基(ji)于(yu)PXI控制器的(de)電(dian)梯曳引機檢測方(fang)案，既能(neng)提高(gao)系統的(de)自(zi)動化程(cheng)度，又(you)能(neng)充分利用(yong)計算機的(de)運算、處(chu)理、儲存(cun)優勢(shi)，解決人工(gong)(gong)管理繁雜(za)問題。給電(dian)梯曳引機檢測工(gong)(gong)作帶來極大的(de)擴(kuo)展性(xing)，降(jiang)低(di)了(le)測試成本。

測試系統結構

從整體(ti)功能(neng)上可將測(ce)試系(xi)統(tong)(tong)分為測(ce)量(liang)系(xi)統(tong)(tong)和(he)控制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)2部分。測(ce)試系(xi)統(tong)(tong)的結構組成如(ru)圖

測(ce)(ce)量(liang)(liang)系(xi)(xi)統以(yi)虛擬儀器(qi)(qi)技(ji)術(shu)為核心(xin)，由PXI控制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)、采集卡和(he)(he)互感器(qi)(qi)組成(cheng)，主要完成(cheng)測(ce)(ce)試(shi)(shi)過(guo)程的信(xin)號測(ce)(ce)量(liang)(liang)、數據(ju)(ju)處理(li)等(deng)功能(neng)；控制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統由PLC、負(fu)載(zai)(zai)試(shi)(shi)驗(yan)臺(tai)子(zi)(zi)(zi)模(mo)塊(kuai)、脈(mo)動試(shi)(shi)驗(yan)臺(tai)子(zi)(zi)(zi)模(mo)塊(kuai)以(yi)及擴(kuo)展子(zi)(zi)(zi)模(mo)塊(kuai)組成(cheng)，主要完成(cheng)設(she)備(bei)狀態監視、設(she)備(bei)控制(zhi)(zhi)等(deng)功能(neng)。負(fu)載(zai)(zai)試(shi)(shi)驗(yan)臺(tai)子(zi)(zi)(zi)模(mo)塊(kuai)完成(cheng)曳(ye)引機(ji)的空載(zai)(zai)、負(fu)載(zai)(zai)、過(guo)負(fu)載(zai)(zai)、溫升(sheng)、失步檢測(ce)(ce)；脈(mo)動試(shi)(shi)驗(yan)臺(tai)子(zi)(zi)(zi)模(mo)塊(kuai)完成(cheng)曳(ye)引機(ji)的反電動勢諧波(bo)分(fen)析、脈(mo)動力矩分(fen)析、制(zhi)(zhi)動器(qi)(qi)制(zhi)(zhi)動性能(neng)檢測(ce)(ce)；當上(shang)述兩個(ge)子(zi)(zi)(zi)模(mo)塊(kuai)不能(neng)滿足(zu)測(ce)(ce)試(shi)(shi)需求(qiu)時，可開(kai)發一個(ge)或多個(ge)新的測(ce)(ce)試(shi)(shi)子(zi)(zi)(zi)模(mo)塊(kuai)，添(tian)加到擴(kuo)展子(zi)(zi)(zi)模(mo)塊(kuai)。測(ce)(ce)試(shi)(shi)系(xi)(xi)統以(yi)PXI控制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)作為上(shang)位機(ji)，上(shang)位機(ji)通(tong)過(guo)OPC通(tong)訊完成(cheng)對(dui)PLC的監視和(he)(he)控制(zhi)(zhi)。由PLC控制(zhi)(zhi)測(ce)(ce)試(shi)(shi)子(zi)(zi)(zi)模(mo)塊(kuai)對(dui)被測(ce)(ce)曳(ye)引機(ji)進(jin)行測(ce)(ce)試(shi)(shi)，測(ce)(ce)試(shi)(shi)數據(ju)(ju)由傳(chuan)感器(qi)(qi)送到采集卡，采集卡通(tong)過(guo)PXI總線(xian)將(jiang)數據(ju)(ju)傳(chuan)給上(shang)位機(ji)，上(shang)位機(ji)完成(cheng)數據(ju)(ju)處理(li)和(he)(he)存儲，并自動生成(cheng)實(shi)驗(yan)報(bao)告(gao)。

測試系統的硬件設計

根據測(ce)試系統(tong)結構，分別(bie)設計各(ge)個部分的(de)硬件，設計的(de)硬件滿(man)足5kW~45kW曳引機的(de)測(ce)試要求。

