基于虛擬儀器技術(shù)的變頻器測(cè)試系統(tǒng)的研制陳小平1李云飛2顏支鈞1姜曉峰2蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院蘇州2150212蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院蘇州215006器測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，探討了實(shí)際研制過(guò)程中的幾個(gè)主要技術(shù)難點(diǎn)和解決方法。

　　1引言變頻調(diào)速作為種肯定的系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各類調(diào)速傳動(dòng)裝置，變頻器調(diào)速裝置取代直流調(diào)速裝置已成為必然趨勢(shì)，在些生產(chǎn)機(jī)械上使用變頻調(diào)速，已成這些機(jī)械更新?lián)Q代的種標(biāo)志。變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬精度高效率高和功率因數(shù)高可靠性好操作方便及便于同其它設(shè)備接口等優(yōu)點(diǎn)。般而言，工業(yè)用風(fēng)機(jī)泵和壓縮機(jī)等通用機(jī)械上使用變頻器調(diào)速裝置。將可以節(jié)電30左右，因此變頻器有著巨大的市場(chǎng)潛力。世界上多家著名電氣公司都開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)良的變頻器，施耐德8，1電氣在蘇州工業(yè)園區(qū)落戶，成立了施耐德變頻器蘇州有限公司，專門(mén)生產(chǎn)丁858系列變頻器。筆濟(jì)和施耐德。變頻器蘇州有限公司合作，根據(jù)變頻器的整機(jī)測(cè)試要求，研制出叢尸虛擬儀器；1.1也1少技術(shù)的變步頁(yè)器測(cè)試系統(tǒng)。

　　目前，虛擬儀器技術(shù)是測(cè)試與控制領(lǐng)域中比較流行突破，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與儀器系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。利兌機(jī)系統(tǒng)的強(qiáng)大功能和突出的性能價(jià)格比。結(jié)合相應(yīng)的硬件，大大突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理顯傳送存儲(chǔ)等方面的限制。美國(guó)國(guó)家儀器公司如，31是目前虛擬儀器常用的開(kāi)發(fā)軟件。虛擬儀器的特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)靈活，維護(hù)擴(kuò)展升級(jí)方便?？紤]到變頻器整機(jī)測(cè)試涉及到控制儀通訊和測(cè)試數(shù)據(jù)處理，結(jié)合虛擬儀器的特點(diǎn)，采用虛擬儀器技術(shù)研制變頻器測(cè)試系統(tǒng)是非常合適的。我們?cè)谧冾l器測(cè)試系統(tǒng)中使用言為基礎(chǔ)的虛擬儀器軟件。

　　2變頻器測(cè)試要求簡(jiǎn)介主要應(yīng)用領(lǐng)域包括通風(fēng)機(jī)空調(diào)設(shè)備泵類壓縮機(jī)運(yùn)輸帶裝箱和包裝機(jī)械等。該變頻器保護(hù)功能完備，電源輸入具有欠壓保護(hù)。輸出具有接地保護(hù)短路保護(hù)過(guò)流保護(hù)過(guò)熱保護(hù)等。需測(cè)試的人128變頻器計(jì)17個(gè)規(guī)格，交流額定輸入屯壓打單20相200，相400，也可以分別工作在單相220，相22挪，相380我國(guó)的電網(wǎng)電的義流電，變頻器輸15讓共10檔。

　　3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案測(cè)試系統(tǒng)使用了人量的交流接觸器和繼電器等開(kāi)關(guān)器件。所以測(cè)試系統(tǒng)采用朽+，模式。以確保控制可靠。整個(gè)系統(tǒng)由以下幾部分組成被測(cè)變頻器電源電機(jī)組檢測(cè)儀工控，機(jī)，以下作簡(jiǎn)要介紹。

　　論出咆簧齪工控，機(jī)即虛擬儀器，操作系統(tǒng)為斯1；1與變頻器的串行通訊奶485總線，添，出協(xié)議，對(duì)變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置控制其啟停。

