（電氣工程專業(yè)論文）基于虛擬儀器技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)型電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).pdf

摘要 電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域有著舉足輕重的地位 是工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行的基本要素 電機(jī)在維修期間的各個(gè)階段 都要進(jìn)行一系列試驗(yàn) 以獲取電機(jī)的各種物理參 數(shù)和性能指標(biāo) 基于傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的電機(jī)測(cè)試系統(tǒng) 具有開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng) 自動(dòng)化 程度低 成本高 兼容性和擴(kuò)展性差的不足 因此 建立一種便捷有效 滿足 現(xiàn)代需求的電機(jī)測(cè)試方法變得十分重要 l a b v i e w 是n i 公司針對(duì)目前復(fù)雜的自動(dòng)測(cè)試與控制所提出的一種功能強(qiáng) 大 成本低廉 系統(tǒng)靈活的新一代虛擬儀器軟件 將其應(yīng)用在電機(jī)測(cè)試領(lǐng)域具 有獨(dú)特優(yōu)勢(shì) 本文簡(jiǎn)要介紹了電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 及虛擬儀器技術(shù)的概念 與工程應(yīng)用 提出了利用虛擬儀器技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的方法構(gòu)建電 機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的思路 詳細(xì)論述了系統(tǒng)的硬件構(gòu)架與器件選型 給出了系統(tǒng)的p l c 控制單線圖與p l c 輸入輸出點(diǎn)的設(shè)置 利用l a b v i e w 軟件平臺(tái)完成了主服務(wù) 器的軟件編程 實(shí)現(xiàn)了本測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理 包括各種工作數(shù)據(jù) 故障報(bào) 警記錄的存取 數(shù)據(jù)查詢和網(wǎng)絡(luò)管理等 完成了通訊服務(wù)器的軟件編程 實(shí)現(xiàn) 了對(duì)工作站下發(fā)命令的接收 翻譯與下達(dá) p l c 狀態(tài)的監(jiān)控以及各電參數(shù)儀器 數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收 分析處理與傳輸 完成了工作站的軟件編程 實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類 設(shè)備的遠(yuǎn)程控制 數(shù)據(jù)采集 故障報(bào)警 錯(cuò)誤提示等功能 系統(tǒng)完成開(kāi)發(fā)后 已在上海寶鋼集團(tuán)寶鋼設(shè)備檢修公司電儀設(shè)備修造廠穩(wěn) 定運(yùn)行一年有余 實(shí)際應(yīng)用效果表明 該系統(tǒng)人機(jī)界面友好 操作簡(jiǎn)單 提高 了生產(chǎn)效率 并改善了檢修中心試驗(yàn)人員的試驗(yàn)條件 關(guān)鍵詞 電機(jī) 測(cè)試系統(tǒng) 虛擬儀器 通訊 l a b v i e w i i a b s t r a c t m o t o r af u n d a m e n t a lf a c t o ro fi n d u s t r y i sv e r yi m p o r t a n tt om a k et h eo p e r a t i o n o ff a c t o r i e sn o r m a l a te v e r ys t a g eo fm a i n t e n a n c e m o t o rm u s tb et e s t e df r o m v a r i o u sa s p e c t si no r d e rt og e tt h ep h y s i c a lp a r a m e t e r s t h e r ea r el o t so fd e f e c t so f t h em o t o rt e s t i n gs y s t e mb a s e do nt h et r a d i t i o n a ld e v e l o p m e n tp l a t f o r m s u c ha sa l o n gd e v e l o p m e n tc y c l e al o wd e g r e eo fa u t o m a t i o n c o m p a t i b i l i t ya n ds c a l a b i l i t y a n dah i g hc o s t s o i ti sv e r yn e c e s s a r yt ob u i l dt h em o t o r t e s t i n gs y s t e mw h i c hi s c o n v e n i e n t e f f e c t i v e c o m p a t i b l ea n df r i e n d l y l a b v i e w av i r t u a li n s t r u m e n ts o f t w a r e w h i c hi sp o w e r f u l l o w c o s ta n d f l e x i b l e i sd e v e l o p e db yn a t i o n a li n s t r u m e n t sc o l t d f o rc o m p l e xa u t o m a t e dt e s t a n dc o n t r 0 1 l a b v i e wh a su n i q u ea d v a n t a g e si nt h ef i e l do fm o t o r t e s t i n g i nt h i sp a p e r f i r s t t h ec u r r e n ts i t u a t i o na n dt h et r e n d so ft h em o t o rt e s t i n g s y s t e ma n dt h ec o n c e p ta n dt h ea p p l i c a t i o n so fv i r t u a li n s t r u m e n tt e c h n o l o g yw e r e i n t r o d u c e db r i e f l y s e c o n d an e wm e t h o d c o m b i n i n gt h ev i r t u a li n s t r u m e n t t e c h n o l o g ya n dt h en e t w o r kt e c h n o l o g y w a sp r o p o s e dt ob u i l dan e wm o t o rt e s t i n g s y s t e m t h i r d t h eh a r d w a r ea r c h i t e c t u r ea n dt h ed e v i c es e l e c t i o no ft h es y s t e mw e r e i n t r o d u c e d m e a n w h i l e t h es i n g l e l i n ed i a g r a m so fp l co ft h es y s t e mw e r ed r e w a n dt h ei n p u ta n do u t p u to fp l cw e r es e t f o r t h t h es o f t w a r eo nm a i ns e r v e rb a s e d o nl a b v i e ww a sd e v e l o p e d w h o s em a i nf u n c t i o n sw e r ed a t a b a s em a n a g e m e n tf o r t h i ss y s t e m i n c l u d i n gr e a d i n ga n dw r i t i n gv a r i o u sw o r kd a t aa n dr e c o r d so ff a u l ta n d a l a r m s e a r c h i n ga n dn e t w o r km a n a g i n g f i f t h t h es o f t w a r eo nc o m m u n i c a t i