上位機硬件設計

系(xi)統(tong)(tong)上位機采用(yong)(yong)PXI總線，并引用(yong)(yong)PXI嵌入(ru)式控制(zhi)器和(he)PXI測量設備(bei)。硬件采用(yong)(yong)基于PXI總線功能強大的模塊化虛擬儀(yi)器，充分發揮了(le)PXI總線的優勢。本文(wen)采用(yong)(yong)凌華(hua)的PXI．3950控制(zhi)器和(he)PXIS。2508機箱。PXI-3950是(shi)專為PXI平(ping)臺(tai)混合測試系(xi)統(tong)(tong)而設計(ji)研發的PxIT嵌入(ru)式控制(zhi)器，采用(yong)(yong)Intel~Pentium~M或(huo)Intel~CoreTM2Duo處理器，能夠為各(ge)種測試和(he)測量應(ying)用(yong)(yong)提(ti)供穩固(gu)的操作環境；PXIS．2508機箱可以兼(jian)容PXI和(he)CompactPCI規(gui)范，提(ti)供1個系(xi)統(tong)(tong)槽和(he)7個外設槽來滿足(zu)系(xi)統(tong)(tong)隨時擴展的測試需求。

數據采集硬件設計

對于不同(tong)類型的(de)信號需(xu)要使(shi)用不同(tong)性(xing)能的(de)采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)(ka)，基于曳引機測試(shi)(shi)的(de)信號需(xu)求，選取凌華PXI．2022采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)(ka)。采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)(ka)提供(gong)了(le)8／16通道(dao)差分輸入(ru)，16位A／D轉(zhuan)換器(qi)，采(cai)(cai)樣速率可達250kHz，可滿(man)足測試(shi)(shi)系統模擬量采(cai)(cai)集(ji)需(xu)求；采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)(ka)提供(gong)2通道(dao)32位計數(shu)器(qi)可滿(man)足測試(shi)(shi)系統脈沖信號采(cai)(cai)集(ji)需(xu)求。在多采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)(ka)的(de)應用場(chang)合，可通過PXI總線(xian)觸發實(shi)現多卡(ka)(ka)同(tong)步采(cai)(cai)集(ji)，使(shi)系統的(de)應用極具靈活性(xing)。凌華還提供(gong)了(le)32位LabVⅢW驅動程序，將PXI數(shu)據采(cai)(cai)集(ji)卡(ka)(ka)與LabVIEW軟件開發平(ping)臺(tai)結合在一起。

負載試驗臺子模塊硬件設計

負載試驗臺硬件為交直流電機對拖系統，結構如圖

一般曳引(yin)機(ji)額定轉速(su)都小于255r／min，若(ruo)要通(tong)過(guo)高轉速(su)的直(zhi)(zhi)流機(ji)模擬(ni)負載，必須為對拖系統配置變速(su)箱(xiang)。被測曳引(yin)機(ji)通(tong)過(guo)矢量(liang)控制型變頻器驅(qu)動(dong)，直(zhi)(zhi)流電機(ji)通(tong)過(guo)四象限運行的直(zhi)(zhi)流驅(qu)動(dong)器驅(qu)動(dong)。

負(fu)載(zai)試驗臺(tai)工作原理(li)：試驗中直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)(ji)為被測機(ji)(ji)的動(dong)力輸出提(ti)供負(fu)載(zai)，并吸收被測機(ji)(ji)的機(ji)(ji)械能(neng)量，直(zhi)流(liu)驅動(dong)器通過(guo)控制(zhi)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)(ji)的上網電(dian)流(liu)控制(zhi)被測機(ji)(ji)的扭矩，實現被測機(ji)(ji)的負(fu)載(zai)、過(guo)負(fu)載(zai)、溫升、失步性能(neng)的測量。

脈動試驗臺子模塊硬件設計

脈動(dong)試驗臺子模塊是以曳(ye)(ye)引機(ji)作為原動(dong)機(ji)直接拖動(dong)被(bei)測曳(ye)(ye)引機(ji)，結構如(ru)圖

曳(ye)(ye)引機(ji)(ji)通過矢量控制型變(bian)頻器驅動，被(bei)測(ce)曳(ye)(ye)引機(ji)(ji)為從動機(ji)(ji)。為滿足(zu)反電勢(shi)和脈動力矩測(ce)量的范圍需求(qiu)，試(shi)驗中(zhong)被(bei)測(ce)曳(ye)(ye)引機(ji)(ji)轉速和功率必須(xu)要小于等于曳(ye)(ye)引機(ji)(ji)的轉速和功率。

