風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)測試：測試質(zhì)量與效率的提升

“因?yàn)镹I 的系統(tǒng)，讓我們內(nèi)部的測試時(shí)間從五天減少成一天，產(chǎn)能也同時(shí)增加?，F(xiàn)在我們可以自動(dòng)測試產(chǎn)品的所有功能，這讓我們無形中提升了市場競爭力。”

– Michael Bove, kk-electronic A/S

挑戰(zhàn)：

將風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的最終操作測試加以自動(dòng)化，以增加測試的完整度，減少測試時(shí)間，并立即回復(fù)快速增加的產(chǎn)量。

解決方案：

使用NI TestStand、LabVIEW、NI PXI，以及SCXI高效能的信號處理與切換平臺(tái)，以開發(fā)kk電子的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化測試系統(tǒng)，并讓此系y適用于全球各個(gè)生產(chǎn)點(diǎn)。

kk電子的工程人員正在檢查風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)控制系y

不畏天氣變化，可靠的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)

三十年來，kk電子專職在開發(fā)與生產(chǎn)完整的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)，在渦輪操作領(lǐng)域我們占有領(lǐng)導(dǎo)性的地位。風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)與極板網(wǎng)柵結(jié)合的首座控制系統(tǒng)就是由我們研發(fā)生產(chǎn)，我們同時(shí)也在控制系統(tǒng)上居于領(lǐng)導(dǎo)的地位。

大部分靠近海面的風(fēng)力發(fā)電廠，皆裝設(shè)有kk電子的控制面板。我們的產(chǎn)品符合高可靠度且省時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，并能適應(yīng)艱難的氣候環(huán)境。我們?nèi)騿T工超過700人，分布在在丹麥、波蘭，和中國的聯(lián)合企業(yè)內(nèi)

用自動(dòng)化節(jié)省測試時(shí)間

風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的整合性控制解決方案，是用各個(gè)零組件整合起來的系統(tǒng)，這些組件包括電腦主機(jī)、I/O模組，以及監(jiān)控和控制渦輪的零件。另外也包括操作面板、電壓分布板、電力品質(zhì)分析器，和偏離動(dòng)力保護(hù)系統(tǒng)，如圖2所示。

五年前我們執(zhí)行控制系統(tǒng)的最終測試需要花費(fèi)五天左右的時(shí)間，原因在于控制系統(tǒng)很復(fù)雜，而我們自動(dòng)化的部分很少，因此導(dǎo)致測試時(shí)間需要很長，而且對控制系統(tǒng)的測試完整度也不足以合乎品質(zhì)要求。因此，我們開發(fā)了自動(dòng)化的測試系統(tǒng)，希望借此節(jié)省時(shí)間，并提升測試品值。我們和丹麥的CIM Industrial Systems A/S公司簽約，一同設(shè)計(jì)與開發(fā)以NI LabVIEW 和NI PXI 平臺(tái)為基礎(chǔ)的解決方案，以提供此復(fù)雜的系統(tǒng)所需要的最佳彈性。

具有整合性且易于使用的測試軟件

以前的測試系統(tǒng)是許多分散的小工具，我們一直試著要整合所有功能，因此我們希望新開發(fā)的系統(tǒng)可以用一臺(tái)設(shè)備就完成所有測試，同時(shí)我們需要讓此系統(tǒng)在全世界各地都能使用，不需再作任何的調(diào)整或更改。

要達(dá)成這些需求，我們在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)以NI TestStand 測試管理環(huán)境為基礎(chǔ)。我們在中央測試資料庫里儲(chǔ)存測試的限制與功能，NI TestStand可以從此中央測試資料庫中用網(wǎng)路服務(wù)提取所需的資源。我們基本的測試流程包含將近1,000個(gè)步驟，所以需要建立一個(gè)很簡單易用的操作環(huán)境，以便操作人員可以方便迅速的更改步驟的設(shè)定。

為了讓這些步驟容易增加或變更，CIM為我們的平臺(tái)開發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)步驟。標(biāo)準(zhǔn)步驟是一種測試流程，非程式人員要在NI TestStand里面增加或變更例如：產(chǎn)生激勵(lì)信號、測量系統(tǒng)反應(yīng)，以及比較系統(tǒng)反應(yīng)與定義限制等流程，都可以很容易。

模塊化測試硬件解決方案

我們的標(biāo)準(zhǔn)測試流程可以提出2,500種結(jié)果。也因?yàn)槲覀冃枰罅康臏y試數(shù)據(jù)，所以我們的平臺(tái)要能提供高通道數(shù)的解決方案。除了通道的密集度外，我們也希望系統(tǒng)的信號條件能測得我們系統(tǒng)的各種頻率。同時(shí)，我們也希望測試電腦能根據(jù)未來的變化，執(zhí)行最新的程式處理。

根據(jù)我們系統(tǒng)整合商的需求和建議，我們架設(shè)了以NI PXI 和SCXI 硬件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)平臺(tái)，如圖3所示。此平臺(tái)提供了符合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的儀器和信號整合解決方案，讓我們得以跟進(jìn)未來的需求。

我們使用NI PXI-4070數(shù)字萬用表（DMM）與NI SCXI-1127 和SCXI-1130交換機(jī)和NI切換管理(Switch Executive)軟件來測量電壓，電流，頻率和電阻信號及系統(tǒng)測試。 NI PXI-6143數(shù)據(jù)采集卡并連到測試閘流體(thyristor)的輸出頻率轉(zhuǎn)換器。

在這個(gè)測試系統(tǒng)，除了運(yùn)行測試外，還需要輸出許多不同信號給系統(tǒng)測試。比如：我們使用NI PXI-6704 模擬輸出模塊來激勵(lì)模擬輸入的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)控制柜，并驗(yàn)證緊急電路連接。為了測試風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)控制柜的數(shù)位輸入，并活化隔離分程傳遞(isolation relays)的系統(tǒng)，我們使用了工業(yè)NI PXI -6512數(shù)字輸出模塊。

結(jié)果

這個(gè)解決方案成功的解決了我們之前所遇到的難題。因?yàn)镹I 的系統(tǒng)，讓我們內(nèi)部的測試時(shí)間從五天減少成一天，產(chǎn)能也同時(shí)增加?，F(xiàn)在我們可以自動(dòng)測試產(chǎn)品的所有功能，這讓我們無形中提升了市場競爭力。

我們對此系統(tǒng)很滿意，因?yàn)榇讼到y(tǒng)，我們的工廠可以很容易的安裝、設(shè)定好。把系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)連上以后，只要我們資料庫內(nèi)有變更信息，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更新。

未來發(fā)展

雖然我們通過自動(dòng)化已經(jīng)大量減少了測試所需要的時(shí)間，但仍有進(jìn)步的空間。在進(jìn)行最佳化以后，我們希望能再讓每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)控制柜的測試時(shí)間縮短三或四個(gè)小時(shí)。

圖2 kk電子風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng) 圖3 以NI PXI與SCXI硬件為基礎(chǔ)的kk電子測試系統(tǒng)