o n s e r v e rb a s e do nl a b v i e ww a sd e v e l o p e d w h o s em a i nf u n c t i o n sw e r er e c e i v i n g t r a n s l a t i n ga n di s s u i n gt h ec o m m a n d sf r o mw o r ks t a t i o n s m o n i t o r i n gt h es t a t u so f p l c r e c e i v i n g a n a l y z i n g p r o c e s s i n ga n dt r a n s p o r t i n gt h ed a t af r o me l e c t r i c a l d e v i c e s f i n a l l y t h es o f t w a r eo nw o r ks t a t i o n sb a s e do nl a b v i e ww a sd e v e l o p e d w h o s em a i nf u n c t i o n sw e r e r e m o t e l yc o n t r o l l i n g t h ev a r i o u sd e v i c e s d a t a a c q u i s i t i o na n df a u l t sa l a r m 一i i i u n t i ln o w t h es y s t e mh a sb e e no p e r a t i n gs t a b l ya l m o s to n ey e a ra n da nh a l fa t t h em o t o rt e s t i n ga n dr e p a i r i n gc e n t e ro fb a o s t e e lg r o u p p r a c t i c a la p p l i c a t i o n d e m o n s t r a t e st h a tt h es y s t e mm a k et h ep r o d u c t i v i t yi n c r e a s e d i n t e r f a c ef r i e n d l y t h e t e s te n v i r o n m e n to fw o r k e r st h e r eb e a e r k e y w o r d s m o t o r t e s ts y s t e m v i r t u a li n s t r u m e n t c o m m u n i c a t i o n l a b v i e w l v 浙江大學(xué)研究生學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成 果 也不包含為獲得浙江大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料 與我 同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意 學(xué)位論文作者簽名 彳牡二j 陽(yáng)簽字日期 年3 月汐日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解浙江大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交本 論文的復(fù)印件和磁盤(pán) 允許論文被查閱和借閱 本人授權(quán)浙江大學(xué)可以將學(xué)位論文的 全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和傳播 可以采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段 保存 匯編學(xué)位論文 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書(shū) 學(xué)位論文作者簽名 雅 碉翩簽名 廣隸彥毫 簽字日期 沙年 月 形e l 簽字日期 加 o 年弓月6e l 致謝 本學(xué)位論文是在導(dǎo)師陳隆道教授的悉心指導(dǎo)下完成的 傾注了導(dǎo)師極大的 心血 導(dǎo)師淵博的學(xué)識(shí) 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 高度的責(zé)任心 始終激勵(lì)著我不斷 得探索與研究 本論文的每一個(gè)部分無(wú)不閃現(xiàn)著導(dǎo)師的教誨與心血 導(dǎo)師不僅 在學(xué)術(shù)上給予我重要的指點(diǎn) 在生活與思想上也給予我無(wú)私的幫助與教誨 使 我走過(guò)一個(gè)又一個(gè)挫折 在這里對(duì)陳隆道教授表示崇高的敬意與誠(chéng)摯的感謝 同時(shí)還要感謝師母王老師 她一直關(guān)心和鼓勵(lì)我的研究工作和生活 令我深受 鼓舞 特別感謝周箭老師 在整個(gè)項(xiàng)目的研發(fā)過(guò)程中 周老師認(rèn)真學(xué)術(shù) 任勞任 怨的精神深深感染了我 并在學(xué)術(shù)上給予了我極大的幫助與指點(diǎn) 特別感謝樊 偉敏老師 在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的兩個(gè)月身先士卒 承擔(dān)了很大的項(xiàng)目壓力之余 還很 為我們整個(gè)團(tuán)隊(duì)的生活起居著想并細(xì)心指點(diǎn)學(xué)術(shù)問(wèn)題 在這里對(duì)兩位老師表示 崇高的敬意 另外 深深感謝鄭家龍教授 阮秉濤老師和蔡忠法老師對(duì)本項(xiàng)目 的指導(dǎo) 感謝寶鋼檢修公司工作人員對(duì)本項(xiàng)目的配合工作 感謝一起完成這個(gè)項(xiàng)目的熊華維同學(xué)和沈凱明同學(xué) 在一起做項(xiàng)目的日子 里我在你們身上學(xué)到了很多寶貴的東西 感謝實(shí)驗(yàn)室的陳國(guó)志師兄 文昊翔師 弟在學(xué)習(xí)與生活上對(duì)我的幫助與關(guān)照 以及其他同學(xué)提供的良好科研環(huán)境 感謝浙江大學(xué)乒乓球隊(duì)的兄弟姐妹們 使我在浙大七年的業(yè)余生活更加豐 富多彩 有了你們 才有了我這樣不同尋常的一段人生經(jīng)歷 最后感謝我的父母 養(yǎng)育教誨 無(wú)以為報(bào) 林高翔 2 0 1 0 年1 月于求是園 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 論文研究的背景與意義 第1 章緒論 電機(jī)是指根據(jù)電磁感應(yīng)定律來(lái)實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置 它的主 要作用是通過(guò)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 作為各種用電器或者機(jī)械的動(dòng)力來(lái)源 l 電機(jī)不僅 是工業(yè) 農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的重要設(shè)備 而且在日常生活中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛 近年來(lái) 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 科學(xué)技術(shù)的不斷提高 各行各業(yè)對(duì)電機(jī)的需 求量不斷增加 并對(duì)電機(jī)產(chǎn)品提出了越來(lái)越高的性能和質(zhì)量指標(biāo)要求 為了對(duì)各種電機(jī)的各種電量及非電量性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試與評(píng)定 各種電機(jī)測(cè) 試系統(tǒng)被研發(fā)出來(lái) 以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種電機(jī)的電氣及機(jī)械性能的測(cè)量 測(cè)試系統(tǒng)通過(guò) 分析測(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù) 根據(jù)相應(yīng)指標(biāo)判定出廠產(chǎn)品性能的優(yōu)劣并以此來(lái)改進(jìn)相 關(guān)的生產(chǎn)工藝 或判斷待修電機(jī)的故障類型以此來(lái)對(duì)待修電機(jī)進(jìn)行維修 因此 電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)在動(dòng)力機(jī)械生產(chǎn)維修領(lǐng)域具有十分重要的作用 2 1 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步 