學術堂首頁 | 文獻求助論文范文 | 論文題目 | 參考文獻 | 開題報告 | 論文格式 | 摘要提綱 | 論文致謝 | 論文查重 | 論文答辯 | 論文發表 | 期刊雜志 | 論文寫作 | 論文PPT
學術堂專業論文學習平臺您當前的位置:學術堂 > 工程論文 > 電氣工程論文

控制與保護開關電器控制板檢測系統設計

來源:未知 作者:杜老師
發布于:2021-09-16 共8140字

  摘   要

  控制與保護開關電器集成斷路器、接觸器、熱繼電器及隔離器為一體,具有短路分斷能力高、體積小、功能全、操作壽命長、可靠性高等特點,有效的減少了電機控制系統線路中元件品種及數量,是低壓配電與控制系統一種理想的基礎元件。根據國家相關標準,控制與保護開關電器的控制板必須進行出廠檢測。

  本文中檢測系統的功能實現采用虛擬儀器技術的思想,選擇開放式的Lab VIEW虛擬儀器軟件開發平臺,以****開關制造有限公司研制與生產的CB1系列控制與保護開關電器為檢測對象,設計出一種控制與保護開關電器控制板自動檢測系統,實現對CB1系列控制與保護開關電器控制板的電源電路、電流采樣電路、熱容電壓電路、短路輸入脈沖信號波形、脫扣電壓波形進行實時全自動檢測,可以滿足該產品的出廠檢測需要。

  本文首先對控制與保護開關電器控制板檢測系統設計的意義、研究重點、研究狀況進行了介紹;并對基于虛擬儀器技術的數據采集系統設計進行了概述。本文將Lab VIEW軟件引入控制與保護開關電器產品的檢測系統中,開發了基于Lab VIEW的控制與保護開關電器控制板檢測系統。該系統利用高速采集卡對待測的控制與保護開關電器控制板進行模擬量和數字量的輸出、采集與控制;上位機程序將高精度采集卡輸入的信號數據進行采集記錄和分析處理,實現相應信號波形的測量、顯示、分析、保存等功能。本文對控制與保護開關電器控制板數據采集系統的硬件配置與軟件設計分別做了詳細的介紹。

  實際應用表明,本文設計的系統具有使用方便、人機界面友好,監控效率高等優點,對于了解控制與保護開關電器的工作狀態和改進控制與保護開關電器的設計具有十分重要意義。

  關鍵詞:      控制與保護開關電器,控制板,檢測,虛擬儀器技術,數據采集

  Abstract

  Control  and  protective  switching  devices  integrated  circuit  breakers,  contactors,  thermalrelays  and  isolator  as  a  whole,  with  the  advantages  of  short-circuit  breaking  capacity,  compact,full-featured, long operating life, high reliability and so on, effectively reduce the motor controlsystem  circuit  component  species  and  quantities,  which  is  an  ideal  base  components  of  low-voltage  power  distribution  and  control  system.  According  to  national  related  standards,  thecontrol board of control and protective switching devices must be ex-factory tested.

  This test system’s function realization is based on the idea of virtual instrument technologyin  this  article,  selecting  an  open  Lab VIEW  virtual  instrument  software  development  platform,the  CB1  series  of  control  and  protective  switching  devices,  which  are  Changshu  SwitchgearManufacturing  Co’s  development  and  production,  are  the  target  of  test  project,  to  design  aautomatic  test  system  of  control  and  protective  switching  devices  control  board,  to  achieve  theautomatic  test  of  power  supply  circuit,  the  current  sampling  circuit,  the  heat  capacity-voltagecircuit, short circuit the input pulse signal waveform, release voltage waveform of the CB1 seriesof  control  and  protective  switching  devices  control  board  in  real  time  ,to  meet  the  needs  offactory testing of the product.

  Firstly,  the  sense,  research  priorities,  research  status  of  the  test  system  for  the  control  andprotective  switching  devices  control  board  are  introduced;  and  the  design  of  data  acquisitionsystem based on virtual instrument technology are outlined. This article will introduce Lab VIEWsoftware  to  the  control  and  protective  switching  product  testing  system,  developing  the  testsystem  of  control  and  protective  switching  control  board  based  on  Lab VIEW.  The  system  useshigh-speed  acquisition  card  on  the  measurement  of  control  and  protective  switching  devicescontrol board for analog and digital’s output, collection and control; PC program uses the inputsignal  data  of  high-precision  capture  card  collect  records  and  analysis  processing,  realizing  the corresponding signal waveform measurement, display, analysis, preservation and other functions.

  In this paper, control and protective switching control board data acquisition system’s hardwareconfiguration and software design are introduced in detail.

  The application shows that the designed system has the advantages of used easily, friendlyinterface  and  high  efficiency  monitoring  and  so  on,  which  is  very  important  for  understandingthe  working  status  of  the  control  and  protective  switching  devices  and  improving  the  design  ofthe control and protective switching devices.

