电动机性能虚拟仪器测试系统的设计与实现

   关键词：虚拟仪器 电动机测试 PID TCP／IP

随着计算机技术的飞速发展，计算机辅助测试(CAT)系统在电机行业得到了普及[1]。现代虚拟仪器技术引入电动机测试领域后，通过虚拟仪器应用软件将计算机与标准化虚拟仪器硬件结合起来，实现了传统仪器功能的软件化与模块化，从而达到了自动测试与分析的目的[2]，大大缩短了系统开发周期，降低了系统开发成本。

本文设计的电动机性能虚拟仪器测试系统采用Na—tional Instruments公司的LabVIEW和LabVIEW RT虚拟仪器软件平台以及与其配套的PCI、SCXI和compactFieldPoint(cFP)虚拟仪器硬件来完成。该系统实现了多路电动工具性能的并行测试；可自动完成电动工具负载控制以及对扭矩、转速、功率及机体温度的实时监控；并且通过TCP／IP协议实现了测试数据的远程共享和用户对测试系统的远程操控。

1 系统组成及工作原理

1．1 系统组成

电动机性能虚拟仪器测试系统主要由主控机、实时监控模块、测功机以及待测电机四部分组成，如图1所示。

主控机为一台工作站，用于提供图形化用户界面，完成对系统软硬件的配置和设置，并实时更新各指标参量对时间的波形显示和经曲线拟合后的电动机特性曲线，最后完成测试数据的记录工作。与此同时，主控机还通过嵌入式PCI数据采集卡完成对非控制参量(如输入电压和工作电流)的测量工作。
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    实时监控模块由两套cFP分布式I／O系统组成，通过TCP／IP协议与主控机通信，从主控机获得控制命令控制测功机，并将从测功机采集来的数据交由主控机处理。其中，模块A用于完成实时自动加载和控制指标参量的测量，并提供过载保护、紧急停车以及非法停机后的系统重建等应急措施；模块B用于对待测电机体表温度进行实时监测。

测功机有磁滞和磁粉两类，用于为待测电机提供负载，并由其内部的传感设备将待测电机在该负载下的扭矩、转速以及输出功率等待测指标参量转换为cFP实时监控模块A可以接收的电压信号。

1．2 工作原理

电动机性能虚拟仪器测试系统可在两种工作模式下运行：自动工作模式和手动工作模式。主要测试项目有：输入电压、输入电流、输入功率、扭矩、转速、输出功率、机体表面温度、机体内部温度等。

自动工作模式下，主控机首先等待用户完成软硬件的设置和配置，然后提请用户选择负载测试或定参数测试。负载测试下，用户需要设置负载曲线、负载时间、循环时间以及测试时间等测试参数；定参数测试下，用户可以选择指定扭矩、转速或者功率，并设置相应的定标参数、控制参数以及测试时间。完成以上步骤以后，就可以启动测试程序，测试系统即按照用户制定的负载自动加载，同时完成对待测电机的性能测试；或者通过一定的控制算法保持定标参数的稳定，并对该状态下的待测电机进行自动测试。系统运行的同时，用户可以在实时监测图表中观察各指标参量对时间的波形显示和经过曲线拟合后得到的电动机特性曲线，并可将感兴趣的图表导出存盘。当测试时间到时，系统自动终止测试。

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