各式各樣的電機(jī)被研制出來(lái) 并大量投入到人類 日常的生產(chǎn)生活中去 尤其是在鋼鐵工業(yè)中 各類大中小型電機(jī)均有用武之地 現(xiàn)有的電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)雖然在某些類型的電機(jī)或某些電機(jī)測(cè)試的性能指標(biāo)方面具 備了精確便捷的測(cè)試能力 但是將各種類型電機(jī)的各種測(cè)試試驗(yàn)綜合于同一個(gè)系 統(tǒng) 國(guó)內(nèi)難以找到先例 在電機(jī)測(cè)試技術(shù)的不斷發(fā)展過(guò)程中 虛擬儀器技術(shù)漸漸顯示出了強(qiáng)大的生命 力與先進(jìn)性 3 1 而與此同時(shí) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也使現(xiàn)代人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng) 域發(fā)生了翻天覆地的變化 那么 如何利用現(xiàn)有設(shè)備有機(jī)整合虛擬儀器技術(shù)與計(jì) 算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 實(shí)現(xiàn)實(shí)用廉價(jià) 快速準(zhǔn)確 功能完備 先進(jìn) 兼容 易擴(kuò)展的電 機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義 1 2 國(guó)內(nèi)外電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 4 l 1 5 1 1 6 1 1 6 電機(jī)測(cè)試技術(shù)主要是研究電機(jī)各種特性及參數(shù)的測(cè)試原理及方法 包括電機(jī) 的工作特性 機(jī)械特性 熱 噪聲 磁場(chǎng) 電量及電參數(shù)的測(cè)試 誤差分析和試 驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 一7 一 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 最初的電機(jī)測(cè)試系統(tǒng) 采用普通的機(jī)械按鈕與指針式儀表依靠人工操作獲取 試驗(yàn)數(shù)據(jù) 并由人工整理成表 繪制數(shù)據(jù)等 這種測(cè)試系統(tǒng)由于試驗(yàn)條件客觀因 素的限制 如電源電壓波動(dòng) 頻率波動(dòng) 人為誤差等的影響 其試驗(yàn)結(jié)果往往具 有誤差率大 準(zhǔn)確度低 重復(fù)性差的缺陷 上世紀(jì)七十年代以來(lái) 測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域開(kāi)始普遍應(yīng)用數(shù)字化自動(dòng)化儀器儀表 并出現(xiàn)了電機(jī)測(cè)試專用儀表 這種儀表一般由單片機(jī)構(gòu)成 其測(cè)量精度高 魯棒 性強(qiáng) 功能比較完備 提高了自動(dòng)化的程度 但是這種系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng) 硬 件設(shè)計(jì)和調(diào)試工作量大 并且價(jià)格昂貴 不利于推廣應(yīng)用 上世紀(jì)八 九十年代以來(lái) 計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展 國(guó)內(nèi)外許多科研單位與高 科技公司開(kāi)始研制以p c 機(jī)為核心的電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 由于構(gòu)建在p c 平臺(tái)之 上 這種系統(tǒng)的組件和功能的擴(kuò)展十分的方便 并具有友好的人機(jī)界面和強(qiáng)大的 數(shù)據(jù)處理能力以及容錯(cuò)性 在測(cè)試功能 測(cè)量精度等各項(xiàng)指標(biāo)上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳 統(tǒng)的試驗(yàn)方法 使電機(jī)測(cè)試技術(shù)步入了新的時(shí)代 近年來(lái) 虛擬儀器技術(shù)快速發(fā)展 國(guó)內(nèi)外許多公司和科研機(jī)構(gòu)紛紛開(kāi)始研制 基于虛擬儀器技術(shù)的電機(jī)測(cè)試系統(tǒng) 虛擬儀器技術(shù)的最大特點(diǎn) 是有機(jī)結(jié)合了計(jì) 算機(jī)資源和儀器硬件技術(shù) 在系統(tǒng)內(nèi)部共享軟硬件資源 把由廠家定義儀器功能 的方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎脩糇约憾x 用戶可以根據(jù)測(cè)試功能的需要 自己設(shè)計(jì)所需要 的儀器系統(tǒng) 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的引入 虛擬儀器技術(shù)漸漸向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 應(yīng)用分布式網(wǎng) 絡(luò)測(cè)控技術(shù) 可以進(jìn)行分布式多點(diǎn)測(cè)量與分析 充分發(fā)揮系統(tǒng)的接口能力和數(shù)據(jù) 處理能力 虛擬儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用 是未來(lái)大型電機(jī)自動(dòng)測(cè)試技術(shù) 的發(fā)展趨勢(shì)之一 1 3 本系統(tǒng)采用的多種通訊協(xié)議 1 3 1r s 2 3 2 與r s 4 8 5 1 7 1 r s 2 3 2 接i i 是1 9 7 0 午由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) e i a 聯(lián)合貝爾系統(tǒng) 調(diào)制解 調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn) 其全稱為 數(shù) 據(jù)終端設(shè)備 d t e 和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備 d c e 之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接i 1 技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn) r s 2 3 2 采取不平衡傳輸方式 即單端通訊 r s 2 3 2 共模抑制能力較差 一8 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 其傳輸距離最大為1 5 m 左右 最高傳輸速率為2 0 k b p s 驅(qū)動(dòng)負(fù)載為3 k o h m 到 7 k o h m 針對(duì)r s 2 3 2 接口信號(hào)電平值較高 傳輸速率較低 抗噪聲性能較弱及傳輸 距離有限等不足之處 為擴(kuò)展應(yīng)用范圍 e i a 又于1 9 8 3 年制定了r s 4 8 5 標(biāo)準(zhǔn) 增加了多點(diǎn) 雙向通信能力 即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上 同時(shí)增加 了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性 擴(kuò)展了總線共模范圍 后命名為 t i a e i a 4 8 5 a 標(biāo)準(zhǔn) 本系統(tǒng)選配的多種電參數(shù)儀表均帶有r s 2 3 2 r s 4 8 5 接口 系統(tǒng)對(duì)電機(jī)各種 參數(shù)的采樣均通過(guò)電參數(shù)儀表完成 并通過(guò)串口將相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞至通訊服務(wù)器 1 3 2t c p i p t c p i p 協(xié)議 t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l i n t e m e tp r o t o c 0 1 群1 傳輸控制 網(wǎng)際 協(xié)議 又叫網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議 它是7 0 年代中期美國(guó)國(guó)防部為其a r p a n e t 廣域網(wǎng) 開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 