LabVIEW開(kāi)發(fā)起動(dòng)發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)LabVIEW開(kāi)發(fā)起動(dòng)發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)

本質(zhì)上，起動(dòng)發(fā)電機(jī)能帶動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)快速旋轉(zhuǎn)以點(diǎn)燃燃料，而在飛機(jī)起動(dòng)之后，發(fā)動(dòng)機(jī)就作為發(fā)電機(jī)來(lái)為電氣系統(tǒng)提供直流供電。

起動(dòng)發(fā)電機(jī)是在發(fā)電機(jī)和起動(dòng)器兩種不同模式下進(jìn)行測(cè)試，以檢測(cè)在不同負(fù)載條件下的性能。兩種模式均有普通控制臺(tái)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（Data acquisition system, DAS），用來(lái)控制、檢測(cè)和存儲(chǔ)所需參數(shù)。

發(fā)電機(jī)模式

在該模式下，所使用設(shè)備包括變頻驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)、交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)齒輪箱、扭矩傳感器、花鍵軸和冷卻風(fēng)機(jī)。交流電機(jī)和步進(jìn)齒輪箱是安裝在一塊低碳鋼底板上。該裝置安裝在一個(gè)底座/應(yīng)力釋放的低碳鋼結(jié)構(gòu)上。齒輪箱輸出至花鍵軸是與發(fā)電機(jī)相配合的。

在操作過(guò)程中，發(fā)電機(jī)是由交流電機(jī)以及相連的1：10的步進(jìn)齒輪箱所驅(qū)動(dòng)的。發(fā)電機(jī)法蘭安裝了空心軸扭矩傳感器，然后扭矩傳感器安裝在步進(jìn)齒輪箱上。交流電機(jī)轉(zhuǎn)速是通過(guò)一個(gè)閉環(huán)磁通矢量驅(qū)動(dòng)器控制的。在每一步加載開(kāi)始時(shí)，利用每步電阻負(fù)載組合和0.3s的瞬間負(fù)載，發(fā)電機(jī)可在每一步以不同速度的完成加載。

起動(dòng)機(jī)模式

在該模式下，所使用設(shè)備包括粉末測(cè)功機(jī)、轉(zhuǎn)接板、安裝墊片和花鍵軸。粉末測(cè)功機(jī)安裝在低碳鋼底板上。起動(dòng)發(fā)電機(jī)安裝在反應(yīng)式空心軸扭矩傳感器上。起動(dòng)發(fā)電機(jī)的供電來(lái)自一個(gè)zui大電流為4000A和zui大電壓為24V的直流電源。另外有一個(gè)30V/20A的獨(dú)立現(xiàn)場(chǎng)供電電源用于磁場(chǎng)線圈激勵(lì)。

起動(dòng)發(fā)電機(jī)能在手動(dòng)或自動(dòng)模式下進(jìn)行檢測(cè)。自動(dòng)模式中，CompactRIO數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)掌控整個(gè)測(cè)試過(guò)程。在手動(dòng)模式中，用戶能按順序在控制臺(tái)上可用輸入端執(zhí)行適當(dāng)操作控制測(cè)試。控制臺(tái)用于獲取所有操作指令。測(cè)試輸入量如發(fā)電機(jī)速度、負(fù)載和起動(dòng)機(jī)扭矩是從個(gè)人電腦輸入的?？刂票P(pán)由電位器、選擇開(kāi)關(guān)、照明按鈕、急停和復(fù)位按鈕等能獲取操作指令的部件組成。

發(fā)電機(jī)模式中的自動(dòng)模式操作

在發(fā)電機(jī)模式中，自動(dòng)模式有用戶可編程項(xiàng)，可以對(duì)發(fā)電機(jī)速度、負(fù)載/空載時(shí)間和產(chǎn)生電壓等功能進(jìn)行設(shè)置。該系統(tǒng)建立了包括驅(qū)動(dòng)器上的開(kāi)關(guān)、風(fēng)機(jī)馬達(dá)、潤(rùn)滑油泵的試驗(yàn)條件。一旦建立初始條件，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過(guò)磁通矢量驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生適當(dāng)?shù)哪M輸出電壓來(lái)完成設(shè)置的。該系統(tǒng)通過(guò)勵(lì)磁和數(shù)字PI控制器調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓。

比例積分(Proportional integral, PI)控制器是在FPGA上實(shí)現(xiàn)的。由于存在生成電壓和負(fù)載的非線性現(xiàn)象，必須要建立工作點(diǎn)附近的分段線性系統(tǒng)。該系統(tǒng)在適當(dāng)負(fù)載下采用增益調(diào)度，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的電壓控制。一旦發(fā)電機(jī)達(dá)到額定電壓，發(fā)電機(jī)將通過(guò)輔助接觸器加載。發(fā)電機(jī)將進(jìn)行6次載荷的動(dòng)態(tài)加載，每次持續(xù)60s。每次包括在每步開(kāi)始時(shí)持續(xù)300ms的超負(fù)荷應(yīng)用。利用CompactRIO實(shí)時(shí)控制器，我們能提供精確可控的持續(xù)加載時(shí)間。

LabVIEW 和CompactRIO幫助我們解決時(shí)間和經(jīng)濟(jì)效益上的問(wèn)題。該發(fā)電機(jī)在測(cè)試模式下使用250kW的再生向量驅(qū)動(dòng)器為交流電機(jī)供電，這將產(chǎn)生幾米遠(yuǎn)的EMC噪聲。即使正確屏蔽和接地信號(hào)電纜也不能阻止噪聲對(duì)信號(hào)電纜的干擾。整車(chē)的電磁屏蔽太過(guò)昂貴，購(gòu)買(mǎi)和實(shí)施起來(lái)也費(fèi)時(shí)。

