基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測試系統(tǒng)

李杰峰 鄭建紅 唐山職業(yè)技術(shù)學(xué)院

變頻器主要應(yīng)用于各種調(diào)速傳動裝置中，以進行生產(chǎn)機械的變頻調(diào)速控制，通過滿足其生產(chǎn)要求，從而促進整個機械生產(chǎn)能力和水平的創(chuàng)新提升。由于變頻器進行傳動調(diào)速的應(yīng)用范圍較廣，且精度與效率、功率因數(shù)等都比較高，具有較好的可靠性，與其他設(shè)備連接較為方便，操作簡單等，因此，采用變頻器進行傳動調(diào)速能夠有效降低其生產(chǎn)成本，促進生產(chǎn)效益提升。值得注意的是，變頻器在傳動調(diào)速應(yīng)用中，為確保其性能優(yōu)勢的充分發(fā)揮需要對其開展相應(yīng)的性能檢查與測試，其中以變頻器的電氣性能與機械性能測試為主，而變頻器測試系統(tǒng)就是針對變頻器性能進行測試檢驗的重要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。下文將結(jié)合變頻器測試系統(tǒng)的檢測應(yīng)用現(xiàn)狀，提出一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測試系統(tǒng)設(shè)計方案，并對其具體設(shè)計和實現(xiàn)進行研究。

一、變頻器測試系統(tǒng)及其現(xiàn)狀分析

變頻器測試系統(tǒng)主要用于變頻器性能檢查和測試，從而對其在生產(chǎn)機械變頻調(diào)速應(yīng)用的可靠性以及有關(guān)性能作用進行保障。變頻器測試以其電氣性能和機械性能為主，變頻器測試系統(tǒng)的早期設(shè)計是利用模擬表以及數(shù)字表針對系統(tǒng)運行的各種參量進行測試記錄，然后通過人工參數(shù)計算與曲線繪制等方式，在獲取相應(yīng)的特性曲線與特征參數(shù)后，實現(xiàn)變頻器性能評價，并為其相關(guān)措施制定提供參考。值得注意的是，這種測試系統(tǒng)運行方式在實際測試中，會因人為讀取數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理等情況影響，導(dǎo)致測試結(jié)果誤差發(fā)生，同時增加測試的周期，造成測試質(zhì)量和效率低下。針對這種情況，本文提出一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器與現(xiàn)代檢測技術(shù)的變頻器測試系統(tǒng)設(shè)計方案，在對傳統(tǒng)變頻器測試系統(tǒng)測試應(yīng)用局限性克服基礎(chǔ)上，利用計算機與網(wǎng)絡(luò)的自動化數(shù)據(jù)計算、儀器設(shè)備硬件測量、控制等功能，對變頻器性能測試的質(zhì)量和效果進行改進提升，以達到較好的測試運行目的。

二、基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測試系統(tǒng)

(一)網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器

網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器是在網(wǎng)絡(luò)化測控技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，它是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)虛擬儀器在計算機網(wǎng)絡(luò)的接入實現(xiàn)，從而形成網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器包含硬件與軟件兩個部分，其中，硬件組成包含計算機以及I/O接口設(shè)備等，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器在計算機網(wǎng)絡(luò)的總線設(shè)計包含串行與并行接口連接以及PC總線與插卡連接、GPIB總線、VXI總線、PXI總線、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)+TCP/IP總線等不同類型，其中，以太網(wǎng)+TCP/IP總線方式在網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器系統(tǒng)中設(shè)計應(yīng)用最為廣泛，并且其經(jīng)濟性效益最為顯著。網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的軟件部分一般由用戶自己進行開發(fā)設(shè)計，主要包含應(yīng)用程序和I/O接口儀器驅(qū)動程序兩個部分，其中，以VI公司開發(fā)的LabVIEW軟件最為盛行，它是一種面向?qū)ο蟮目梢暬幊誊浖?，也是?dāng)前國際領(lǐng)域的唯一編譯型圖形化軟件。

(二)網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測試系統(tǒng)分析

針對上述對變頻器測試系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的分析，在進行基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測試系統(tǒng)設(shè)計中，其主要目的是通過該系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)對變頻器的關(guān)鍵功能參數(shù)測試，以對其質(zhì)量和功能進行評價判斷，同時通過對變頻器運行狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)電壓以及電流、速度等監(jiān)測，在對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，實現(xiàn)變頻器運轉(zhuǎn)情況判斷，并將監(jiān)測分析數(shù)據(jù)向網(wǎng)絡(luò)傳輸以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，從而針對變頻器設(shè)備狀態(tài)進行控制及管理建議提供，以促進其自動化水平提升，同時確保變頻器設(shè)備運行的可靠性。其中，該網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器變頻器測試系統(tǒng)的設(shè)計，主要包含四個結(jié)構(gòu)層，即被測設(shè)備層、儀器層以及網(wǎng)絡(luò)通信層、客戶層。被測設(shè)備層主要對被測設(shè)備進行直接關(guān)聯(lián)；而儀器層負責(zé)為整個系統(tǒng)進行分布式的儀器資源提供；網(wǎng)絡(luò)通信層是以為終端用戶以及現(xiàn)場儀器進行遠程通信通道提供為主；客戶層則能夠為用戶提供數(shù)據(jù)瀏覽以及遠程儀器控制功能。在該系統(tǒng)設(shè)計中，還采用了多參量多通道測試技術(shù)實現(xiàn)變頻器狀態(tài)監(jiān)測滿足，并利用Web遠程傳感器功能進行測量實現(xiàn)，在具有較高的可靠性以及成本效益的網(wǎng)關(guān)、路由器、中繼器、網(wǎng)絡(luò)接口芯片等網(wǎng)絡(luò)連接裝置支持下，在網(wǎng)絡(luò)資源與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)建與測試應(yīng)用。

值得注意的是，上述基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測試系統(tǒng)中，其采用以太網(wǎng)進行儀器以及儀器與計算機之間的網(wǎng)絡(luò)通信媒介，能夠突破儀器接入的網(wǎng)絡(luò)布局影響，使其作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點與計算機相互獨立，并且能夠在以太網(wǎng)的任意一點進行自由接入和訪問實現(xiàn)，同時在網(wǎng)絡(luò)通信鏈接中也是以以太網(wǎng)形式進行連接，能夠真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接標準的統(tǒng)一，并滿足其開放性需求。根據(jù)上述系統(tǒng)設(shè)計，其在進行變頻器測試應(yīng)用中，主要針對變頻器的輸入和輸出電壓、電流、功率進行檢測，同時對變頻器過壓、過流和額定加載情況進行檢測，在上述檢測基礎(chǔ)上，還能夠通過E-mail報警功能，針對檢測參數(shù)異常情況以最快速度進行通知報警，從而促進基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測試系統(tǒng)安全性與可靠性提升。

三、結(jié)束語

總之，對基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測試系統(tǒng)及其設(shè)計實現(xiàn)進行研究，有利于促進其在實際中推廣應(yīng)用，從而實現(xiàn)變頻器性能的有效監(jiān)測，對設(shè)備運行質(zhì)量及效果進行保障。