以它為基礎(chǔ)組建的i n t e r n e t 是目前國(guó)際上 規(guī)模最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 正因?yàn)閕 n t e r n e t 的廣泛使用 使得t c p i p 成了事實(shí) 上的標(biāo)準(zhǔn) 本系統(tǒng)采用t c p i p 協(xié)議連結(jié)主服務(wù)器 通訊服務(wù)器及多臺(tái)工作站 構(gòu)建了 測(cè)試系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò) 并通過(guò)預(yù)留遠(yuǎn)程端口 允許外網(wǎng)用戶按權(quán)限訪問(wèn)系統(tǒng)資源 1 3 3p r o f i b u s d p 9 i b o i b h l l 2 1 p r o f i b u s 協(xié)議結(jié)構(gòu)根據(jù)i s 0 7 4 9 8 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 以開(kāi)放式系統(tǒng)互連網(wǎng)絡(luò)作為參考 模型 p r o f i b u s d p p r o f i b u sd e c e n t r a l i z e dp e r i p h e r y p r o f i b u s p a p r o f i b u sp r o c e s s a u t o m a t i o n 及p r o f i b u s f m s p r o f i b u sf i e l d b u sm e s s a g es p e c i f i c a t i o n 三個(gè)部分 組成了p r o f i b u s 協(xié)議 p r o f i b u s d p 用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送 主站周期性地讀取從站的輸入信 息并向從站發(fā)送輸出信息 p r o f i b u s d p 的信息傳輸可通過(guò)多種介質(zhì)完成 主要包括r s 4 8 5 雙絞線 雙 線電纜或者光纜 其傳輸速率相當(dāng)快 波特率從9 6 0 0 k b p s 到1 2 m b p s 不等 快 速定位故障的能力是p r o f i b u s d p 總線的一大特點(diǎn) 故障診斷信息在總線上傳輸 并可由主站采集 一9 一 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 p r o f i b u s d p 之間的系統(tǒng)構(gòu)成方式主要包括兩種 一是單主站系統(tǒng) 一是多 主站系統(tǒng) 單主站系統(tǒng) 只有一個(gè)活動(dòng)狀態(tài)的主站 而多主站系統(tǒng)則在總線上連 有多個(gè)主站 并且這些主站與各自從站構(gòu)成了相互獨(dú)立的子系統(tǒng) 任何一個(gè)主站 均可以讀取d p 從站的輸入輸出映像 但只有一個(gè)d p 主站允許對(duì)d p 從站寫(xiě)入 數(shù)據(jù) 本系統(tǒng)通過(guò)p r o f i b u s d p 現(xiàn)場(chǎng)總線連結(jié)西門(mén)子p l c 與其下屬的多個(gè)智能設(shè)備 構(gòu)成了一個(gè)p r o f i b u s d p 現(xiàn)場(chǎng)總線子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)通過(guò)p r o f i b u s d p 總線與插有 p l c 通訊卡的通訊服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互 1 4 本文的主要研究?jī)?nèi)容 本文針對(duì)傳統(tǒng)的電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)存在操作復(fù)雜 自動(dòng)化程度低 試驗(yàn)結(jié)果精度 低 誤差大等缺點(diǎn) 通過(guò)運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù) 實(shí)現(xiàn)了對(duì)大 中 小型交流工頻 交流變頻和直流電機(jī)的出廠試驗(yàn)與型式試驗(yàn)的測(cè)試 系統(tǒng)在測(cè)試 的過(guò)程中能對(duì)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集 顯示 存儲(chǔ)與分析 在測(cè)試結(jié)束后能對(duì) 試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)用 歸檔 分析與處理 本文的研究?jī)?nèi)容主要包括如下幾個(gè)方面 1 對(duì)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的組成 原理進(jìn)行了分析和研究 論證本系統(tǒng)在原 理和方案上具有可行性和完備性 2 介紹了本文描述的電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的硬件平臺(tái) 3 利用l a b v i e w 軟件平臺(tái) 編制了主服務(wù)器數(shù)據(jù)管理程序 實(shí)現(xiàn)了對(duì) 本測(cè)試系統(tǒng)的各種工作數(shù)據(jù) 故障報(bào)警記錄的存取 查詢和網(wǎng)絡(luò)管理 4 利用l a b v i e w 軟件平臺(tái) 編制了通訊服務(wù)器通訊處理程序 實(shí)現(xiàn)了 對(duì)工作站下發(fā)命令的接收 翻譯與下達(dá) p l c 狀態(tài)的監(jiān)控以及各電參數(shù)儀器數(shù)據(jù) 的實(shí)施接收 分析處理與傳輸 5 利用l a b v i e w 軟件平臺(tái) 編制了工作站人機(jī)交互程序 通過(guò)友好直 觀的人機(jī)界面 動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)的操作 設(shè)備的工作狀態(tài)等信息 實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類設(shè) 備的遠(yuǎn)程控制 數(shù)據(jù)采集 故障報(bào)警 錯(cuò)誤提示等功能 一1 0 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章虛擬儀器技術(shù)及其應(yīng)用 2 1 虛擬儀器的概念與歷史 目前儀器領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要方向是計(jì)算機(jī)與儀器的相互結(jié)合 一是將計(jì)算 機(jī)技術(shù)應(yīng)用于儀器 其典型的例子是基于嵌入式技術(shù)的智能儀器 另一個(gè)是將儀 器融入計(jì)算機(jī) 依靠計(jì)算機(jī)越來(lái)越強(qiáng)大的運(yùn)算能力 存儲(chǔ)能力與可擴(kuò)展性 結(jié)合 周邊的硬件環(huán)境 實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信號(hào)的測(cè)量與處理 而所謂虛擬儀器 v i r t u a l i n s t r u m e n t 就是指第二種方式 具體來(lái)說(shuō) 虛擬儀器就是利用電腦的強(qiáng)大功能 將儀器所要用到的數(shù)據(jù)處理功能及顯示功能移植到電腦上來(lái) 由相關(guān)軟件進(jìn)行實(shí) 現(xiàn)的一種系統(tǒng) 它將現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)主流技術(shù) 靈活易用的軟件以及高性能模塊化 硬件結(jié)合起來(lái) 構(gòu)建起滿足特定需求的系統(tǒng) l3 1 用戶可以通過(guò)圖形化的友好界面 輕松完成儀器的啟動(dòng) 運(yùn)行和終止 以及對(duì)被測(cè)對(duì)象的數(shù)據(jù)采集 過(guò)程分析 界 面顯示 故障診斷 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 網(wǎng)絡(luò)通訊以及自動(dòng)控制等功能 虛擬儀器的出現(xiàn) 使得人們可以摒棄原本傳統(tǒng)理念中的測(cè)試儀器必須由廠家定做 用戶只能使用固 定的幾個(gè)功能的觀念 使人們能夠按照自己的實(shí)驗(yàn)或工程的實(shí)際需求 充分利用 計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來(lái)的強(qiáng)大功能 