微機(jī)控制的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)特性測(cè)試系統(tǒng)
曾 捷 吳 凱 張寶琦(西安交通大學(xué) 710049)
1 引 言
電機(jī)特性的微機(jī)測(cè)試裝置，往往安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中使用，對(duì)測(cè)試裝置的抗干擾能力和運(yùn)行的可靠性提出了較高的要求。為此，研制了以單片微機(jī)為各測(cè)量項(xiàng)目的子機(jī)（下位機(jī)），PC微機(jī)為主機(jī)（上位機(jī)）的雙機(jī)聯(lián)合的微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合了單片微機(jī)抗干擾能力強(qiáng)和PC微機(jī)運(yùn)算能力強(qiáng)、存貯容量大、適用于文件管理等方面的優(yōu)點(diǎn)，使系統(tǒng)功能強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
2.1原理框圖
如圖1所示，單片微機(jī)通過擴(kuò)展的各相應(yīng)接口電路，應(yīng)完成測(cè)量、控制、顯示、報(bào)警、向PC主機(jī)傳送數(shù)據(jù)等主要的測(cè)試任務(wù)。PC主機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、曲線擬合、打印試驗(yàn)報(bào)告、繪制特性曲線、電機(jī)檔案管理、向單片機(jī)傳送測(cè)試程序等任務(wù)。
2.2電量的測(cè)量
根據(jù)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，感應(yīng)電機(jī)試驗(yàn)測(cè)量的輸入電量為二相線電壓UAB、U BC，三相線電流IA.二相功率PAB-A.PCB-C。電流、電壓信號(hào)送至A/D接口，在一個(gè)周期內(nèi)單片微機(jī)對(duì)其波形進(jìn)行等時(shí)間間隔采集N個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)值，然后按離散化公式算出電流、電壓的有效值和功率的平均值，即
為了防止電機(jī)電源頻率波動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響，系統(tǒng)采用與電源頻率同步的采樣方法，使電量的測(cè)量精度提高到0.5級(jí)以上。
由于采用了波形快速采樣法測(cè)量電量，省去了通常使用的昂貴的交流電流、電壓、功率變送器，使系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠、維護(hù)方便，且測(cè)量精度不受蠻送器精度的限制．
2.3被試電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制
系統(tǒng)設(shè)有開關(guān)量控制接口，最少可輸出32路開關(guān)電平，經(jīng)固態(tài)繼電器控制強(qiáng)電柜中的繼電繼、接觸器，實(shí)現(xiàn)被試電機(jī)的起動(dòng)、調(diào)壓、測(cè)量、停機(jī)、測(cè)電阻等步驟的自動(dòng)控制。
3 系統(tǒng)的軟件
系統(tǒng)的軟件程序由二部分組成，一部分用MCS- 51單片微機(jī)匯編語言編制的匯編程序，主要有：
a.系統(tǒng)的初始化程序。
b．電壓、電流、功率的采樣及計(jì)算程序。
c．開關(guān)量控制電機(jī)的起動(dòng)、自動(dòng)調(diào)壓、停機(jī)程序。d．?dāng)?shù)制轉(zhuǎn)換及顯示程序等。匯編程序一部分固化在單片機(jī)系統(tǒng)中的EPROM中，另一部分存放在PC主機(jī)的軟盤中。
用BASIC語言編寫，在PC主機(jī)中運(yùn)行的程序主要有：
a.試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理程序。
b．曲線擬合程序及繪圖程序。
c．試驗(yàn)報(bào)告制作及打印程序（漢字打�。�
d．系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)庫軟件程序，能存贓電機(jī)的檔案資料，并隨時(shí)可查詢，具有一定管理功能。
單片機(jī)與主機(jī)之間采用RS - 232串行接口雙向數(shù)據(jù)通迅方式，可將匯編程序從主機(jī)傳送到單片機(jī)中，也可將單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
4 提高系統(tǒng)可靠性的措施
應(yīng)用單片微機(jī)抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，用MCS- 51單片微機(jī)作為測(cè)量、控制的前導(dǎo)子機(jī)，顯著提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
采用聯(lián)鎖控制方式：對(duì)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件或操作步驟采用了繼電器、接觸器及門電路的聯(lián)鎖，同時(shí)在軟件上也應(yīng)用了控制開關(guān)量及人機(jī)對(duì)話方式進(jìn)行聯(lián)鎖，這種軟硬件聯(lián)鎖的方式，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)工作的可靠性。
采取隔離措施：在強(qiáng)電回路、二次儀表回路與微機(jī)系統(tǒng)之間，用互感器、光電耦合器等器件加以可靠的隔離。
消除來自電源的干擾：采用隔離電源，即220V電源，經(jīng)交流穩(wěn)壓器、隔離變壓器、電源濾波器、直流穩(wěn)壓源給系統(tǒng)供電。隔離變壓器、電源濾波器均可靠接地；強(qiáng)電控制線路中有關(guān)的繼電器、接觸器的二次線路及直流穩(wěn)壓電源、印刷電路板均有濾波回路，以消除各部件之間的耦合干擾。
此外，計(jì)算機(jī)及模擬通道采用浮地方式；模擬量、數(shù)字量通道采用可靠的屏蔽措施，以防止各通道之間的相互耦合干擾。
5結(jié)語
本系統(tǒng)經(jīng)省計(jì)量部門的鑒定，輸人電壓、電流、功率的測(cè)量精度誤差小于百分之0. 5，系統(tǒng)安裝在生產(chǎn)車間的試驗(yàn)站內(nèi)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
應(yīng)用本系統(tǒng)對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，可改變傳統(tǒng)的手工作業(yè)方式，能提高測(cè)試工效及準(zhǔn)確度：有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可在電機(jī)制造及維修行業(yè)中應(yīng)用。
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