学生和ELVIS III上的测试测量仪器进行线上远程交互,有没有办法让学生们可以远程使用到ELVIS III上丰富的硬件IO(ELVIS III上可是集成了一块可以二次开发的FPGA的啊!)实现数据采集和控制?我想自己设计一些典型的实验对象或场景(例如利用我实验室里面现有的设备对象),通过ELVIS III的硬件IO和测试测量仪器,对实验对象或场景进行实时数据采集、监测和控制,然后把这些实验也做成线上远程的。

可以的!今天我们给大家推荐一个方案 – SystemLink + ELVIS III不需要有Web开发经验,只需要有SystemLink和ELVIS III,你就可以实现线上远程实验的自主开发!而且,SystemLink可以和多种NI硬件设备(PXI、cRIO、cDAQ等)实现远程互联,一方面实现对这些设备的管理,另一方面可以实现更多、更复杂实验对象和场景的远程实验。


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1 - 什么是SystemLink?


SystemLink是一个实现硬件设备和数据管理的软件平台。它实现了硬件设备和服务器端通过互联网络交互数据的服务器-客户端(server-client)架构,使得用户实现对设备、资产、软件和数据的集中协调和管理。

 

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图 - SystemLink架构


通过SystemLink的Web应用,用户可以对设备进行管理、远程部署软件、校准和监测等;在服务器端,SystemLink Server集成了用于系统管理、设备管理和数据管理的各种软件和服务,能够在任何服务器上(包括私有云,商用云)进行部署;在客户端,用户只需在设备上安装SystemLink客户端,即可建立客户端设备和SystemLink Server之间的连接,实现server与client之间的数据交互。


2 - 什么是ELVIS III?


ELVIS是一个融合了先进工业技术和领先教育学理念的多学科实验平台,已经为全球范围内高校的工程教育持续助力了近20年。新一代的ELVIS III,在保持以往ELVIS实验平台在测试测量仪器的多样性、用户二次开发支持上的开放性和配套各类课程教学资源的完备性优势外,重点又加强了在行业前沿技术引入和互联网接入方面的特色:


  • 软件体验Web化:完全由Web驱动的测试测量仪器和嵌入式设计开发功能,实现跨平台(PC、手机等)、跨操作系统(Windows、IOS、Android、Linux等)访问

  • 真实工业设备体验:加入NI工业产品中的可重配置IO(RIO)科技和软件前面板(SFPs)科技,这些科技被NI遍布全球的35,000家各行各业行业客户所使用

  • 丰富的开发工具链:支持LabVIEW、C、Python、Mathworks Simulink对软硬件进行配置和编程,满足各种扩展和二次开发的使用需求

  • 多样的测试测量仪器:集成包括实验室必备“4大件”仪器(示波器、信号源、数字万用表、可调电源)在内的10种测试测量仪器,满足各类测试测量需求

  • 完备的课程教学资源:电路、模电、数电、信号与系统、控制原理、通信电子线路、通信原理、电力电子技术、测试技术、传感器、电机学、能源系统、生物医电等

  • 支持工程教育专业认证目标的设计考虑:个人和团队–支持多人同时访问使用,完成团队合作项目;使用现代工具 – LabVIEW、Python、Simulink、C、FPGA、各类测试测量仪器;问题分析/设计/开发解决方案/研究 – 项目制实验设计资源


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3 - SystemLink + ELVIS III能帮您做什么?


结合SystemLink + ELVIS III的功能特性和目前大家在线教学的可能需求,我们总结了以下几个SystemLink + ELVIS III可能帮助到您的地方:

  1. 需要了解实验室教学仪器设备的状态,实现对多个实验室资产(ELVIS III)的远程管理;远程实现ELVIS III的开发程序批量部署更新,以随时更改设备支持的远程实验内容;

  2. 在完成ELVIS III的软件编程开发后,需要实现程序远程部署,完成实验开发程序的实体验证


  3. 满足远程实验中实现对ELVIS III上自定义硬件I/O的远程读写调试(控制);

  4. 满足远程实验中Web端界面的自定义,让学生创造性的展示自己的学习试验成果;


  5. 远程实验中,需要与除ELVIS III以外的多个设备进行数据交互(例如PXI、cRIO、cDAQ等),完成对多个、多种设备进行管理

    4 - 如何使用SystemLink + ELVIS III实现自定义线上远程实验?

1.在一台电脑,或者服务器,或者商用云上安装SystemLink Server。本次演示,我们将SystemLink Server安装到本地电脑中,安装好之后,打开NI启动器,在其中找到SystemLink相关应用,如下图所示。本次演示中,本地主机也就是SystemLink Server的IP地址为:192.168.5.4;


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2.将ELVIS III与本地主机连接在相同的局域网内,打开NI MAX软件,在远程系统中,找到已经连接的ELVIS III设备,在ELVIS III上安装SystemLink Client,如下图所示;I MAX软件,在远程系统中,找到已经连接的ELVIS III设备,在ELVIS III上安装SystemLink Client,如下图所示;

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3.在ELVIS III的系统配置中,找到SystemLink设置,在服务器中填写SystemLink Server的IP地址,保存配置并刷新页面,如下图所示;

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4.从NI启动器中,启动SystemLink Server Configuration,在该应用中确保所有服务已经正常运行;

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5.打开NI SystemLink Web Application,会进入到SystemLink系统页面,如下图所示。其中包含了系统管理,数据可视化,自动化测试信息等配置单元;

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6.点击进入设备管理器,可以看到所有通过该server管理的设备,可以看到当前的ELVIS III,还有之前连接过该server的VirtualBench,ELVIS III等设备信息;

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7.双击ELVIS III设备,可以进入ELVIS III设备的详细信息,包括设备使用时间的统计,设备的具体信息等;

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8.至此,表明,我们已经成功的用SystemLink连接了ELVIS III;

9.接下来,我们开发自定义的LabVIEW程序来控制ELVIS III并将采集到的数据上传到SystemLink Server中,再通过Web端查看数据的显示情况;

10.编写LabVIEW程序,如下图所示;


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11.接下来在NI SystemLink Web Application页面中,数据可视化中选择仪表盘生成器;


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12.在其中新建仪表盘,根据需要自行设计UI界面,在本实验中方便后续在手机上查看UI,选择移动设备。并拖入控件,将控件与SystemLink Server中的Tag标签绑定。保存,即完成了自定义UI的设计;

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13.在ELVIS III中运行编写好的LabVIEW程序,然后在手机浏览器中输入SystemLink Server的IP地址,并按用户名和密码登录,选择设计好的UI界面,即可在手机浏览器中查看ELVIS III的运行情况,如下图所示;

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14.在本演示实验中,我们把ELVIS III上的AI0和AO0短接,如下图所示。期望通过手机访问到SystemLink Server后,实现对AO0的远程控制,当AI0采集到的电压值大于等于5V时,ELVIS III上的LED0将自动点亮;


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