脈動(dong)試驗(yan)臺工作原理：反(fan)電動(dong)勢諧(xie)(xie)波(bo)分(fen)析試驗(yan)中(zhong)(zhong)(zhong)變(bian)頻器(qi)為(wei)速度(du)模式，曳引(yin)(yin)機(ji)(ji)為(wei)被(bei)(bei)(bei)測(ce)曳引(yin)(yin)機(ji)(ji)提(ti)供均(jun)勻的(de)轉(zhuan)速，測(ce)量(liang)系(xi)統則(ze)自動(dong)測(ce)量(liang)被(bei)(bei)(bei)測(ce)曳引(yin)(yin)機(ji)(ji)進線繞組端電壓及諧(xie)(xie)波(bo)分(fen)量(liang)；脈動(dong)力(li)矩(ju)試驗(yan)中(zhong)(zhong)(zhong)曳引(yin)(yin)機(ji)(ji)調節自身的(de)輸出(chu)轉(zhuan)矩(ju)，并(bing)為(wei)被(bei)(bei)(bei)測(ce)曳引(yin)(yin)機(ji)(ji)提(ti)供小(xiao)于40r／min的(de)轉(zhuan)速，同時(shi)測(ce)量(liang)系(xi)統自動(dong)記錄(lu)轉(zhuan)軸上(shang)轉(zhuan)矩(ju)的(de)波(bo)形；制動(dong)器(qi)性(xing)能試驗(yan)中(zhong)(zhong)(zhong)制動(dong)器(qi)抱閘，再由(you)曳引(yin)(yin)機(ji)(ji)拖動(dong)被(bei)(bei)(bei)測(ce)曳引(yin)(yin)機(ji)(ji)進行旋轉(zhuan)，同時(shi)測(ce)量(liang)系(xi)統自動(dong)記錄(lu)轉(zhuan)軸上(shang)的(de)波(bo)形，并(bing)計算靜摩擦力(li)和動(dong)摩擦力(li)的(de)大(da)小(xiao)。

測試系統軟件設計

測(ce)試(shi)系統軟(ruan)件(jian)主要完成控制(zhi)系統和(he)測(ce)量系統的人(ren)機(ji)界面的開發，具體開發的軟(ruan)件(jian)功能如圖

測試系(xi)統軟件在LabVIEW平臺上進行(xing)二次開發(fa)設(she)(she)計，運用(yong)LabVIEW模(mo)塊化設(she)(she)計的(de)思想(xiang)，依據系(xi)統軟件功(gong)能(neng)劃分為相對(dui)獨立的(de)功(gong)能(neng)模(mo)塊，繼而對(dui)各(ge)功(gong)能(neng)模(mo)塊進行(xing)開發(fa)設(she)(she)計。

測試系統軟件采用順序流程結構設計，工(gong)作流程圖如圖

程(cheng)序(xu)(xu)首先初始(shi)化運行各功能模(mo)塊，并通(tong)過NI OPC Server和PLC建立通(tong)訊(xun)，各功能模(mo)塊處(chu)于(yu)就緒狀態；然后(hou)由用(yong)戶(hu)選擇曳引(yin)(yin)機規(gui)格，程(cheng)序(xu)(xu)則調用(yong)該規(gui)格參數并發送(song)到下位機，如往(wang)變頻器中設置被曳引(yin)(yin)機的(de)額定電流、額定電壓、額定功率、電機極對數等參數；再(zai)由用(yong)戶(hu)選擇試(shi)驗臺(tai)及測(ce)試(shi)項目，程(cheng)序(xu)(xu)則調用(yong)不同(tong)的(de)試(shi)驗功能模(mo)塊，之后(hou)程(cheng)序(xu)(xu)判(pan)斷是(shi)否開(kai)始(shi)測(ce)試(shi)；測(ce)試(shi)開(kai)始(shi)以后(hou)，程(cheng)序(xu)(xu)控制(zhi)下位機開(kai)啟設備，同(tong)時測(ce)量系統(tong)開(kai)始(shi)測(ce)量試(shi)驗信號(hao)并對數據進行處(chu)理、保存直至測(ce)試(shi)結束。

測試系統驗證

為驗(yan)證測(ce)(ce)試(shi)系統的(de)準確性(xing)，對曳引機進(jin)(jin)行了(le)負載(zai)性(xing)能測(ce)(ce)試(shi)，將(jiang)得(de)到的(de)數據與日本橫河WT3000功率分析(xi)儀測(ce)(ce)得(de)的(de)數據進(jin)(jin)行比較。

實驗儀器

采用(yong)橫(heng)河WT3000高精度功率分析儀(yi)、日置(zhi)電流互感器和品(pin)致電壓(ya)互感器作為實驗(yan)測量儀(yi)器。