自己量身定做儀器的具體測(cè)試功能 n i 公司提出 的 軟件就是儀器 簡(jiǎn)要而充分的表達(dá)了虛擬儀器的這個(gè)最主要特征 1 4 1 1 9 8 1 年 美國(guó)西北儀器系統(tǒng)公司推出了一款以a p p l e i i 為基礎(chǔ)的數(shù)字存儲(chǔ)示 波器 這款儀器首次提出了儀器與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的概念 在當(dāng)時(shí)被稱為個(gè)人儀器 p e r s o n a li n s t r m n e m 這是虛擬儀器開(kāi)始出現(xiàn)的起點(diǎn) 緊接著 美國(guó)n i 公司于 1 9 8 6 年推出了圖形化的虛擬儀器編程軟件l a b v i e w l a b v i e w 的出現(xiàn) 標(biāo)志著 虛擬儀器從概念過(guò)渡到了一種真實(shí)存在的 可以實(shí)現(xiàn)的儀器研制方法 2 0 世紀(jì)8 0 年代以來(lái) 以n i 公司為首的 包括惠普公司 t e k t r o n i x 公司和 r a c a l 公司等在內(nèi)的致力于虛擬儀器技術(shù)研究的大企業(yè) 紛紛推出了多種基于各 種總線的虛擬儀器 并快速占領(lǐng)市場(chǎng) 到8 0 年代末時(shí) 虛擬儀器已占據(jù)了世界 儀器市場(chǎng)1 0 的份額 由于虛擬儀器技術(shù)的快速發(fā)展及其應(yīng)用潛力 在發(fā)達(dá)國(guó)家 虛擬儀器及其編程語(yǔ)言已成為一門(mén)理工科大學(xué)生的必修課程 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 近年來(lái) 虛擬儀器技術(shù)已成為了測(cè)量測(cè)試領(lǐng)域最流行的系統(tǒng)解決方案 各個(gè) 致力于虛擬儀器研究的大公司的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn) 是i o 總線及硬件驅(qū)動(dòng)程序的標(biāo)準(zhǔn)化 高性能硬件功能模塊的研制以及高效率的軟件平臺(tái)的研發(fā) 在國(guó)內(nèi) 虛擬儀器的發(fā)展已過(guò)了起步階段 自9 0 年代虛擬儀器技術(shù)引入中 國(guó)以來(lái) 國(guó)內(nèi)的一大批高校以及高科技公司通過(guò)引進(jìn)美國(guó)n i 公司 h p 公司等企 業(yè)的技術(shù)與產(chǎn)品 通過(guò)消化吸收 構(gòu)建并研制出了大量的基于虛擬儀器技術(shù)的產(chǎn) 品 為我國(guó)的虛擬儀器技術(shù)發(fā)展做出了大量的貢獻(xiàn) 并取得了不錯(cuò)的成果 近幾年來(lái) 我們浙江大學(xué)通過(guò)與美國(guó)n i 公司的緊密合作 以各種各樣的方 式 如建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室 引進(jìn)相關(guān)軟硬件與技術(shù) 成立l a b v i e w 學(xué)生俱樂(lè)部 在相關(guān)學(xué)院開(kāi)設(shè)虛擬儀器相關(guān)課程等等形式 為虛擬儀器技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展做出 了一定的貢獻(xiàn) 2 2 虛擬儀器的應(yīng)用 虛擬儀器技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新技術(shù) 應(yīng)用前景十分 廣泛 它是測(cè)量測(cè)試領(lǐng)域的一個(gè)創(chuàng)新概念 改變了人們對(duì)儀器的傳統(tǒng)觀念 加速 了現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化 智能化發(fā)展的趨勢(shì) 隨著虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展 在現(xiàn)代 科學(xué)研究與工程應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域 虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越為普遍 較為常見(jiàn) 的應(yīng)用 是在機(jī)械工程 橋梁建筑監(jiān)測(cè) 車輛工程 材料化學(xué) 生命儀器 圖像 處理與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域 并且 其應(yīng)用領(lǐng)域還將不斷地拓寬到更廣闊的層面 文獻(xiàn) 1 5 根據(jù)液壓原理建立起了相關(guān)算法的數(shù)學(xué)模型 利用虛擬儀器技術(shù)搭 建了一個(gè)液壓節(jié)流調(diào)速裝置 該裝置使得節(jié)流調(diào)速方式的調(diào)節(jié)精度得到了較大的 提高 體現(xiàn)了虛擬儀器技術(shù)在液壓系統(tǒng)節(jié)流調(diào)速結(jié)構(gòu)的精確控制方面的智能化和 高效率 文獻(xiàn) 1 6 將i n t e r n e t 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 虛擬儀器技術(shù)與橋梁狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)有 機(jī)地結(jié)合起來(lái) 實(shí)現(xiàn)了橋梁狀態(tài)監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)化與遠(yuǎn)程測(cè)控 提高了橋梁狀態(tài)監(jiān)測(cè) 的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性 文獻(xiàn) 1 7 1 基于虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了車輛a b s 制動(dòng)過(guò)程的 外部特征量和單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)行信息的采集分析 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)對(duì)比分析 控制程序 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) a b s 制動(dòng)測(cè)試評(píng)價(jià)及a b s 故障檢測(cè)等功能 極大地方便了a b s 控制 的軟件設(shè)計(jì)和參數(shù)匹配 文獻(xiàn) 1 8 1 敘述了基于虛擬儀器技術(shù)的智能p i d 控制算法 對(duì)化學(xué)反應(yīng)器溫度的控制 并在傳統(tǒng)p i d 算法中引入了動(dòng)態(tài)增益因子 溫度速率 變化因子 預(yù)測(cè)因子及溫度校正因子 改善了傳統(tǒng)p i d 控制的動(dòng)態(tài)特性和魯棒性 一1 2 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 文獻(xiàn) 1 9 利用虛擬儀器技術(shù) 采用i c a i n d e p e n d e n tc o m p o n e n ta n a l y s i s 技術(shù) 對(duì)所篩查的疑似癲瘸患者腦電信號(hào)進(jìn)行處理 加快了腦電圖中癲癇特征波的自動(dòng) 識(shí)別 提高了效率和正確率 從而實(shí)現(xiàn)了癲癇的規(guī)模性篩查 文獻(xiàn) 2 0 采用先進(jìn) 的虛擬儀器概念與技術(shù) 應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)與數(shù)字圖像處理技術(shù) 使用最優(yōu)一 維最大熵法 實(shí)現(xiàn)了被測(cè)物體的實(shí)時(shí)無(wú)接觸檢測(cè) 文獻(xiàn) 2 1 有機(jī)整合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 與p i d 控制的優(yōu)點(diǎn) 提出了一種p i d 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)即具有p i d 控 制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單與參數(shù)物理意義明確的優(yōu)點(diǎn) 又具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)與自適應(yīng)的特 征 在實(shí)際的控制應(yīng)用中表明 該系統(tǒng)在控制效率方面 