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(dòng)裝置中，以進(jìn)行生產(chǎn)機(jī)械的變頻調(diào)速控制，通過(guò)滿足其生產(chǎn)要求，從而促進(jìn)整個(gè)機(jī)械生產(chǎn)能力和水平的創(chuàng)新提升。由于變頻器進(jìn)行傳動(dòng)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(jiǎn)單等，因此，采用變頻器進(jìn)行傳動(dòng)調(diào)速能夠有效降低其生產(chǎn)成本，促進(jìn)生產(chǎn)效益提升。值得注意的是，變頻器在傳動(dòng)調(diào)速應(yīng)用中，為確保其性能優(yōu)勢(shì)的充分發(fā)揮需要對(duì)其開(kāi)展相應(yīng)的性能檢查與測(cè)試，其中以變頻器的電氣性能與機(jī)械性能測(cè)試為主，而變頻器測(cè)試系統(tǒng)就是針對(duì)變頻器性能進(jìn)行測(cè)試檢驗(yàn)的重要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。下文將結(jié)合變頻器測(cè)試系統(tǒng)的檢測(cè)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(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。

一、變頻器測(cè)試系統(tǒng)及其現(xiàn)狀分析

變頻器測(cè)試系統(tǒng)主要用于變頻器性能檢查和測(cè)試，從而對(duì)其在生產(chǎn)機(jī)械變頻調(diào)速應(yīng)用的可靠性以及有關(guān)性能作用進(jìn)行保障。變頻器測(cè)試以其電氣性能和機(jī)械性能為主，變頻器測(cè)試系統(tǒng)的早期設(shè)計(jì)是利用模擬表以及數(shù)字表針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的各種參量進(jìn)行測(cè)試記錄，然后通過(guò)人工參數(shù)計(jì)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(shí)現(xiàn)變頻器性能評(píng)價(jià)，并為其相關(guān)措施制定提供參考。值得注意的是，這種測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行方式在實(shí)際測(cè)試中，會(huì)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(cè)試結(jié)果誤差發(fā)生，同時(shí)增加測(cè)試的周期，造成測(cè)試質(zhì)量和效率低下。針對(duì)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(cè)技術(shù)的變頻器測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，在對(duì)傳統(tǒng)變頻器測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試應(yīng)用局限性克服基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)計(jì)算、儀器設(shè)備硬件測(cè)量、控制等功能，對(duì)變頻器性能測(cè)試的質(zhì)量和效果進(jìn)行改進(jìn)提升，以達(dá)到較好的測(cè)試運(yùn)行目的。

二、基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測(cè)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(cè)控技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，它是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬儀器在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的接入實(shí)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(gè)部分，其中，硬件組成包含計(jì)算機(jī)以及I/O接口設(shè)備等，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的總線設(shè)計(jì)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(chǎng)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(jì)應(yīng)用最為廣泛，并且其經(jīng)濟(jì)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(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，主要包含應(yīng)用程序和I/O接口儀器驅(qū)動(dòng)程序兩個(gè)部分，其中，以VI公司開(kāi)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(guó)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(cè)試系統(tǒng)分析

針對(duì)上述對(duì)變頻器測(cè)試系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的分析，在進(jìn)行基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其主要目的是通過(guò)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的關(guān)鍵功能參數(shù)測(cè)試，以對(duì)其質(zhì)量和功能進(jìn)行評(píng)價(jià)判斷，同時(shí)通過(guò)對(duì)變頻器運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)電壓以及電流、速度等監(jiān)測(cè)，在對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)情況判斷，并將監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)向網(wǎng)絡(luò)傳輸以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，從而針對(duì)變頻器設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行控制及管理建議提供，以促進(jìn)其自動(dòng)化水平提升，同時(shí)確保變頻器設(shè)備運(yùn)行的可靠性。其中，該網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器變頻器測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包含四個(gè)結(jié)構(gòu)層，即被測(cè)設(shè)備層、儀器層以及網(wǎng)絡(luò)通信層、客戶層。被測(cè)設(shè)備層主要對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行直接關(guān)聯(lián)；而儀器層負(fù)責(zé)為整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)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(chǎng)儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程通信通道提供為主；客戶層則能夠?yàn)橛脩籼峁?shù)據(jù)瀏覽以及遠(yuǎn)程儀器控制功能。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還采用了多參量多通道測(cè)試技術(shù)實(shí)現(xiàn)變頻器狀態(tài)監(jiān)測(cè)滿足，并利用Web遠(yuǎn)程傳感器功能進(jìn)行測(cè)量實(shí)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)建與測(cè)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(cè)試系統(tǒng)中，其采用以太網(wǎng)進(jìn)行儀器以及儀器與計(jì)算機(jī)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(diǎn)與計(jì)算機(jī)相互獨(dú)立，并且能夠在以太網(wǎng)的任意一點(diǎn)進(jìn)行自由接入和訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)通信鏈接中也是以以太網(wǎng)形式進(jìn)行連接，能夠真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，并滿足其開(kāi)放性需求。根據(jù)上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其在進(jìn)行變頻器測(cè)試應(yīng)用中，主要針對(duì)變頻器的輸入和輸出電壓、電流、功率進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)對(duì)變頻器過(guò)壓、過(guò)流和額定加載情況進(jìn)行檢測(cè)，在上述檢測(cè)基礎(chǔ)上，還能夠通過(guò)E-mail報(bào)警功能，針對(duì)檢測(cè)參數(shù)異常情況以最快速度進(jìn)行通知報(bào)警，從而促進(jìn)基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測(cè)試系統(tǒng)安全性與可靠性提升。

三、結(jié)束語(yǔ)

總之，對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的變頻器測(cè)試系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究，有利于促進(jìn)其在實(shí)際中推廣應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)變頻器性能的有效監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量及效果進(jìn)行保障。