實驗過程

由用戶選擇(ze)曳引機(ji)規格和試(shi)驗(yan)測試(shi)項目，測試(shi)開(kai)始。軟件給下位機(ji)發送試(shi)驗(yan)開(kai)始指(zhi)令(ling)，下位機(ji)通過(guo)系統(tong)反饋的實際轉矩(ju)來(lai)調節被(bei)測曳引機(ji)的負(fu)載。當(dang)上位機(ji)收到數據采集指(zhi)令(ling)后，系統(tong)自動采集數據，與此同時人工(gong)打印WT3000的測量數據。

實驗結果

實驗結果如圖

圖中LV為(wei)測(ce)試(shi)系統測(ce)量結果(guo)；WT3000為(wei)橫河儀器測(ce)量結果(guo)。從(cong)圖可以(yi)看出，兩種測(ce)試(shi)方法(fa)獲得(de)的電流(liu)、電壓、功(gong)率(lv)功(gong)率(lv)因素和(he)輸入功(gong)率(lv)數據誤差都很小，說(shuo)明測(ce)試(shi)系統準確性(xing)比較高。

測(ce)試(shi)(shi)系(xi)統(tong)以(yi)虛(xu)擬儀器技術為核心(xin)，通過軟硬件(jian)的(de)無縫集(ji)成，以(yi)合理的(de)配置實(shi)現(xian)了(le)曳引(yin)機各項性(xing)(xing)能測(ce)試(shi)(shi)要求。經實(shi)際(ji)應用(yong)表(biao)明該系(xi)統(tong)在測(ce)試(shi)(shi)效率、測(ce)試(shi)(shi)精度、靈(ling)活性(xing)(xing)、可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)等方面(mian)具有優越性(xing)(xing)，解決了(le)傳統(tong)測(ce)試(shi)(shi)方法存在的(de)人為誤差(cha)和工作效率低等問(wen)題。同時(shi)該測(ce)試(shi)(shi)系(xi)統(tong)采用(yong)模塊化設計可(ke)以(yi)方便地進行軟硬件(jian)的(de)擴(kuo)(kuo)展。除(chu)現(xian)有的(de)兩個(ge)測(ce)試(shi)(shi)功能子模塊以(yi)外，還可(ke)根據實(shi)際(ji)需要，開發出新(xin)的(de)擴(kuo)(kuo)展模塊，充分體現(xian)了(le)靈(ling)活性(xing)(xing)和可(ke)擴(kuo)(kuo)展性(xing)(xing)的(de)特點。該測(ce)試(shi)(shi)系(xi)統(tong)為曳引(yin)機性(xing)(xing)能測(ce)試(shi)(shi)提供可(ke)靠(kao)的(de)技術支撐(cheng)，在實(shi)際(ji)應用(yong)中有較(jiao)高(gao)的(de)參考價(jia)值。

PCBA加工產能

制造能力	PCBA服務	設備清單
4條SMT生產線	電路板類型（盲埋孔、阻抗、厚銅、HDI）	Fuji CP8 Series SMT貼片機
2條DIP插件生產線	工藝類別（SMT/DIP）	全自動錫膏印刷機
0201元件貼裝	ICT測試	10溫區回流焊
0.25mm BGA	FCT功能測試	AOI光學檢測儀
SMT 400萬點/日	BIT老化測試	波峰焊（有鉛、無鉛）
DIP 100萬點/日	Box Building成品組裝	ICT測試工作臺

PCBA工藝能力

項目			批量加工	打樣
PCBA加工SMT工藝能力	長*寬	最小尺寸	50*30
		最大尺寸	150*350	最大邊長低于800mm
	厚度	最低厚度	0.8
		最高厚度	5
PCBA加工DIP工藝能力	長*寬	最小尺寸	50*30
		最大尺寸	500*350	最大邊長低于1000mm
	厚度	最低厚度	0.8
		最高厚度	5
PCBA貼片加工元件規格	規格大小	最小規格	0603（0201） 0402（）
		最大尺寸	45*45	68*68
		元件厚度	25.4
	QFP封裝	最小腳距	0.4	0.3
	BGA封裝	最小腳距	0.5	0.3

PCBA交期說明

項目	加工數量
	少于100件	100-1000件	多于1000件
交期	少于3天	少于5天	3天開始交貨
備注	SMT快件最快8小時交付； 合格率保證在(zai)99%以上； 交期計算從客戶資(zi)料(liao)、物料(liao)確認完畢后開始計算