基于Labview技術(shù)變頻器試驗(yàn)檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
摘要：運(yùn)用Labview和PLC相結(jié)合技術(shù)，對(duì)變頻器的調(diào)試、檢測(cè)、老化過(guò)程中所需數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)觀察、監(jiān)控等。其系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好，可靠性高，低成本和高功能等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞： 虛擬儀器、 PLC、 在線(xiàn)監(jiān)控、 在線(xiàn)控制
1．引言
變頻調(diào)速器越來(lái)越被國(guó)人所關(guān)注，國(guó)內(nèi)呈現(xiàn)百花齊放的局面。在變頻器出廠前應(yīng)該進(jìn)行調(diào)試、檢測(cè)及老化試驗(yàn)等。如用萬(wàn)用表，示波器等顯得多而亂。山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司基于NI公司虛擬儀器的優(yōu)越性，改造了試驗(yàn)站調(diào)試檢測(cè)系統(tǒng)，這樣一來(lái)，使其對(duì)變頻器的調(diào)試，檢測(cè)簡(jiǎn)便而易于控制，在同行業(yè)變頻器調(diào)試檢測(cè)技術(shù)遙遙領(lǐng)先，并進(jìn)一步保證了公司的質(zhì)量方針“保持產(chǎn)品出廠合格率100%”。
2． 系統(tǒng)構(gòu)成及原理
針對(duì)山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司的產(chǎn)品電壓等級(jí)多，有380V、660V、1140V、2300V及6000V、10000V等，變頻器功率跨度大，從幾個(gè)千瓦到幾千個(gè)千瓦，這樣一來(lái)，輸入電流的跨度也非常大，從幾十安培到幾百安培，系統(tǒng)必須運(yùn)用PLC進(jìn)行相應(yīng)的電壓、電流檔位轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)構(gòu)成主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成，如圖（1）所示：
圖（1）系統(tǒng)構(gòu)成結(jié)構(gòu)圖
（1） 工控機(jī)：人機(jī)接口，實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)所需要的波形數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行故障報(bào)警，提示等，并將各種曲線(xiàn)的實(shí)時(shí)行狀顯示在屏幕上。
（2） 數(shù)據(jù)采集：采用NI公司的PCI-6023E數(shù)據(jù)采集卡，運(yùn)用模擬輸入通道和DIO通道向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)。
（3） 數(shù)據(jù)調(diào)理：由于NI公司所需輸入數(shù)據(jù)具有一定的范圍限制，所以必須對(duì)所顯示控制信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，針對(duì)公司的電壓等級(jí)多，電流跨度大的特點(diǎn)。對(duì)數(shù)據(jù)調(diào)理分為兩部分：一部分為隔離濾波板，另一部分是電壓電流適當(dāng)?shù)牟杉{(diào)理。
（4） 電壓電流轉(zhuǎn)換：運(yùn)用西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7-200型PLC簡(jiǎn)單易于編程，容易控制等特點(diǎn)，來(lái)實(shí)時(shí)控制不同電壓等級(jí)的主電路切換，這部分電路較復(fù)雜且必須保證互鎖。
3． 基于Labview的實(shí)現(xiàn)
按照上述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其控制規(guī)律，可以用Labview和PLC相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。以下就系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明并繪出實(shí)現(xiàn)的圖形語(yǔ)言。
3.1 Labview技術(shù)簡(jiǎn)介
Labview是基于G語(yǔ)言的圖形儀開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其可視性好，直觀，編程簡(jiǎn)單易于控制。
（1）流程圖式的開(kāi)發(fā)環(huán)境：Labview程序由用戶(hù)界面+圖標(biāo)代碼組成。用戶(hù)界面以工程技術(shù)人員所熟悉的儀器、儀表面板元素如按鈕、表頭、圖表等作為基本組件，用戶(hù)還可以定制控制對(duì)象，構(gòu)建自己的面向具體領(lǐng)域的圖庫(kù)，圖標(biāo)代碼，這樣程序簡(jiǎn)潔直觀且易于修改。
（2）豐富的分析工具：Labview提供大量的數(shù)據(jù)分析包，包括概率統(tǒng)計(jì)分析、濾波分析、FFT分析、頻譜分析、波形修整、超限檢測(cè)、波形操作等等。
（3）開(kāi)放的系統(tǒng)互連及廣泛的硬件與通信支撐，具有DDL和CIN接口，可以與多種DAQ卡直接連接等。Labview完全采用圖形儀的編程方式，它通過(guò)虛擬儀器（VI）來(lái)進(jìn)行分層和模塊化，其整個(gè)系統(tǒng)是一臺(tái)虛擬儀器。
3.2 數(shù)據(jù)采集和分析設(shè)計(jì)流程
本系統(tǒng)基于Labview數(shù)據(jù)采集和設(shè)計(jì)分析的基本流程圖如圖（2）所示。
圖（2）系統(tǒng)基本流程圖
可以按照以下幾個(gè)步驟完成測(cè)試數(shù)據(jù)的采集和分析：
（1）信號(hào)采集和實(shí)時(shí)顯示
（2）采集數(shù)據(jù)保存
（3）測(cè)試信號(hào)譜分析
3.3 數(shù)據(jù)采集和分析處理各個(gè)環(huán)節(jié)剖析
下面介紹上面3個(gè)步驟在Labview中的實(shí)現(xiàn)，前兩個(gè)步驟的前面板如圖3所示。
圖3 前面板顯示
（1） 信號(hào)采集和實(shí)時(shí)顯示
這部分的程序后面板如圖4所示
首先通過(guò)模擬輸入VI，采用傳統(tǒng)的VI模塊，設(shè)定Device Number，通道號(hào)，采樣頻率等，供采樣的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在示波器中
圖4 采集和顯示后面板程序
（2） 采集數(shù)據(jù)保存
這部分的程序后面板如圖（5）所示。首先根據(jù)客戶(hù)選擇的存儲(chǔ)路徑，將其存為一個(gè)電子表的文件—file.xls。這樣可以用Microsoft Excel打開(kāi)，并可以選擇部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行打印保存等。
圖5 采集數(shù)據(jù)后面板程序
（3） 測(cè)試信號(hào)譜分析
此系統(tǒng)具有多種測(cè)試信號(hào)，如輸入電流，輸出電流，輸入電壓，輸出電壓，輸入輸出功率等參數(shù)，可進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試信號(hào)的譜分析，對(duì)于這部分，根據(jù)不同的測(cè)試要求可現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)編程。
4．結(jié)束語(yǔ)
系統(tǒng)改造完成后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行使用。結(jié)果表明，程序能很好的進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，顯示，計(jì)算，存儲(chǔ)等功能，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，給現(xiàn)場(chǎng)工作人員以直觀容易操作提供了方便，使公司的實(shí)驗(yàn)技術(shù)更合理，更先進(jìn)了。
參考文獻(xiàn)：
1． 鄧炎，王磊編，Labview7.1測(cè)試技術(shù)與儀器應(yīng)用
北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，2004
2. 成永紅，電力設(shè)備測(cè)量—傳感與測(cè)控技術(shù)
北京：中國(guó)電力出版社 ，2002
3．SIEMENS S7—200可編程控制器，SIEMENS公司
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