達(dá)盛智聯(lián)“易云”電力電子虛實(shí)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

本產(chǎn)品為北京達(dá)盛智聯(lián)公司開發(fā)的一套遠(yuǎn)程操控實(shí)驗(yàn)輔助平臺(tái)，該平臺(tái)采用網(wǎng)絡(luò)線上實(shí)時(shí)操控真實(shí)設(shè)備的模式，讓無法親臨實(shí)驗(yàn)室的人員，能夠在電腦端通過操控鼠標(biāo)鍵盤來 直接控制學(xué)校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的儀器設(shè)備，同時(shí)，能夠讓學(xué)生仿照在實(shí)驗(yàn)室的條件下，自行連接實(shí)驗(yàn)線路，自行測(cè)試各種數(shù)據(jù)，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并提交，最終完成教學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

該平臺(tái)是由學(xué)生實(shí)驗(yàn)軟件、教師管理軟件、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)數(shù) 控矩陣線路模塊、實(shí)驗(yàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)驗(yàn)?zāi)K數(shù)據(jù)接口單元、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)中心柜（選購(gòu)）等構(gòu)成，該平臺(tái)當(dāng)前規(guī)劃完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有《模擬電路》、《數(shù)字電路》、《電路原理》、《電工技術(shù)》、《交/直流電機(jī)控制》、《電力電子》等；

在該平臺(tái)上，將真實(shí)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的硬件設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)控模塊連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)，就可以訪問到這臺(tái)服務(wù)器，從而使學(xué)生在電腦前，操控實(shí)際的硬件設(shè)備上并完成實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生的計(jì)算機(jī)上，通過操控軟件界面上的虛擬按鈕，就可以遠(yuǎn)程控制硬件設(shè)備上的開關(guān)、旋鈕、實(shí) 驗(yàn)導(dǎo)線等，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器則將硬件設(shè)備上實(shí)際測(cè)試的數(shù)據(jù)回傳到學(xué)生端實(shí)驗(yàn)軟件上，盡可能的讓學(xué)生拉近與設(shè)備的“距離”，獲得更加真實(shí)的實(shí)驗(yàn)體會(huì)，增進(jìn)學(xué)生對(duì)教學(xué)知識(shí)的理解和感悟。

二、產(chǎn)品構(gòu)成及外觀

1、硬件部分（遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)主機(jī) + 電源控制系統(tǒng) + 功率負(fù)載 + 服務(wù)器）

2、軟件部分（學(xué)生端實(shí)驗(yàn)軟件 + 教師端管理軟件 + 服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件）

三、各部分詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)

? 遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)主機(jī)（內(nèi)部集成了虛擬示波器、網(wǎng)絡(luò)數(shù)控線路陣列組件、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)板卡）

虛擬示波器的參數(shù)如下：

1．4通道同時(shí)測(cè)量，波形捕獲率高達(dá)400,000幀/秒。

2．1GSa/s高速采樣，100MHz高帶寬，500uV-10V/DIV高輸入靈敏度。

3．128Mpts深存儲(chǔ)，80,000 段分段存儲(chǔ)，以非常小的死區(qū)時(shí)間分段捕獲符合條件的事件。

4．通過/失敗測(cè)試，豐富的觸發(fā)功能，動(dòng)態(tài)光標(biāo)跟蹤，波形錄制與回放功能，與臺(tái)式示波器類似界面,易于上手，高性價(jià)比。

5．優(yōu)良的工業(yè)設(shè)計(jì),體積小巧，便于攜帶，外殼采用與iPad一樣的陽(yáng)極氧化鋁，不僅美觀大方，而且大大提高了鋁合金表面硬度，具有良好的耐熱性和耐磨性。

6．更適合于平板電腦，筆記本電腦，生產(chǎn)線維修調(diào)整，便于出差使用.