具有明顯的優(yōu)越性 而本文的主要目的 就是完成一個(gè)虛擬儀器在電機(jī)測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用的案例 將 在后面的幾個(gè)章節(jié)中 進(jìn)行詳細(xì)描述 2 3 虛擬儀器的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì) 2 3 1 虛擬儀器的特點(diǎn) 虛擬儀器是儀器領(lǐng)域引入計(jì)算機(jī)技術(shù)后 所形成的一種革命性的 富有生命 力的儀器種類 在虛擬儀器中 儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計(jì)理念等都發(fā)生了突破性的 變化 計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測(cè)試系統(tǒng)更加緊密地相互結(jié)合 形成了一個(gè)有機(jī)整體 虛擬儀器利用強(qiáng)大的圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境 建立起了直觀 靈活 快捷的虛擬面板 有效地縮短了儀器的研發(fā)周期 提高了儀器的使用效率 虛擬儀器具有如下明顯 特征 2 2 1 2 3 2 4 1 2 5 1 1 突破了傳統(tǒng)儀器在功能定義 數(shù)據(jù)處理 顯示 存儲(chǔ)等方面的限制 2 實(shí)現(xiàn)了部分儀器硬件的軟件化 控制了系統(tǒng)的研發(fā)成本的同時(shí)卻增 加了系統(tǒng)靈活性 3 利用系統(tǒng)集成的各種信號(hào)處理模塊與算法模塊 可實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù) 實(shí)時(shí) 直接的分析與處理 4 圖形用戶界面 g u i 技術(shù)的高度發(fā)展 使得實(shí)現(xiàn)友好界面的功能更 加簡(jiǎn)單便捷 5 開(kāi)發(fā)周期短 效率高 6 具有強(qiáng)大的軟件接口功能 可以實(shí)現(xiàn)l a b v i e w 與外部的應(yīng)用程序 c 語(yǔ)言 w i n d o w s a p i m a t l a b 等編程語(yǔ)言之間的通信 一1 3 一 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 7 集成了多種通訊協(xié)議模塊 可與各種測(cè)量測(cè)試儀器實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙互聯(lián) 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較見(jiàn)表2 1 表2 1 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較 虛擬儀器傳統(tǒng)儀器 由用戶定義功能 軟件為主 價(jià)格低廉 開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低 技術(shù)更新快 可擴(kuò)展性好 信患量大 互聯(lián)功能強(qiáng) 由廠家定義功能 硬件為主 價(jià)格昂貴 開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高 技術(shù)更新慢 可擴(kuò)展性差 信息量小 互聯(lián)功能弱 2 3 2 虛擬儀器的發(fā)展趨勢(shì) 在虛擬儀器技術(shù)中融入人工智能技術(shù) 是虛擬儀器的一個(gè)發(fā)展方向 盡管目 前虛擬儀器技術(shù)的研究已取得重大進(jìn)展 并且在許多科學(xué)工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng) 用 但是虛擬儀器體系依然存在一些問(wèn)題 首先 可擴(kuò)展性能還不夠強(qiáng) 若用戶 需要對(duì)已搭建完畢的虛擬儀器系統(tǒng)進(jìn)行功能上的升級(jí)或者修改 就必須重新修改 代碼 重新編譯 才能完成相應(yīng)的任務(wù) 其次 編寫(xiě)效率還不夠高 盡管a c t i v e x o o 等功能使得軟件的重用性有所提高 一個(gè)完整的系統(tǒng)依舊需要編寫(xiě)大量的代 碼才可以實(shí)現(xiàn)其功能 最后 儀器的開(kāi)發(fā)對(duì)研究人員的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)要求依然較高 有調(diào)查顯示 2 6 1 虛擬儀器一般都是用戶根據(jù)自己的需要自己動(dòng)手開(kāi)發(fā)的 但是普 通的用戶中對(duì)軟件設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 儀器專業(yè)知識(shí)以及測(cè)試系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)都很精通的畢 竟還是少數(shù) 因此 由用戶自己開(kāi)發(fā)虛擬儀器 還是有一定的難度 針對(duì)上述問(wèn) 題 相當(dāng)多的學(xué)者提出 采用人工智能技術(shù) 可提高虛擬儀器系統(tǒng)的軟件可重用 性 2 刀 一1 4 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 另外 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及全球網(wǎng)絡(luò)化程度的不斷提高 將網(wǎng)絡(luò) 化技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合 也是虛擬儀器發(fā)展的一大趨勢(shì) 目前 在國(guó)內(nèi) 網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的概念還沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的說(shuō)法 一般認(rèn)為 網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的一 般特征 是將虛擬儀器 外部設(shè)備 被測(cè)目標(biāo)等納入一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試任 務(wù) 2 8 1 2 4 本章小結(jié) 本章介紹了虛擬儀器的概念 簡(jiǎn)要說(shuō)明了虛擬儀器技術(shù)產(chǎn)生 發(fā)展的歷史 通過(guò)大量文獻(xiàn)的舉例 說(shuō)明了虛擬儀器在當(dāng)今科學(xué)工程的各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用 并指出了本文的主要研究目的 就是完成一個(gè)虛擬儀器技術(shù)在電機(jī)測(cè)試領(lǐng)域內(nèi)的 應(yīng)用 通過(guò)虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較 指出了虛擬儀器的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn) 并提出 了虛擬儀器目前還存在的幾個(gè)問(wèn)題以及今后的發(fā)展方向 一1 5 一 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 1 系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu) 3 1 1 系統(tǒng)總體框圖 第3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的主要目的是在同一個(gè)構(gòu)架下多個(gè)工作站并行獨(dú)立地完成對(duì)電機(jī)的 測(cè)試 且每個(gè)工作站均可根據(jù)測(cè)試電機(jī)的不同選擇不同的試驗(yàn)裝置 對(duì)符合測(cè)試 要求的各種不同型號(hào)電機(jī)完成測(cè)試 系統(tǒng)在測(cè)試開(kāi)始前 能自動(dòng)判斷測(cè)試條件是 否滿足要求 并完成對(duì)相關(guān)裝置儀器的初始化 在測(cè)試過(guò)程中 能對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn) 行顯示 監(jiān)控與處理 對(duì)測(cè)試過(guò)程能進(jìn)行自動(dòng)控制 人工干預(yù)與預(yù)警保護(hù) 測(cè)試 結(jié)束時(shí) 能對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ) 調(diào)用 生成報(bào)表與打印分析等 