　　議。接受機(jī)的命令。找制接觸器的閉開(kāi)。提供給變頻器需要的工作電壓或測(cè)試電。將變頻器輸出接至與其功率相應(yīng)的電機(jī)。

　　與各類儀的通訊。測(cè)試時(shí)實(shí)時(shí)獲得變頻器的輸入電壓電流功率，變頻器的輸出電壓電流功率及計(jì)數(shù)模塊測(cè)量的電機(jī)轉(zhuǎn)速。由各為儀反饋的這巧實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。計(jì)算判斷被測(cè)變頻器合格與否。

　　數(shù)據(jù)處理，測(cè)試完成后將測(cè)試結(jié)果保存至變頻器測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)需要打印測(cè)試報(bào)告。

　　檢測(cè)儀實(shí)時(shí)檢測(cè)變頻器輸人和輸出的電壓電流功率及電機(jī)速度等。

　　報(bào)據(jù)變頻器的整機(jī)試要求，研制的測(cè)試系統(tǒng)化具備如下功能，自動(dòng)測(cè)試，自動(dòng)完成所有或部分測(cè)試項(xiàng)目。測(cè)試項(xiàng)目可選。

　　變頻器輸入電壓電流功率檢測(cè)。采用功率分析儀8903青島青智生產(chǎn)，因變頻器輸入電壓為50出正弦波，8903可滿足要求，檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)尺3485串行通訊傳至工控，機(jī)。

　　變頻器輸出電壓電流功率檢測(cè)，采用功率分析儀從了130本橫河生產(chǎn)1.因。變頻器輸出電壓為1方波。戰(zhàn)波頻率12件2.890開(kāi)不能滿足要求。檢測(cè)數(shù)，也過(guò)232肖聽(tīng)通訊傳至工抒，機(jī)。

　　速度檢測(cè)，速度信號(hào)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)由計(jì)數(shù)模塊傳送至，0機(jī)。

　　電源整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的供電。人功率15飲變頻器滿載工作系統(tǒng)消耗功率30.21.1認(rèn)。解釋第4節(jié)。電源有以下幾部分根據(jù)變頻器的測(cè)試系統(tǒng)需完成的功能。姑似擬儀器技術(shù)的哭頻器渦忒系紋的設(shè)汁方案1.nP5kw.drff，riY.ti 380，輸出400±給相400變頻器和相400電機(jī)供也250+1交流變壓器。輸入400.輸出200，給單相200相200變頻器和相200，電機(jī)供電。

　　3相測(cè)試電源變壓器。提供多組電壓輸出。有180V，230V，370V，460Y，于變頻器整流電壓測(cè)量電路的偏置和增益調(diào)整。

　　4單相電源變壓器。輸出220.給，1機(jī)和各類儀供電，為防止干擾采用隔離變壓器。

　　檔功率的變頻器。每對(duì)電機(jī)為40，供電，▲為200，供屯，捫互之間采機(jī)械連軸器和接。

　　4技術(shù)難點(diǎn)及解決方法在按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)1變頻器測(cè)試系統(tǒng)研制時(shí)。遇到了些技術(shù)難。經(jīng)過(guò)努力。這些難被解決。

