力矩電機性能實時監(jiān)測技術(shù)研究*

劉廷章，尚曉鋒，王世松，龔安紅

(上海大學機電工程與自動化學院，上海 200072)

0 引言

力矩電機是一種具有軟機械特性和寬調(diào)速范圍的特種電機，具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強、力矩波動小等特點，因此它在工業(yè)應(yīng)用和日常生活中應(yīng)用日益廣泛［1］。同時，由于惡劣工作環(huán)境的影響，電機制造工藝的限制等，常常造成電機性能的不穩(wěn)定［2］，從而使對于力矩電機性能實時監(jiān)測的研究日益重要。

在電機性能實時監(jiān)測的研究過程中，常用的方法是利用硬件電路，控制芯片等組成的信號采集系統(tǒng)獲取電機運轉(zhuǎn)時的性能參數(shù)，再通過軟件對參數(shù)進行分析［3-5］，從而實時監(jiān)測電機性能。在本文中，我們采用直接在設(shè)計力矩電機驅(qū)動和控制裝置的過程中，嵌入采集電機性能參數(shù)的指令，同時預留通信接口，方便上位機向電機驅(qū)動裝置發(fā)送性能參數(shù)采集命令，從而實現(xiàn)電機性能的實時監(jiān)測。本文詳細介紹了上位機利用軟件實現(xiàn)性能實時監(jiān)測的思路和方法。

1 力矩電機設(shè)計及其驅(qū)動方案介紹

1.1 力矩電機介紹

近年來，我國的數(shù)控機床行業(yè)發(fā)展迅速，但在具有高精度、高速、高效、復合功能、多軸聯(lián)動等特點的高數(shù)控機床方面，自主創(chuàng)新能力不夠，一些核心技術(shù)還依賴于國外。為了顯著提升我國高檔數(shù)控系統(tǒng)的自主技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化能力，國家設(shè)立了“高檔數(shù)控微軟提供的Mschart控件。在基于對話框的應(yīng)用中加入各個控件的方法是:打開“Project-＞Add To Project-＞Components and Controls-＞Registered Activex Controls”，然后選擇相應(yīng)的控件，即可將其加入到到當前的工程中，使用時將此控件拖至對話框中即可。

為了實現(xiàn)電機性能的監(jiān)測，首先即要建立通訊。實現(xiàn) RS232串口通信的方法有三種［6］，我們采用Mscomm控件來實現(xiàn)，其相關(guān)設(shè)置代碼如下:

上位機向伺服裝置發(fā)送命令和返回數(shù)據(jù)的幀格式如圖5所示。

圖5 發(fā)送命令和返回數(shù)據(jù)的幀格式

例如，我們發(fā)送的的讀轉(zhuǎn)速的命令為“01303031023841033046”，其中01表示SOH，標志通訊開始;30表示伺服裝置的編號;3031表示此指令為讀性能參數(shù)的命令;02即STX，標志報文開始;3841表示讀取的是電機轉(zhuǎn)速;03即ETX標志報文結(jié)束;3046為校驗。

返回數(shù)據(jù)的格式類似，我們只須提取其中的返回的數(shù)據(jù)(原始數(shù)據(jù)為16進制)，并將其轉(zhuǎn)換為10進制即可。

只要將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，輸出到指定的文本顯示框中，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時顯示，同時也可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時曲線繪制，主要代碼如下:

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和查詢，需要使用ADO控件和DataGrid控件，前者用于連接數(shù)據(jù)庫，后者用于實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢。使用時需要在后者屬性選項中，將DataSource的值設(shè)置為前者的ID號。具體實現(xiàn)過程中，需要首先在Stdafx.h文件中添加如下代碼，將msado15.dll動態(tài)鏈接庫導入到程序中:

我們在工程所在文件夾中建立名為db1.mdb的Access數(shù)據(jù)庫后，打開它的代碼是:

我們建立一個數(shù)組aasave［4］來存儲各參數(shù)的實時值，然后將其添加到數(shù)據(jù)庫中，相關(guān)代碼如下

最終實現(xiàn)的性能監(jiān)控界面如圖6所示，點擊“查看歷史數(shù)據(jù)”按鈕后，便打開數(shù)據(jù)庫，顯示各參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)。

圖6 力矩電機性能監(jiān)測結(jié)果

3 結(jié)束語

本文針對力矩電機性能實時監(jiān)測的需要，采用在電機驅(qū)動裝置中直接嵌入采集其性能指標的固定指令的方式來監(jiān)測其實時性能;設(shè)計了力矩電機性能實時監(jiān)測的具體方案，以Visual C++為平臺，研究了性能監(jiān)測的實現(xiàn)技術(shù)，并介紹了軟件設(shè)計思路和關(guān)鍵代碼實現(xiàn)。運行結(jié)果表明，此方案可以實時監(jiān)測力矩電機性能，顯示關(guān)鍵參數(shù)的實時數(shù)據(jù)，通過實時曲線了解電機運行狀態(tài)，并提供對歷史數(shù)據(jù)的查詢。

［1］張陽，陳天琴，張懷梅.基于V C++6.0的計算機控制電機測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.防爆電機，2005，40(5):18-23.

［2］黃科.力矩電機動力學性能測試研究［D］.長沙:國防科技大學，2007.

［3］龍華偉，翟超，胡冬青，等.基于LabVIEW的步進電動力機扭矩測試系統(tǒng)［J］. 計量學報，2008，29(1):60-64.

［4］孫佐.基于8XC196單片機的EPA和PTS實現(xiàn)伺服電機控制［J］.組合機床與自動化技術(shù)，2005(5):67-69.

［5］蔡國武，賴武軍，童俊華.基于單片機的伺服電機性能測試系統(tǒng)設(shè)計［J］.上海大中型電機，2009(2):54-57.

［6］王華，岳麗全，岳志高.MSComm控件在V C++6.0串口通信中的應(yīng)用［J］.長春工程學院學報，2009，10(1):72-73.

［7］曲國偉，王英慧.V C++環(huán)境下利用MsChart控件對GPS數(shù)據(jù)的處理［J］.計算機與現(xiàn)代化，2007(9):132-134.