基于LabVIEW的曳引機電機遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計*

湯湘林，羅　飛，曾齊高（.深圳技師學院，廣東深圳　58000；.深圳市龍崗職業(yè)技術(shù)學校，廣東深圳　587）

基于LabVIEW的曳引機電機遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計*

湯湘林1，羅飛1，曾齊高2
（1.深圳技師學院，廣東深圳518000；2.深圳市龍崗職業(yè)技術(shù)學校，廣東深圳518172）

摘要：利用PT100傳感器、NI9217、電腦和網(wǎng)絡，構(gòu)建了一套基于LabVIEW的曳引機電機溫度遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實現(xiàn)對電梯曳引機電機溫度和機房環(huán)境溫度的采集，自動計算電機的溫升，利用溫升對電機的運行狀況進行監(jiān)控，并能利用網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：LabVIEW；曳引機電機；溫度；監(jiān)控系統(tǒng)；設計

*深圳市科技研發(fā)新增資金技術(shù)創(chuàng)新專項計劃先進制造項目（編號：CXZZ20120618172559759）；深圳技師學院科研項目（編號：1111001）

0　前言

電梯是人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ髦惺褂妙l繁的現(xiàn)代樓宇設備，其安全運行與人民的生活息息相關(guān)，是現(xiàn)代安全生產(chǎn)的重要組成部分。曳引機電機是電梯的驅(qū)動設備，電梯在啟停過程中由于電機鐵芯處在交變磁場中會產(chǎn)生鐵損、繞組通電后會產(chǎn)生銅損和內(nèi)部運行的摩擦都會產(chǎn)生溫升。特別是當電機發(fā)生故障時，溫升會迅速增加，當溫升超過一定時，一方面可能導致電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生熱變形，另一方面會導致內(nèi)部線圈燒壞，引起更大電機故障，影響電梯的運行安全。

本文利用LabVIEW軟件構(gòu)建了一套電梯曳引機電機遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)，通過采集機房環(huán)境溫度和電機溫度，對電機進行溫升分析和運行情況顯示，并對電機運行的異常進行警示。

1　電梯曳引機的介紹

如圖1所示，電梯曳引機主要由電機、制動器、減速箱和曳引輪組成[1]。電梯運行時，電梯松開制動器，電機通過減速箱驅(qū)動曳引輪，曳引輪利用摩擦力驅(qū)動鋼絲繩讓電梯轎廂上下移動。

圖1　電梯曳引機的組成

2　國標對電梯電動機的要求

《GB/T 24478-2009電梯曳引機》中“4.2性能要求”關(guān)于電梯曳引機電機的溫度要求可知：

“4.2.3.2在設計規(guī)定的工作制、負載持續(xù)率、啟（制）動次數(shù)的運行條件下，應滿足下列條件：

b）采用B級或F級絕緣時，電動機定子繞組溫升應分別不超過80K或105K；”[2]

《GB/T 10058-2009電梯技術(shù)條件》中“3.2正常使用條件”關(guān)于機房溫度要求可知：

“3.2.2機房內(nèi)空氣溫度應保持在+5℃~+40℃之間?！盵3]

3　系統(tǒng)的設計

3.1系統(tǒng)的基本要求

電梯曳引機電機溫度監(jiān)控系統(tǒng)不但能實現(xiàn)對電機溫度、環(huán)境溫度的采集和顯示，還能利用網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)控，主要功能如下：

（1）實現(xiàn)對電機和環(huán)境溫度的采集、顯示；

（2）實現(xiàn)對電機溫升的監(jiān)控；

（3）實現(xiàn)對電機運行狀況的診斷；

（4）實現(xiàn)對電機溫度異常信號的記錄；

（5）實現(xiàn)對電機溫度的遠程監(jiān)控。

3.2硬件設計

系統(tǒng)的硬件設計由如圖2所示，PT100熱電阻傳感器分別將電機和機房環(huán)境的溫度轉(zhuǎn)換成電信號；NI9217數(shù)據(jù)采集卡將采集的信號傳輸?shù)诫娔X主機中，由主機將溫度信息發(fā)布到網(wǎng)絡；電梯企業(yè)、維保人員和物業(yè)管理人員通過網(wǎng)絡對電梯曳引機主機的溫度進行實時監(jiān)控。

圖2　硬件結(jié)構(gòu)圖

3.2.1PT100熱電阻

溫度傳感器采用PT100熱電阻，即鉑電阻，特點是測量精度高、性能穩(wěn)定，常用于中低溫的測量。其參數(shù)如下：

（1）溫度系數(shù)：TCR-3850ppm/K；（2）溫度范圍：A級-50℃～300℃；（3）規(guī)范：DIN EN60751(符合IEC751)。

3.2.2NI9217采集卡

NI9217是National Instruments推出的一款24位熱電阻模擬輸入的數(shù)據(jù)采集卡，該卡可用于3線或4線的熱電阻溫度測量。其參數(shù)如下：