　　現(xiàn)將主要技術(shù)難點(diǎn)及解決方法介紹如下。

　　在測(cè)試過(guò)程中需檢測(cè)變頻器在額定負(fù)載下的工作特性，所謂額定加載，即要求變頻器的輸出電流穩(wěn)定在額定電流。誤少；±5.如3柄154變頻器的額定電流為33.如何模擬出如此人且須穩(wěn)定的負(fù)載常用的加載方法為磁粉制動(dòng)加戰(zhàn)。它的要缺點(diǎn)是加載需有散熱裝置，且要經(jīng)常更換磁粉，成本較高。經(jīng)摸索采用的方法是雙電機(jī)加載。具體如下兩電機(jī)軸采用機(jī)械連接。當(dāng)測(cè)試輸出電壓為400的變頻器時(shí)。400電機(jī)接變頻器輸出巾3接通，先控制變頻器運(yùn)行，輸出頻率為50出，再給200電機(jī)接通電源。50罪變壓器輸出1中12，4接通，由200電機(jī)的電源頻率為工頻50出，等于400電機(jī)的頻率。兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同。此時(shí)變頻器的輸出電流較小。之后，逐漸提高變頻器的輸出頻率，400電機(jī)的速度加快。兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速不等。扭矩加大，200電機(jī)即成為400電機(jī)的負(fù)載。隨著變頻器輸出頻率的逐漸加大，其輸出屯流不斷加大，當(dāng)輸山電流達(dá)到額記電流誤差小于±5時(shí)，停止加大變頻器輸出頻率，實(shí)現(xiàn)了額定加載。反之檢測(cè)20，變頻器時(shí)，200，電機(jī)接變頻器輸出，400電機(jī)接電源1中，2接通。這樣滿了200，和400兩種變頻器的加載要求。這種加載方法效果很好。充分利用了10對(duì)電機(jī)，每對(duì)電機(jī)中必有臺(tái)為。電機(jī)。1；臺(tái)為負(fù)載電機(jī)。1岜消耗151.所以，個(gè)系統(tǒng)從大消耗勸率為過(guò)流檢測(cè)變頻器有多項(xiàng)保護(hù)功能的測(cè)試。其中過(guò)流檢測(cè)是要求當(dāng)變頻器輸出電流達(dá)到其額定電流的150時(shí)應(yīng)有保護(hù)動(dòng)作。如何產(chǎn)生150額定電流，將變頻器輸出接至同檔功率的電機(jī)不能達(dá)到此電流。解決方法將變頻器輸出接至功率高檔的電機(jī)，如1.5的變頻器接至2.2以的電機(jī)?？刂啤Ｗ冾l器快速1動(dòng)加速，間0.1頻韋80幻，使變頓器愉出的間屯流超過(guò)150額定電流，實(shí)現(xiàn)了過(guò)流檢測(cè)。1洗賈的變頻器怎么辦，因電機(jī)比較大勸韋為嘆1法是把15仞1認(rèn)1的電機(jī)并在起接至變頻器的輸出。

　　串行通訊的干擾問(wèn)測(cè)試系統(tǒng)中與儀衣1及變頻器均采用叩行通訊。，與儀和，的串行通訊可靠，但，與變頻器的通訊干擾問(wèn)卻非常嚴(yán)重，原因是變頻器為大功率開(kāi)關(guān)器件，其開(kāi)關(guān)信號(hào)干擾了串行通訊，通過(guò)波器觀察串行通訊線上的波形，無(wú)通訊且變頻器不運(yùn)行時(shí)已有干擾的方波信號(hào)，運(yùn)行時(shí)干擾更嚴(yán)重。變頻器串行通訊米用的是基于只3485的賊，辦似協(xié)議，理論上講3485串行通訊線上可接255個(gè)采用同樣協(xié)議的設(shè)備。但若將變頻器和，10儀接到同尺8485線上，則，儀通訊均受干擾，不能正常工作。解決方法1.變頻器獨(dú)個(gè)串?？?。使儀通訊免受其干擾2485線兩根線之間并1電容，對(duì)干擾方波信號(hào)有定的濾波作用；3軟件處理。

　　1辦議，用圮，只，1675碼校駘，作為從機(jī)的變頻器接受到有誤碼的數(shù)據(jù)時(shí)將不作山應(yīng)答呈序若發(fā)出命令若無(wú)響應(yīng)將等待定的延時(shí)再重發(fā)，若接受到響應(yīng)數(shù)據(jù)，也進(jìn)行，尺，16誤碼校驗(yàn)，若有誤碼則重發(fā)命令，無(wú)誤碼則通訊成功。若重復(fù)發(fā)命令定次數(shù)不能成功通訊則報(bào)錯(cuò)。