7．軟件支持:Windows10，Windows 8, Windows 7

8．波形數(shù)據(jù)可以按時(shí)間和電壓輸出到EXCEL,BMP,JPG。

9．20余種自動(dòng)測(cè)量功能, PASS/FAIL Check 功能,適于工程應(yīng)用。

10．波形平均,亮度調(diào)節(jié),反向,加,減,乘,除,X-Y顯示。FFT 頻譜分析。

11．一臺(tái)電腦可同時(shí)連多臺(tái)示波器,輕松擴(kuò)展通道數(shù)。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)控線路陣列組件：

1.以太網(wǎng)開關(guān)量模塊支持 16 路繼電器輸出，采用 RS-485 通訊，支持標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 協(xié) 議。

2.I/O 信號(hào)類型可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行靈活配置，輸出支持初始狀態(tài)設(shè)定、輸出鎖定及安

全保護(hù)。

3.提供專業(yè)的配套軟件，配置參數(shù)方便靈活，并能現(xiàn)場(chǎng)對(duì)用戶的配置進(jìn)行測(cè)試確保配置 正確。

4.內(nèi)置 32 位嵌入式處理器及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

5.I/O 控制同時(shí)支持以太網(wǎng)和 RS485 通訊方式 。

6.采用標(biāo)準(zhǔn) EIARS-485 協(xié)議，支持的接口速率 1200/2400/4800/9600/19200/38400/

57600/115200bps。

7.支持標(biāo)準(zhǔn)的 ModbusRTU 協(xié)議

8.I/O 輸出各通道具有可進(jìn)行軟件安全保護(hù)及鎖定輸出。

9.支持通用 Socket 操作模式，包括 TCP Server/Clint 和 UDP。

遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)板卡：

模塊含多種數(shù)字式波形發(fā)生器，可配合單相、三相晶閘管、IPM等功率電路完成實(shí)驗(yàn)和開發(fā)，數(shù)字化控制，采用ARM-CortexM4嵌入式控制器為核心控制單元，含外部信號(hào)控制4種、同步檢測(cè)3相、驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出6組等功能；

模塊具有1個(gè)型號(hào)為IRF830的MOSFET器件，1組MOSFET隔離驅(qū)動(dòng)，1個(gè)RC電路，1個(gè)G20N60的IGBT器件，1個(gè)單片IR2125驅(qū)動(dòng)電路；

模塊具有1個(gè)型號(hào)為BT151的單向晶閘管器件，1個(gè)型號(hào)為BT137的雙向晶閘管器件，具有1組脈沖變壓器隔離驅(qū)動(dòng)，1個(gè)RC電路。

模塊具有1個(gè)型號(hào)為IRF830的MOSFET器件，1組MOSFET隔離驅(qū)動(dòng)，1個(gè)RC電路，1個(gè)G20N60的IGBT器件，1個(gè)單片IR2125驅(qū)動(dòng)電路；

三相不可控整流電路，IPM模塊及信號(hào)隔離電路，IPM模塊容量為10A/1200V，IPM模塊與其他模塊配合使用時(shí)，具有“信息握手信號(hào)檢測(cè)”功能

完成Buck典型拓?fù)潆娐穼?shí)驗(yàn)和Boost典型拓?fù)潆娐穼?shí)驗(yàn)；后續(xù)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)?zāi)K還會(huì)不斷增加。

? 電源控制系統(tǒng)

面板規(guī)格480*200，所有設(shè)備通用，650W的380/380隔離變壓器，1.5KVA的三相交流調(diào)壓器，控制電源鑰匙開關(guān)，帶有三相漏電保護(hù)空開，有電子式過流故障保護(hù)板，帶有大屏LCD液晶人機(jī)交互界面，選擇實(shí)驗(yàn)類別和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，顯示系統(tǒng)電流、電壓、警報(bào)信息等電源工作狀態(tài)等信息，可根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)調(diào)整保護(hù)范圍，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制功能，具備網(wǎng)絡(luò)控制相關(guān)硬件和接口，帶有220V的三孔插座1個(gè)。

? 負(fù)載

DP03三相對(duì)稱阻容負(fù)載，模塊采用“金屬框架+面板透明”設(shè)計(jì)，既保證功率部件可視，還保證負(fù)載的散熱，帶有對(duì)稱的三組750歐姆/100W銅電阻、三組0.1uF/650V高壓容性電抗負(fù)載。