本系統(tǒng)主要由主服務(wù)器 工控機(jī) 通訊服務(wù)器 多臺(tái)p c 機(jī) 工作站 p l c 機(jī)械 電動(dòng)執(zhí)行件及各種電參數(shù)儀表等組成 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖3 1 所示 主服務(wù) 器 通訊服務(wù)器及工作站之間通過(guò)自帶防火墻的交換機(jī)組成局域網(wǎng) 通訊服務(wù)器 安裝有西門(mén)子c p 5 6 1 3p l c 通訊卡 通過(guò)p r o f i b u s d p 總線與p l c 交互 同一 p r o f i b u s d p 總線下還掛有調(diào)壓變頻器 直流調(diào)速裝置和繼電器等模塊 p l c 通過(guò)控制這些模塊和相應(yīng)繼電器的通斷 實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制 各種電機(jī)的被測(cè)信 號(hào)量由多種電參數(shù)測(cè)試儀及非電量測(cè)試儀采集 通過(guò)串1 2 接入通訊服務(wù)器 另外 系統(tǒng)支持高權(quán)限外網(wǎng)用戶按1 2 令訪問(wèn) 并配有遠(yuǎn)程打印機(jī)與l e d 大屏幕 以滿 足實(shí)際應(yīng)用需求 本系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是主服務(wù)器 通訊服務(wù)器 工作站的協(xié)同工作 主服務(wù)器 是系統(tǒng)管理核心 其主要功能是數(shù)據(jù)管理 實(shí)現(xiàn)對(duì)各種工作數(shù)據(jù) 故障報(bào)警記錄 的存取 數(shù)據(jù)查詢和網(wǎng)絡(luò)管理 通訊服務(wù)器是系統(tǒng)的硬件關(guān)聯(lián)核心 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接 收各工作站指令 直接與各類測(cè)試儀器 p l c 等進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的交換 并將數(shù) 據(jù)和狀態(tài)返回至各工作站 工作站是系統(tǒng)的操作核心 通過(guò)友好 直觀的人機(jī)界 面 動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)操作 設(shè)備工作狀態(tài)等 并可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類設(shè)備的遠(yuǎn)程控制 數(shù) 據(jù)采集 故障報(bào)警等功能 一1 6 一 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 1 2 主要裝置選型 圖3 1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 1 主服務(wù)器 主服務(wù)器是試驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地 也是試驗(yàn)數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站 試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自于各 工作站 以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式存儲(chǔ)于主服務(wù)器 鑒于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要性 必然的 對(duì) 存儲(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的主服務(wù)器的安全性 穩(wěn)定性及性能方面有比普通p c 機(jī)更高的要 求 本系統(tǒng)選用d e l l 公司的p o w e r e d g eb l a d ep e l 9 5 0 型服務(wù)器 其具體功能 描述如下 a p o w e r e d g e t m 1 9 5 0 雙核至強(qiáng)處理器5 0 5 0 2 x 2 m b 緩存 3 0 0 g h z 6 6 7 m h z 前端總線 b 集成雙b r o a d c o m 千兆網(wǎng)卡 支持t o e 功能 一1 7 一 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 c c 3 s a s s a t a r a i dl p e r c5 i 集成r a i d 卡 用于3 5 硬盤(pán)背板 d 集成s a s s a t ar a i d1 已含p e r c 5 ir a i d 卡 e 2 g b5 3 3 m h z 4 x 5 1 2 m b d d r 2e c c1 r 內(nèi)存條 01 4 6 g b s a s 3 5 英寸 1 0 kr p m 硬盤(pán) 2 塊 g b r o a d c o m n e t x t r e m ei i5 7 0 8 單口千兆以太網(wǎng)卡含t o e 銅纜 p c i e 2 通訊服務(wù)器 通訊服務(wù)器是系統(tǒng)的關(guān)鍵性設(shè)備 所有試驗(yàn)過(guò)程的控制 試驗(yàn)線路的連接 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集 電路狀態(tài)的檢查 以及某些特殊任務(wù) 如調(diào)壓 自動(dòng)控制等 的實(shí)現(xiàn) 都將由通信服務(wù)器完成 由于該設(shè)備是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀器 p l c 等與局域網(wǎng) 的連接中樞 故對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)電磁干擾 負(fù)載沖擊 電力電子設(shè)備的起停等異常擾 動(dòng)都應(yīng)該具有良好的隔離和緩沖作用 因此 試驗(yàn)用通信服務(wù)器必須選用工業(yè)現(xiàn) 場(chǎng)用的具有強(qiáng)抗干擾性能的機(jī)型 本系統(tǒng)選用研華公司的工控機(jī)系列產(chǎn)品 其主 要性能描述如下 a i p c 6 1 0 h 型1 4 槽架裝工控機(jī)機(jī)箱 配有3 0 0 wa t xp f cp s 2 電源 支 持1 4 槽i s a 或i s a p c i 底板 b a i m b 7 5 0 型工控主板 i i n t e l8 7 5 芯片組 支持4 0 0 5 3 3 8 0 0 m h z 外頻 6 4 位6 6 m h z p c i x 總線 c 英特爾 r 奔騰 r d 處理器9 4 0 3 2 0 g h z 8 0 0 m h z 2 x 2 m b 支持v t 技 術(shù) 英特爾 r e m 6 4 t 3 工作站 工作站是本系統(tǒng)的人機(jī)界面 工作人員通過(guò)工作站上的軟件程序 實(shí)現(xiàn)對(duì)試 驗(yàn)進(jìn)程的控制與監(jiān)測(cè) 本系統(tǒng)對(duì)工作站并沒(méi)有什么特殊的性能要求 只需要普通 的p c 機(jī)即可 本系統(tǒng)選用d e l l 的p r e c i s i o n3 8 0 機(jī)型 其主要性能描述如下 a 英特爾 r 奔騰 r d 處理器9 4 0 3 2 0 g h z 8 0 0 m h z 2 x 2 m b 支持v t 技 術(shù) 英特爾 r e m 6 4 t b 集成2 x 2 m bo n d i e l 2 緩存 c 集成s o u n db l a s t e r 兼容聲卡接口1 6 位 d 集成b r o a d c o m r 1 0 1 0 0 1 0 0 0 千兆以太網(wǎng)卡 e 1 g b 2 x 5 1 2 n e c c 雙通道d d r 25 3 3 m h zs d r a m 內(nèi)存 一1 8 一 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 f 1 2 8 m b p c i ex 1 6 a t if i r e g l v 3 1 0 0 支持雙v g a 或d v i v g a 顯示器 g 1 6 0 g bs a t a 7 2 0 0 r p m 硬盤(pán) 4 p l c p l c 作為一種通用的工業(yè)控制器 能夠在各種不同的工業(yè)環(huán)境下正常工作 它對(duì)工作環(huán)境的要求低 抗外部干擾的能力強(qiáng) 平均無(wú)故障工作時(shí)間長(zhǎng) 非常符 合本系統(tǒng)所處的運(yùn)行環(huán)境 本文選用西門(mén)子公司的s 7 3 0 0 系列p l c 作為控制 