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发表于：2025-10-10 08:19:34

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Harvard Apparatus Pump与LabVIEW开发

一、泵的性能

Harvard Apparatus Pump 11 Elite 与 Pico Plus Elite 系列注射泵是高精度实验室流体控制设备，核心性能围绕高精度输送、灵活适配性、多模式控制展开，具体参数对比如下：

性能维度	Pump 11 Elite	Pump 11 Pico Plus Elite
精度	±0.5%	±0.35%（更高精度）
重复性	±0.05%（两者一致）	±0.05%（两者一致）
注射器适配范围	单注射器：0.5μl-60ml；双注射器：0.5μl-10ml	仅双注射器：0.5μl-10ml
流量范围	最小（0.5μl 注射器）：1.28pl/min；最大（60ml 注射器）：88.28ml/min	最小（0.5μl 注射器）：0.54pl/min；最大（10ml 注射器）：11.70ml/min
核心控制功能	支持恒速（Constant Rate）、梯度（Gradient）、自动填充循环（Autofill Cycling）等模式，可自定义多步骤方法（最多 50 步）	同左，且在微量流体控制场景下精度更优
外部接口	USB（Type B）、15 针 D-Sub（I/O&TTL）、RS-485（最多级联 99 台）、脚踏开关接口	与 Pump 11 Elite 一致

二、LabVIEW开发

该系列泵支持通过串口（USB 虚拟串口或 RS-485）与 LabVIEW 通信，核心开发流程围绕 “串口配置 - 指令发送 - 数据接收 - 功能封装” 展开，需基于泵的 ASCII 串口指令集实现控制逻辑。

接口选择：优先使用 USB 接口（Type B），连接后需安装厂商提供的 “USB Virtual CommPort Driver”（见文档附录 C），在电脑 “设备管理器 - 端口（COM&LPT）” 中确认虚拟串口号（如 COM11）。
RS-485 级联场景：若多泵级联，需为每台泵分配唯一地址（00-99，通过泵的 “Settings-Pump Address” 设置），主机地址固定为 00，LabVIEW 需通过地址前缀指定控制对象（如 “12irat 3.2 u/m” 表示控制地址 12 的泵设置注入速率）。

LabVIEW 控制需调用泵的ASCII 串口指令，核心指令分类如下（详细格式见文档 “Pump Chain Commands” 章节）：

功能类型	核心指令示例	说明
运行控制	`irun`（注入运行）、`wrun`（抽取运行）、`stop`（停止）	仅在 “Quick Start 模式” 下生效，需先配置注射器、流量等参数
参数设置	`irate {速率} {单位}`（设置注入速率，如`irate 800 ul/min`）、`tvolume {体积} {单位}`（设置目标体积）	速率单位支持 ml/μl/nl/pl 与 min/sec/hr 组合，体积单位支持 ml/μl/nl/pl
参数查询	`ivolume`（查询已注入体积）、`irate`（查询当前注入速率）、`force`（查询推力百分比）	泵返回数据格式为 ASCII 字符串（如查询`ivolume`返回 “254.571 ul”）
系统配置	`address {0-99}`（设置泵地址）、`baud {速率}`（设置波特率，支持 9600-921600）	需重启泵或重新初始化串口使配置生效

调用 VI：使用 LabVIEW“仪器 I/O - 串口” 库中的VISA Configure Serial Port.vi，配置关键参数（需与泵的设置一致）：

- 波特率：默认 115200（可通过泵 “Settings-Baud Rate” 修改，常见选项：9600、19200、38400、115200）；
- 数据位：8；
- 校验位：None；
- 停止位：2；
- 流控制：None。

示例代码逻辑：先通过VISA Find Resource.vi获取目标串口号，再调用配置 VI，最后用VISA Clear.vi清除串口缓存，避免残留数据干扰。

- 每条指令需以 “回车符（<CR>）” 结尾（泵仅识别带回车的指令）；
- 带参数的指令需严格遵循 “指令 + 空格 + 参数 + 空格 + 单位” 格式（如设置注入速率为 800μl/min：irate 800 ul/min<CR>）。

1. 用 “字符串控件” 构建指令（含回车符，可通过 “转义序列” 添加\r）；
2. 调用VISA Write.vi发送指令；
3. 调用VISA Read.vi接收泵的返回数据（需设置合理的 “读取字节数”，建议 1024 字节，避免数据截断）；
4. 用 “字符串解析函数”（如Scan From String.vi）提取关键数据（如从返回 “254.571 ul” 中提取数值 “254.571” 和单位 “ul”）。

以 “设置注入速率 + 查询已注入体积” 为例，封装子 VI 流程：

- 构建速率设置指令（如irate 800 ul/min\r），通过VISA Write发送；
- 延迟 100ms（泵响应需时间，可通过 “等待函数” 设置）；
- 发送体积查询指令ivolume\r，通过VISA Read接收返回数据；
- 解析返回字符串，输出 “已注入体积数值” 和 “单位”；

错误处理：添加VISA Error Handler.vi，捕获串口超时、指令错误（如泵返回 “Command error: Unknown command”）等异常，通过 “对话框” 提示用户。

地址前缀：控制非 00 地址的泵时，指令需添加 “地址 + 空格” 前缀（如控制地址 01 的泵开始抽取：01 wrun\r）；
同步运行：若需多泵同步执行方法，需先通过address指令确认各泵地址，再按顺序发送运行指令，或通过 “Gradient 模式” 实现多泵流量协同（需确保所有泵使用相同规格注射器）。

工具辅助：开发前可先用 “串口调试助手”（如文档图 3 中的工具）验证指令有效性（如发送irate查询速率，确认泵返回正确数值），避免 LabVIEW 代码与硬件通信问题混淆；
日志记录：在 LabVIEW 中添加 “数据日志 VI”（如Write to Measurement File.vi），记录指令发送时间、泵返回数据，便于调试异常（如流量偏差、串口断连）。

问题现象	可能原因	解决方案
LabVIEW 发送指令后无返回	1. 串口号配置错误；2. 指令无回车符；3. 泵处于 “触摸屏锁定” 状态	1. 重新在设备管理器确认串口号；2. 指令末尾添加`\r`；3. 解锁泵（按 “Lock” 键输入密码）
泵返回 “Argument error”	指令参数格式错误（如单位错误、数值超出范围）	1. 检查参数单位（如速率单位需为 “ul/min” 而非 “ul”）；2. 参考文档附录 B 的 “最小 / 最大流量” 确认数值范围
RS-485 级联时部分泵无响应	1. 泵地址冲突；2. 级联电缆连接错误；3. 超过 4 台泵未独立供电	1. 重新设置每台泵地址（确保唯一）；2. 按 “主机 RS-485 OUT→从机 RS-485 IN” 连接；3. 每 4 台泵至少 1 台独立供电

官方文档：文档 “Pump Chain Commands” 章节（第 51-57 页）详细列出所有串口指令格式、错误码含义，是开发核心参考；
LabVIEW 示例：可基于 NI 官网 “串口通信示例”（如 “Simple Serial.vi”）修改，替换为该泵的指令集；
驱动与工具：厂商提供的 “Pump 11 Elite Series Flash Upgrade Application”（附录 D）可升级泵固件，确保指令兼容性。