? 服務(wù)器

可選用性能較好的臺(tái)式電腦主機(jī)作為服務(wù)器，用于安裝運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。

? 學(xué)生端實(shí)驗(yàn)軟件 

學(xué)生端實(shí)驗(yàn)軟件是學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的界面，具有賬號(hào)登錄功能、實(shí)驗(yàn)選擇、 實(shí)驗(yàn)環(huán)境預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作示范、常見問題幫助等 4 個(gè)主菜單；

1、賬號(hào)登錄功能

由教師自行編排的學(xué)生賬號(hào)和密碼，專門發(fā)送給學(xué)生使用。

2、實(shí)驗(yàn)選擇（即主菜單的個(gè)按鈕下拉菜單） 學(xué)生在進(jìn)行點(diǎn)擊該按鈕時(shí)，下拉該菜單，并顯示所有的實(shí)驗(yàn)名稱供學(xué)生選擇，同時(shí)，在菜單中有一個(gè)按鈕，可切換頁(yè)面布局（目錄布局、單一布局），軟件若顯示左側(cè)列表，學(xué)生進(jìn)行選擇要做的實(shí)驗(yàn)；另外左側(cè)列表式的窗口，用戶可以通過鼠標(biāo)進(jìn)行左右拖動(dòng)，以便合理分配實(shí)驗(yàn)列表區(qū)與 實(shí)驗(yàn)操作區(qū)所占面積的比例；

列表中的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為 3 個(gè)子項(xiàng)功能選擇，這 3 個(gè)“子項(xiàng)功能界面”，可以自由點(diǎn)擊切換顯示，當(dāng)一個(gè)界面在前面顯示時(shí)，另外 2 個(gè)界面則隱到后面，方便再切換時(shí)能夠快速的切換顯示；

當(dāng)點(diǎn)擊其他上一級(jí)的“實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”時(shí)，軟件會(huì)提示用戶“是否退出當(dāng)前實(shí)驗(yàn)”，并 提示用戶保存好實(shí)驗(yàn)記錄，并向服務(wù)器發(fā)送“結(jié)束實(shí)驗(yàn)”指令，關(guān)閉遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源等， 再退出當(dāng)前實(shí)驗(yàn)，進(jìn)入其他實(shí)驗(yàn)操作中。

3、實(shí)驗(yàn)操作

內(nèi)容為 2D 圖形、動(dòng)態(tài)連線、波形窗口等，當(dāng)學(xué)生選擇該命令后，界面顯示當(dāng)前實(shí)驗(yàn)項(xiàng) 目所需要的若干功能模塊（2D 實(shí)物圖形）、儀器模塊（2D 實(shí)物圖形）、各類實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線（2D 實(shí)物圖形）、儀器測(cè)試線（2D 實(shí)物圖形）、儀器界面上要實(shí)時(shí)顯示從遠(yuǎn)程服務(wù)器傳來的實(shí)際 設(shè)備所采集到的數(shù)據(jù)或波形等。

學(xué)生可以通過鼠標(biāo)的拖拽來實(shí)現(xiàn)按照“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)”的要求，進(jìn)行導(dǎo)線的接線，接線完畢后，系統(tǒng)要進(jìn)行與內(nèi)定的接線邏輯進(jìn)行比，如果一致，則允許學(xué)生進(jìn)一步操作（接通電源），如果點(diǎn)擊“接通電源”按鈕后，顯示接線錯(cuò)誤請(qǐng)檢查，則需要學(xué)生重新接線后才可以， 若學(xué)生接線正確，則軟件給遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)指令，遠(yuǎn)程服務(wù)器則在真實(shí)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的設(shè)備模塊上， 進(jìn)行“真實(shí)的電源閉合”操作；

學(xué)生通過鼠標(biāo)拖拽示波器探頭來放到需要測(cè)試的模塊某個(gè)端口上（具體按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)要求），然后松開鼠標(biāo)后，則軟件發(fā)送指令給遠(yuǎn)端服務(wù)器，服務(wù)器控制多路繼電器切換陣列選通所要求的通路，將真實(shí)的示波器探頭連接到用戶指令要求的真實(shí)測(cè)試點(diǎn)上，然后用戶在學(xué)生端軟件上，調(diào)節(jié)示波器的調(diào)節(jié)按鈕，來更好的觀測(cè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)由學(xué)生手動(dòng)填到“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及報(bào)告”中的對(duì)應(yīng)表格中。