幸虧有了LabVIEW，軟件中的中值濾波可以解決EMC噪聲問(wèn)題。中值濾波有很大優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼪](méi)改變系統(tǒng)從終端到終端的傳輸功能，這對(duì)任何動(dòng)態(tài)測(cè)試而言是至關(guān)重要的。

起動(dòng)器模式中的自動(dòng)模式操作

在起動(dòng)機(jī)模式中，自動(dòng)模式測(cè)試完成五個(gè)起動(dòng)指令。起動(dòng)機(jī)用一系列電機(jī)啟動(dòng)指令來(lái)測(cè)試。系統(tǒng)通過(guò)與測(cè)功機(jī)通信設(shè)置所需的扭矩，使用CompactRIO模擬輸出模塊在遠(yuǎn)程供電電源上設(shè)置適當(dāng)?shù)碾妷?。系統(tǒng)建立起需要的初始環(huán)境條件(例如測(cè)功機(jī)的供水和起動(dòng)機(jī)的冷卻供風(fēng)等)之后開(kāi)始實(shí)際的測(cè)試。

用戶可在任何執(zhí)行點(diǎn)通過(guò)緊急停止按鈕中止測(cè)試。用戶可通過(guò)按復(fù)位按鈕將系統(tǒng)恢復(fù)至zui初狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)處理三個(gè)數(shù)字PID控制器，一個(gè)用來(lái)控制發(fā)電機(jī)電壓、一個(gè)用來(lái)控制發(fā)電機(jī)設(shè)備的電機(jī)轉(zhuǎn)速、zui后一個(gè)是用來(lái)控制起動(dòng)機(jī)設(shè)備的扭矩。控制器需調(diào)整為略小于臨界阻尼響應(yīng)。

手動(dòng)模式操作

在手動(dòng)模式中，操作人員通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)、按鈕和電位器執(zhí)行所有指令。用戶在手動(dòng)模式中能持續(xù)加載發(fā)電機(jī)。軟件能讀入所有模擬和數(shù)字輸入，并且能夠根據(jù)用戶輸入（按按鈕和撥選擇開(kāi)關(guān)）和聯(lián)動(dòng)來(lái)更新數(shù)字和模擬輸出。測(cè)試序列和操作聯(lián)動(dòng)，均可在軟件中實(shí)現(xiàn)。該實(shí)施可避免使用外部繼電器邏輯控制。

結(jié)論

利用CompactRIO和LabVIEW，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)靈活、耐用、經(jīng)濟(jì)的自動(dòng)化起動(dòng)發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)?；贚abVIEW的系統(tǒng)，在模擬信號(hào)處理和圖形用戶界面方面，比基于PLC的系統(tǒng)更有優(yōu)勢(shì)。

    我們開(kāi)業(yè)語(yǔ)言以LabVIEW為主，在硬件選型方面也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)我們也具備獨(dú)立的硬件開(kāi)發(fā)及機(jī)械設(shè)計(jì)與加工能力，可以制作、加工非標(biāo)設(shè)備，滿足個(gè)性化的需求。"術(shù)業(yè)有專攻"，每個(gè)人都有自己zui擅長(zhǎng)的領(lǐng)域。把這些工作交給我們，使您有精力做科研，這應(yīng)該是一個(gè)雙贏的局面。

服務(wù)領(lǐng)域涵蓋：

   LabVIEW 編程 開(kāi)發(fā)

     LabVIEW作為圖形化編程語(yǔ)言，近幾年發(fā)展迅速，它具備開(kāi)發(fā)快、可靠性高等特點(diǎn)，非常適合測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用。在該領(lǐng)域我們已經(jīng)有十年的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，合作用戶涉及科研、國(guó)防、外企、大中小型各類企業(yè)。服務(wù)領(lǐng)域遍布自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)眾多領(lǐng)域，包括航空航天、汽車(chē)產(chǎn)品測(cè)試、工業(yè)自動(dòng)化、故障診斷、圖像處理等。

   非標(biāo)設(shè)備研制

    在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，購(gòu)買(mǎi)不到的配件、電路板等產(chǎn)品，我們也可以進(jìn)行研制開(kāi)發(fā)，為您提供一站式的服務(wù)。

   系統(tǒng)集成

為自動(dòng)化測(cè)試提供完整的解決方案。我們從設(shè)備選擇、采購(gòu)、安裝、調(diào)試、控制、到配套產(chǎn)品的研制，涵蓋您科研生產(chǎn)的全過(guò)程。讓您全身心的投入到核心工作中來(lái)，減輕您的工作壓力，提升工作效率。

   產(chǎn)品合作開(kāi)發(fā)

    如果您那有具有市場(chǎng)潛力的好產(chǎn)品、好創(chuàng)意，我們也愿意與您一起合作開(kāi)發(fā)。在這方面我們也具備了一定的基礎(chǔ)，例如工業(yè)*/呼吸模擬器/人工肺，勞保測(cè)試產(chǎn)品"防塵測(cè)試儀"已經(jīng)成功推向了市場(chǎng)。成熟的技術(shù)+有潛力的市場(chǎng)，一直是我們追求的目標(biāo)。如果您有好的創(chuàng)意，或者現(xiàn)有的產(chǎn)品需要升級(jí)推廣，也歡迎與我們。

      王