檢測(cè)各電動(dòng)機(jī)械執(zhí)行件的工業(yè)控制器 西門(mén)子s 7 3 0 0 系列p l c 的主要性能描述 如下 2 9 1 a c p u3 1 4 c 2 d p 集成4 通道高速計(jì)數(shù) 4 通道脈寬調(diào)制的脈沖輸出 5 通 道模擬量輸入 2 通道模擬量輸出與2 4 點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸入與1 6 點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出 砩開(kāi)關(guān)量輸入模塊s m 3 2 1 3 2 點(diǎn) d c 2 4 v 輸入 d c 5 v 消耗1 5 m a 功耗 6 5 w c 開(kāi)關(guān)量輸出模塊s m 3 2 2 3 2 點(diǎn) d v 2 4 v 0 5 a 輸出 d v 5 v 消耗1 1 0 m a 功耗6 6 w d 通訊模塊c p 3 4 2 5 數(shù)據(jù)傳輸速率9 6 k p b p s 1 2 m b p s 電源電壓2 4 v 功 耗6 7 5 w d p 從站數(shù)量可達(dá)到1 2 4 個(gè) 3 2 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 3 2 1 子系統(tǒng)總體框圖與p l c 單線圖 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)主要包括兩套5 0 k v a 容量 一套1 5 0 k v a 容量和一套 1 0 0 0 k v a 容量試驗(yàn)設(shè)備 可完成1 0 6 3 k v1 5 0 0 k w 以下交流高壓電機(jī)空載試驗(yàn) 1 0 6 3 k v6 0 0 k w 以下交流高壓電機(jī)負(fù)載試驗(yàn) 3 8 0 v5 0 0 k w 以下交流低壓電機(jī)空 載試驗(yàn)與負(fù)載試驗(yàn) 3 8 0 v7 5 k w 以下交流低壓電機(jī)空載試驗(yàn)與負(fù)載試驗(yàn)及3 8 0 v 1l k w 以下交流低壓電機(jī)空載試驗(yàn)與負(fù)載試驗(yàn) 四套設(shè)備的硬件構(gòu)架基本一致 其框架如圖3 2 所示 3 相4 線3 8 0 v 交流 電連入系統(tǒng) 由前置斷路器控制主回路的通斷電情況 工作站的命令通過(guò)通訊服 務(wù)器的轉(zhuǎn)譯后下發(fā)至p l c 由p l c 控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn) 以控制調(diào)壓器上異步調(diào) 壓電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn) 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)壓的目的 同時(shí) p l c 還對(duì)電路中的各繼電器進(jìn)行 一1 9 一 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 控制 以實(shí)現(xiàn)對(duì)主回路的控制 被試電機(jī)的各種參數(shù)通過(guò)電參數(shù)儀及非電量測(cè)試 儀采集 并通過(guò)串口通訊 t c p 通訊 最終傳回至工作站進(jìn)行顯示與記錄 調(diào)壓器電氣控制柜被試電機(jī) 工作站 圖3 2 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)硬件構(gòu)架 5 0 k v a 容量?jī)商自O(shè)備的p l c 單線圖如附錄l 的附圖1 1 所示 1 5 0 k v a 1 0 0 0 k v a 容量設(shè)備p l c 單線圖如附錄1 的附圖1 2 所示 3 2 2 子系統(tǒng)p l c 輸入輸出點(diǎn)匯總 5 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)第一套p l c 輸入點(diǎn)匯總表如表3 1 所示 5 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)第一套p l c 輸出點(diǎn)匯總表如表3 2 所示 表3 15 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)第一套p l c 輸入點(diǎn)匯總表 一2 0 一 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 表3 25 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)第一套p l c 輸出點(diǎn)匯總表 5 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)第二套p l c 輸入點(diǎn)匯總表如表3 3 所示 5 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)第二套p l c 輸出點(diǎn)匯總表如表3 4 所示 表3 35 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)第二套p l c 輸入點(diǎn)匯總表 表3 45 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)第一套p l c 輸出點(diǎn)匯總表 2 l 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 5 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)p l c 輸入點(diǎn)匯總表如表3 5 所示 1 5 0 k v a 交 流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)p l c 輸出點(diǎn)匯總表如表3 6 所示 表3 51 5 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)p l c 輸入點(diǎn)匯總表 表3 61 5 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)p l c 輸出點(diǎn)匯總表 1 0 0 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)p l c 輸入點(diǎn)匯總表如表3 7 所示 1 0 0 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)p l c 輸出點(diǎn)匯總表如表3 8 所示 一2 2 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 表3 71 0 0 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)p l c 輸入點(diǎn)匯總表 表3 81 0 0 0 k v a 交流電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)p l c 輸出點(diǎn)匯總表 一2 3 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 3 交頻電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 3 3 1 子系統(tǒng)總體框圖與p l c 單線圖 變頻電機(jī)測(cè)試子系統(tǒng)主要包括一套7 5 k w 容量和一套4 0 0 k w 容量試驗(yàn)設(shè) 備 可完成4 0 0 v3 5 0 k w 以下交流低壓變頻電機(jī)負(fù)載試驗(yàn) 4 0 0 v6 9 0 k w 以下交 流低壓變頻電機(jī)空載試驗(yàn) 及4 0 0 v7 5 k w 以下交流低壓變頻電機(jī)空載試驗(yàn)與負(fù) 載試驗(yàn) 兩套設(shè)備的硬件構(gòu)架基本一致 其框架如圖3 3 所示 3 相4 線3 8 0 v 交流 電連入系統(tǒng) 由前置斷路器控制主回路的通斷電情況 工作站的命令通過(guò)通訊服 務(wù)器的轉(zhuǎn)譯后下發(fā)至p l c 由p l c 控制變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn) 以控制被測(cè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn) 同時(shí) p l c 還對(duì)電路中的各繼電器進(jìn)行控制 以實(shí)現(xiàn)對(duì)主回路的控制 被試電機(jī) 的各種參數(shù)通過(guò)電參數(shù)儀及非電量測(cè)試儀采集 并通過(guò)串1 2 通訊 t c p 通訊