直到所有需要的測(cè)試的數(shù)據(jù)測(cè)試完畢后，再點(diǎn)擊“完成實(shí)驗(yàn)”，軟件發(fā)送指令給服務(wù)器，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)電路電源，如果學(xué)生不點(diǎn)擊“完成實(shí)驗(yàn)”按鈕，則在達(dá)到老師要求的實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間后，自動(dòng)發(fā)送指令，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源。

關(guān)閉實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源，僅為關(guān)閉當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)電路模塊電源，而不是關(guān)閉測(cè)試儀器電源和整機(jī)實(shí)驗(yàn)電源，該電源由身在遠(yuǎn)端實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的教師在本地完成。

? 教師端管理軟件

采用 C/S 架構(gòu)，主要功能包括：賬號(hào)登錄、安全管理、實(shí)驗(yàn)排課、學(xué)生賬號(hào)管理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理等 5 個(gè)子模塊，具體如下：

1、賬號(hào)登錄： 與學(xué)生端軟件的登錄相同，采用賬號(hào)+密碼登錄；

2、安全管理：

（1）、教師可根據(jù)需要，增加新的管理賬號(hào)和密碼，其他老師與自己共同使用教師端軟件，管理該設(shè)備；

（2）、登錄自己賬號(hào)后，修改自己的登錄密碼和重置回初始的默認(rèn)密碼；

3、實(shí)驗(yàn)排課：

（1）、設(shè)置“排課時(shí)間地圖表”，通過點(diǎn)擊具體某一個(gè)或多個(gè)日期，打開設(shè)置對(duì)話框，規(guī)定好具體時(shí)段（幾時(shí)-幾時(shí)）要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，規(guī)定好實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，則學(xué)生端軟件在進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，則在點(diǎn)擊“接通電源”按鈕時(shí)，會(huì)判斷是否響應(yīng)用戶的要求，若學(xué)生選擇了正確的實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，則打開實(shí)際的電源，如果學(xué)生端軟件，選擇了其他非法的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，則在點(diǎn)擊“接通電源”按鈕后，自動(dòng)返回消息“當(dāng)前選擇實(shí)驗(yàn)有誤，請(qǐng)重新選擇”；

或在非法的時(shí)間段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，也會(huì)自動(dòng)返回消息“當(dāng)前非實(shí)驗(yàn)時(shí)間，請(qǐng)確認(rèn)正確實(shí)驗(yàn)時(shí)間或聯(lián)系老師”。

（2）、設(shè)置“實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)學(xué)生”，通過點(diǎn)擊具體某一個(gè)或多個(gè)日期，打開設(shè)置對(duì)話框，規(guī)定好具體哪些學(xué)生可以使用當(dāng)前設(shè)備完成實(shí)驗(yàn)，也可以設(shè)置具體哪個(gè)學(xué)生在規(guī)定的具體某個(gè)時(shí)段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其他時(shí)段或非規(guī)定的學(xué)生賬號(hào)登錄操作時(shí)，可以拒絕“接通電源”請(qǐng)求；該功能也可以設(shè)置為“默認(rèn)”，默認(rèn)指的是不具體的目標(biāo)學(xué)生賬號(hào)，只要是能夠正常登錄學(xué)生端軟件，且在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)操作，完成規(guī)定的具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，只要當(dāng)前設(shè)備為空閑，即可遠(yuǎn)程控制當(dāng)前的硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

4、學(xué)生賬號(hào)管理： 教師可根據(jù)需要，添加和修改需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)生賬號(hào)，學(xué)生賬號(hào)要求每個(gè)學(xué)生號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)賬號(hào)，該賬號(hào)要求記錄學(xué)生所在的學(xué)院、專業(yè)、年級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)等信息； 錄入方法 1：教師從教師端軟件上導(dǎo)出 EXCEL 模板，教師在模板上錄入對(duì)應(yīng)的信息后，