　　多串口問(wèn)測(cè)試系統(tǒng)，機(jī)技頻器儀及1采用串行通訊，計(jì)需4個(gè)串口，而，機(jī)只有兩個(gè)串口，須進(jìn)行串口擴(kuò)展，目前市場(chǎng)上有很多串口擴(kuò)展卡可供選用，這些板卡使用雖然方便。但價(jià)格不菲。解決方案是用。的個(gè)串02妒，為4路；3232串口。3原理2，因，0機(jī)尺8232電平是±12，電平，須經(jīng)電平轉(zhuǎn)換變成7電然后訕過(guò)兩14選1的分，將串行發(fā)送接受信號(hào)分成4路，譯碼占用，機(jī)的兩個(gè)外設(shè)地址，比較后經(jīng)電平轉(zhuǎn)換將電平變?yōu)?3232測(cè)試變電設(shè)物改主電帆柄耗4味，負(fù)以電機(jī)出電叭實(shí)說(shuō)串口的展，斯地址進(jìn)行譯碼選很對(duì)⑶，進(jìn)讀寫(xiě)就可與不同的儀或設(shè)備完成通訊功能。虛擬儀器軟件州如01完全支持低層的端口讀寫(xiě)操作，串口通訊也有非常方便的函數(shù)可調(diào)用。

　　速度的測(cè)量測(cè)試系統(tǒng)共有10對(duì)電機(jī)，有些測(cè)試項(xiàng)目要檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)違。采帶通訊接功能的編碼器是種解決方案，但10個(gè)這樣的編碼器在成本上無(wú)法承受。解決方法是將速度信號(hào)變成脈沖信號(hào)再通過(guò)計(jì)數(shù)模塊傳至，機(jī)。具體如下，首先在電機(jī)軸上安裝個(gè)圓盤(pán)，在其外打均勻分布的小孔。通過(guò)光電器件得到脈沖倍號(hào)?？紤]到轉(zhuǎn)速測(cè)量時(shí)只有對(duì)電機(jī)在轉(zhuǎn)，所以來(lái)自光電器件的脈沖信號(hào)經(jīng)整形用，門(mén)集電極開(kāi)路輸出，電路設(shè)計(jì)中保證不轉(zhuǎn)的電機(jī)的光電器件不論通斷，其00門(mén)輸出為高電平，這樣，10路00門(mén)就可并接在起。如此只需要個(gè)計(jì)數(shù)模塊就實(shí)現(xiàn)了10對(duì)電機(jī)的速度測(cè)量。

　　5結(jié)束語(yǔ)，操作系統(tǒng)下的虛擬儀器給用戶操作帶來(lái)了很大的方便。本測(cè)試系統(tǒng)采用的模式為，+，保證了系統(tǒng)工作的可靠性，機(jī)與儀變頻器和，1均采用串行通訊。硬件連線簡(jiǎn)單，也方便了編程。當(dāng)然，在實(shí)際研制中遇到了4節(jié)所述的些問(wèn)是。本測(cè)試系統(tǒng)所采用的電機(jī)儀和器件除功率分祈儀30為日本橫河公司生產(chǎn)外均為國(guó)產(chǎn)，明國(guó)產(chǎn)兒器件的質(zhì)量已令人放心=采用產(chǎn)器件既長(zhǎng)了閨人的志氣，又降低了系統(tǒng)研制的成本。測(cè)試系統(tǒng)研制結(jié)束后，通過(guò)日本出專家組的驗(yàn)收因法國(guó)5，6與日本丁08，有合作關(guān)系，目，該測(cè)試系統(tǒng)已投入使。

　　1陳小平，劉文波，于盛林，石玉?；谔摂M儀器技術(shù)的飛機(jī)1行參數(shù)記錄器檢測(cè)系統(tǒng)的研制。儀器儀學(xué)報(bào)，200224372375.

　　2顧玉輝，李柯，朱明武。種虛擬信號(hào)分析儀器的設(shè)計(jì)。電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，1999，131555.

　　15韓曾晉。自適應(yīng)控制系統(tǒng)。北京機(jī)械工業(yè)出版社，1983.83，86.