（1）通道數(shù)：4；

（2）采樣率：400S/s/ch；

（3）分辨率：24位；

（4）適用熱電阻：3線或4線。

3.3軟件設計

3.3.1軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示，系統(tǒng)主機啟動后，系統(tǒng)初始化硬件和軟件；然后進入主界面，主界面管理參數(shù)設置、溫度監(jiān)控和故障查看三個子程序。

圖3　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

3.3.2軟件界面設計

軟件界面主要分為兩個模塊，分別是本地主機和客戶機。如圖4（a）所示，本地主機分為四個部分，分別是主界面、參數(shù)設置、溫度監(jiān)控和故障查看；如圖4（b）所示，客戶機在瀏覽器中輸入主機地址，登錄主機實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

參數(shù)設置如圖5所示，主要設置兩個通道采樣數(shù)、采樣率和電機的絕緣等級。

溫度監(jiān)控如圖6所示，由顯示、控制和后臺三個部分組成。顯示包括電機溫度、機房環(huán)境溫度和溫升的顯示；控制控制系統(tǒng)啟動和退出；后臺保證當出現(xiàn)異常狀況后，溫度的信息將記錄到文件中，文件包括時間和發(fā)生的溫度。溫度監(jiān)控中，通過數(shù)據(jù)采集卡采集電機和環(huán)境溫度信號，并計算出電機的溫升。一是利用溫升對電機的運行狀況進行判斷，二是對機房環(huán)境的溫度進行監(jiān)控。具體如下：

圖4　系統(tǒng)主界面

圖5　參數(shù)設置

圖6　溫度監(jiān)控

（1）當電機溫升超過國標溫升要求時，電機處于紅色危險級別，必須停機進行檢修；

（2）當電機處于國標溫升70%～99%之間時，電機處于紫色警告級別，要求工作人員必須加強巡查，密切注意電機的運行；

（3）當機房環(huán)境溫度低于國標最低要求5℃時，必須停機，并檢查機房的供暖是否有問題；

（4）當機房環(huán)境溫度高于國標最高要求40℃時，也必須停機，并檢查機房的通風、風扇、空調(diào)等是否有問題。

如圖7所示，故障查看主要對電機溫升危險、電機溫升警告、機房環(huán)境溫度過低、機房環(huán)境溫度過高時時間和溫度信號的查看。

圖7　故障查看

4　系統(tǒng)測試

將PT100傳感器分別布置在曳引機電機上和電梯機房內(nèi)，并利用網(wǎng)絡對其進行遠程監(jiān)控。如圖6所示，機房環(huán)境溫度是21.8℃、電機溫度是78.3℃，溫升為56.5K，電機是B級別絕緣，軟件顯示紫色警告，彈出提示文字，要加強電機的巡查，避免發(fā)生危險。通過實驗表明，基于Lab?VIEW的曳引機電機遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)，能實現(xiàn)對溫度顯示、報警和報警信號的記錄，并能通過網(wǎng)絡對其進行遠程監(jiān)控，畫面操作簡單、界面友好。

5　小結(jié)

本文運用LabVIEW構(gòu)建了一套電梯曳引機電機遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對曳引機電機運行狀況的監(jiān)控，參照國標GB/T 24478-2009中對電機溫升的要求，對電機的溫升進行分段預警，并記錄下異常情況下的溫升和時間，為電梯的維保提供了技術(shù)支持，大大提高了電機運行的安全性和穩(wěn)定性。本系統(tǒng)不但解決了電梯曳引機電機溫度的遠程監(jiān)控，同時本系統(tǒng)的方法也可用于其它機電設備的遠程監(jiān)控。

參考文獻：

［1］湯湘林.電梯保養(yǎng)與維護技術(shù)［M］.中國勞動社會保障出版社，2013.

［2］GB/T 10058-2009.電梯技術(shù)條件［S］.

［3］GB/T 24478-2009.電梯曳引機［S］.

(編輯：向飛)

The Design of the Remote Temperature Monitoring System of Traction Motor Based on LabVIEW

TANG Xiang-lin1，LUO Fei1，ZENG Qi-gao2
（1.Shenzhen Institute of Technology，Shenzhen 518000，China；2.Shenzhen Longgang Vocational Technical School，Shenzhen518172，China）

Abstract:In this paper，the temperature monitoring system based on LabVIEW is constructed by PT100，NI9217，PC，Net and so on.The system could collect the temperature of motor and room of the elevator’s traction，calculate the temperature rising of the motor automatically，and monitor remotely by net.

Key words:LabVIEW；traction motor；temperature；monitoring system；design

作者簡介：第一湯湘林，女，1966年生，湖南益陽人，大學本科，高級講師。研究領域：電子電氣。

收稿日期：2015－04－28

DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2015.07.015

文章編號：1009－9492 (2015 ) 07－0050－03

文獻標識碼：A

中圖分類號：TP277