再通過批量導(dǎo)入的方式進(jìn)行添加賬號(hào)；

錄入方法 2：教師從教師端軟件上選擇新增賬號(hào)，打開對(duì)話框，依次填入上述有關(guān)的信息后，保存后，即可單獨(dú)添加賬號(hào)；

賬號(hào)修改方法：選擇具體某個(gè)學(xué)生賬號(hào)，點(diǎn)擊修改，打開對(duì)話列表，在需要修改的信息上，修改對(duì)應(yīng)的內(nèi)容后，點(diǎn)擊保存后，即可完成修改或更正；

賬號(hào)刪除方法 1：選擇具體某個(gè)學(xué)生賬號(hào)，點(diǎn)擊刪除，彈出警示提示窗口，當(dāng)教師用戶再點(diǎn)擊確認(rèn)刪除后，刪除該賬號(hào)信息；

賬號(hào)刪除方法 2：批量刪除賬號(hào)，選擇批量刪除賬號(hào)，選擇具體的賬號(hào)前的勾選框，點(diǎn)擊批量刪除，彈出警示提示窗口，當(dāng)教師用戶再點(diǎn)擊確認(rèn)刪除后，批量刪除該賬號(hào)信息；

5、實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理：教師端軟件登錄后，選擇實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理，選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，會(huì)有以下幾種選項(xiàng)：

（1）、選擇已收到的報(bào)告：已收到的報(bào)告標(biāo)題為學(xué)生姓名，如果該學(xué)生的報(bào)告已經(jīng)批閱，則只顯示學(xué)生姓名，如果該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告還沒有批閱，則在學(xué)生姓名上顯示“新”的標(biāo)注字樣；

教師打開實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，具有書寫評(píng)語(yǔ)、評(píng)分打分框、報(bào)告下載、 批閱完成等操作功能。

（2）、選擇未收到報(bào)告的同學(xué)名單：顯示沒有提交報(bào)告的學(xué)生列表，該列表依據(jù)的數(shù)據(jù)為“教師實(shí)驗(yàn)排課”的設(shè)置的錄入數(shù)據(jù)；

? 服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件

服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)軟件是學(xué)生端軟件-硬件設(shè)備數(shù)據(jù)交換的橋梁，該軟件只要安裝成功后，可以當(dāng)硬件系統(tǒng)開機(jī)后，既可以自動(dòng)后臺(tái)運(yùn)行，直到設(shè)備關(guān)閉電源為止，當(dāng)然，也可以選擇手動(dòng)啟動(dòng)模式，不隨計(jì)算機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)而啟動(dòng)。

數(shù)據(jù)軟件的管理，是通過教師端軟件完成，教師端軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件是在同在一個(gè)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行操作的，也可以通過 IP 地址選擇目標(biāo)的服務(wù)器的 IP 地址進(jìn)行遠(yuǎn)程登錄，完成教師端軟件對(duì)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的設(shè)置和操作。

四、可以完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

A、典型電力電子器件實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一 MOSFET 的特性、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)二 IGBT 的特性、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)實(shí)驗(yàn)

B、AC-DC 變換技術(shù)

實(shí)驗(yàn)一 單相半波整流電路

實(shí)驗(yàn)二 單相晶閘管橋式整流電路

實(shí)驗(yàn)三 三相晶閘管橋式整流電路

C、DC-DC 變換技術(shù)

實(shí)驗(yàn)一 Buck 降壓式變換電路

實(shí)驗(yàn)二 Boost 升壓式變換電路

實(shí)驗(yàn)三 全橋 DC-DC 變換電路

D、DC-AC 變換技術(shù)

實(shí)驗(yàn)一 單相 SPWM 電壓型逆變電路

五、功能及特色

特色：虛實(shí)結(jié)合，真實(shí)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程線上線下實(shí)驗(yàn)！

六、產(chǎn)品規(guī)格尺寸及供電

電力電子遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)主機(jī)尺寸：48.5cm * 32.5cm * 22cm；

電源控制系統(tǒng)尺寸及供電：48.5cm * 32.5cm * 20，三相四線380V供電；

功率負(fù)載尺寸：650px * 450px * 300px；