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電動機性能虛擬儀器測試系統(tǒng)設計與實現

作者: 時間:2010-12-24 來源:網絡 收藏

  摘要:將現代技術應用于性能領域,充分發(fā)揮了技術開發(fā)效率高、靈活性兼容性強和可重用度高的特點,設計與實現了多路并行的在線,并使用PID控制算法控制定標參量,最后通過TCP/IP協(xié)議實現了數據的遠程共享和用戶對測試系統(tǒng)的遠程操控。

  關鍵詞: 測試 PID TCP/IP近年來,隨著計算機技術的飛速發(fā)展,電動機計算機輔助測試(CAT)系統(tǒng)在電機行業(yè)得到了普及[1]。

  基于計算機的電機性能測試也逐步取代傳統(tǒng)的手動操作式電機檢測,并向著自動化智能化的方向發(fā)展。然而,基于傳統(tǒng)開發(fā)平臺的電動機自動測試系統(tǒng),往往面臨開發(fā)周期長,成本高,兼容性和擴展性弱的不足,從而也阻礙了電動機自動測試系統(tǒng)的廣泛應用?,F代虛擬儀器技術的引入,通過虛擬儀器應用軟件將計算機與標準化虛擬儀器硬件結合起來,從而實現傳統(tǒng)儀器功能的軟件化與模塊化,以達到自動測試與分析的目的[2]。利用虛擬儀器技術用戶可以通過圖形化的編程環(huán)境和操作界面,輕松完成對待測對象的信號調理,過程控制,數據采集、分析、顯示和存儲,故障診斷以及網絡通信等功能,大大縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期;同時由于采用了標準化的虛擬儀器軟硬件,測試系統(tǒng)的兼容性和擴展性也得到了很大程度的增強;除此以外,虛擬儀器技術的靈活性強和可重用度高,可以使用戶的測試系統(tǒng)規(guī)模最小化,且易于升級和維護,用戶甚至可以使用現有硬件組成另一套測試系統(tǒng),從而減少不必要的重復投資,降低系統(tǒng)的開發(fā)成本。本電動機性能虛擬儀器測試系統(tǒng)采用的是美國國家儀器公司(National Instruments,NI)的LabVIEW和LabVIEW RT虛擬儀器軟件平臺,以及配套的NI PCI數據采集板卡、NI SCXI信號調理設備和NI compact FieldPoint(cFP)分布式I/O實時系統(tǒng)硬件。實現了多路電動工具性能的并行測試;并可根據用戶設置,自動完成負載、扭矩、轉速、功率以及機體溫度的實時監(jiān)控;最后通過TCP/IP協(xié)議實現了測試數據的遠程共享,和用戶對測試系統(tǒng)的遠程操控。該系統(tǒng)具有開發(fā)周期短、使用效率高以及成本低廉的特點,同時具有很強的系統(tǒng)可擴展性和可重用性,具有很強的應用價值。

  1.系統(tǒng)組成及工作原理

1.1. 系統(tǒng)組成

  電動機性能虛擬儀器測試系統(tǒng)主要由主控機模塊、cFP實時監(jiān)控模塊、測功機模塊以及待測電機模塊四部分組成,主控機模塊為一臺DELL工作站,用于提供圖形化用戶界面,完成對系統(tǒng)硬件的配置和對用戶界面和控制參數的設置,并實時更新各指標參量對時間的波形顯示,經過曲線擬合后得到電動機特性曲線,最后完成測試數據的記錄工作。與此同時,主控機還通過嵌入式NI PCI數據采集卡完成對非控制參量,如輸入電壓和工作電流,的測量工作。cFP實時監(jiān)控模塊由兩部NI cFP分布式I/O系統(tǒng)組成,通過TCP/IP協(xié)議與主控機通信,從主控機獲得控制參數命令來控制測功機,并返回從測功機模塊采集來的數據信號,交由主控機處理。其中模塊A用于完成實時自動加載和控制指標參量的測量,并提供過載保護、緊急停車以及非法停機后的系統(tǒng)重建等應急措施;模塊B用于完成對待測電機體表溫度的實時監(jiān)測。測功機模塊由磁滯測功機和磁粉測功機兩類組成,分別適用于不同類型的待測電機,被用于為待測電機提供一定的負載,并由其內部的傳感設備將待測電機在該負載下的扭矩、轉速以及輸出功率等待測指標參量轉換為cFP實時監(jiān)控模塊A可以接受的電壓信號。

  1.2.工作原理

  電動機性能虛擬儀器測試系統(tǒng)可在兩種工作模式運行下:自動工作模式和手動工作模式,主要測試項目有:1) 電動機輸入電壓曲線2)電動機輸入電流曲線3)電動機輸入功率曲線4)電動機扭矩曲線5)電動機轉速曲線6)電動機輸出功率曲線7)電動機機體表面溫度8)

  電動機機體內部溫度自動工作模式下,主控機首先等待用戶完成軟硬件的設置和配置。然后提請用戶選擇負載測試或定參數測試,負載測試下用戶需要設置負載曲線、負載時間、循環(huán)時間以及測試時間等測試參數;定參數測試下,用戶可以選擇指定扭矩、轉速或是功率,并設置相應的定標參數、控制參數以及測試時間。完成以上步驟以后,就可以啟動測試程序,測試系統(tǒng)即按照用戶制定的負載自動加載同時完成對待測電機的性能測試;或是通過一定的控制算法保持定標參數的穩(wěn)定并對該狀態(tài)下的待測電機進行自動測試。系統(tǒng)運行的同時,用戶可以在實時監(jiān)測圖表中觀察各指標參量對時間的波形顯示,經過曲線擬合后得到電動機特性曲線,并可將感興趣的圖表導出存盤。當完成測試時間后,系統(tǒng)自動終止測試。手動工作模式下,系統(tǒng)工作原理與自動工作模式下基本類似,只是系統(tǒng)不進行循環(huán)測試,而是提供一種交互式的測試環(huán)境,完成指定的測試項目后,等待用戶的進一步操作。

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