  Key  Words:       Control  and  protective  switching  devices;  Control  board;  Test;  VirtualInstrument technology; Data acquisition。

1.png

  1. 緒論

  1.1、研究背景與意義。

  控制與保護開關電器集成斷路器、接觸器、熱繼電器及隔離器為一體,具有短路分斷能力高、體積小、功能全、操作壽命長、可靠性高等特點,有效的減少了電機控制系統線路中元件品種及數量,是低壓配電與控制系統一種理想的基礎元件。

  CB1系列控制與保護開關電器是由****開關制造有限公司研制與生產的新一代電氣產品,主要用于交流50Hz,額定工作電壓至690V,額定電流自0.15A至32A的電動機的控制與保護,適用于頻繁操作控制,能夠接通、承載、分斷正常條件下的電流,如過載電流,并能接通承載分斷非正常條件下的電流,如短路電流。根據國家相關標準,CB1系列控制與保護開關電器的控制板必須進行出廠檢測,為此****開關制造有限公司委托**理工學院電氣與自動化工程學院研制一套檢測系統。

  虛擬儀器有許多傳統儀器不能比擬的特點:儀器的功能可由用戶根據需要自己定義,而不是事先由廠家定義好。儀器性能的改進、更新和功能的擴展,只需進行軟件的設計和更新,而不需要購買新的儀器,可大大節省儀器的開發費用和開發時間。虛擬儀器開放、靈活,可與網絡及其周邊設備互連。虛擬儀器的硬件主要是傳感器、數據采集卡及計算機系統。在確保傳感器、數據采集卡精度和計算機系統穩定可靠的前提下,基本不存在類似傳統儀器的硬件損壞和元件溫度漂移等方面的問題,其測試精度、測試穩定性和可靠性等都比傳統儀器更高。因此,虛擬儀器在智能低壓電器如控制與保護開關電器產品的出廠檢測方面的應用前景非常廣闊。

  在計算機技術的推動下,以虛擬儀器為標志的通用化、智能化和網絡化測控系統得到了迅猛發展,使得測控系統的設計方法和實現技術產生了深刻的變化。虛擬儀器技術綜合運用了計算機技術、數字信號處理技術、標準總線技術和軟件工程方法,代表了現代測量儀器和自動測試系統未來的發展方向,在測試與測量、過程控制與工業自動化和實驗室研究等領域得到了越來越廣泛的應用。

  傳統測試方法存在成本高、裝置體積龐大、自動化程度低,數據不集中難以進行相關分析,且大量的信號采集工作重復化的弊端。本課題中檢測系統的功能實現采用虛擬儀器技術的思想,選擇開放式的Lab VIEW虛擬儀器軟件開發平臺,以****開關制造有限公司研制與生產的CB1系列控制與保護開關電器為檢測對象,設計出一種控制與保護開關電器控制板自動檢測系統,實現對控制與保護開關電器控制板相關性能的檢測,可以滿足該產品的生產與出廠檢測需要。

  1.2、國內外研究現狀。

  控制與保護開關電器是低壓配電與控制系統一種理想的基礎元件,它是低壓電器的一種。國內外的研究人員及工程師們在低壓電器自動化檢測系統設計及虛擬儀器技術應用等方面進行了相關的研究,部分研究成果如下:

  謝啟等在《基于Lab VIEW的電子線路板測試系統的實現》一文中通過采用計算機、數據采集卡等硬件與在Lab VIEW虛擬儀器平臺上開發的軟件構成了一套完整的、全自動的電動機軟啟動器電子線路板測試系統。從硬件和軟件功能兩方面對測試系統的實現方法及功能進行了詳細的介紹。最后從實際應用的角度,表明該系統具有測試精度高、開發成本低、抗干擾能力強、檢測效率高、操作簡單等優點。

  蘇金州等在《基于Lab VIEW軟件的電磁電器測試系統軟件設計》一文中通過采用軟件濾波、波形處理、后臺計算、報表設計、數據庫、波形分析等方法,形成操作簡單、方便,測試精度高,性能優良,功能強大的電磁電器測試及分析平臺,并完成整體樣機的軟硬件設計。

  高琴妹等在《基于虛擬儀器技術的萬能式斷路器檢測系統設計》一文中設計了一套以工業控制計算機為核心,配置高精度數據采集卡和信號調理電路等硬件,采用先進的虛擬儀器技術Lab VIEW 7 Express軟件開發平臺自行開發數據采集、分析、處理軟件,通過PCI標準總線組成的高度集成的自動檢測系統,可滿足CW2系列智能型萬能式斷路器產品的出廠檢驗要求。文中詳細介紹了系統總體方案設計和軟件的實現。

  中忠如在《電氣測量技術》書中首先介紹測量與測量系統所必需的基礎知識,然后對電氣參數、電路參數和磁參數的測量進行重點闡述,并突出數字化、微機化的測量方法。書中還對代表未來測量儀器發展方向的虛擬儀器及開發語言做了簡要介紹。最后從實用的角度出發介紹了在電力系統中常見干擾的來源與相應的抑制措施。

  張磊等在《基于虛擬儀器繼電器特性試驗系統研究》一文中通過文件讀取、數據索引等設計,實現了網絡系統的通用性和擴展性。三段式保護試驗中自主故障點的設置,實現限時電流速斷保護和定時限過電流保護,并且模擬顯示各分段保護區之間動作的延遲效果。網絡試驗功能的研究為繼電保護實驗提供了新的實驗方法。

  顧啟民等在《基于Lab VIEW的智能控制器自動測試系統的研制》一文中研究了采用計算機、數據采集卡等硬件和在Lab VIEW虛擬儀器平臺上開發的軟件構成一套完整的、全自動的CW系列智能控制器測試系統。實現對控制器的保護動作特性、負載監控等功能進行自動檢測。從硬件特別是軟件功能方面對測試系統的實現方法及功能進行了詳細的介紹。

  郭亮等在《基于虛擬儀器的低壓電器溫升測試系統》一文中闡述低壓電器溫升測試中引入虛擬儀器的技術,嘗試使用智能化的手段來改變以前的電器產品性能測試方法。

  重點闡述了使用傳感器、數據采集卡和Lab VIEW軟件構建低壓電器產品溫升測試系統的原理,最后以低壓電器溫升極限和變壓器溫升測試為突破口編寫軟件來完成報告數據和圖像的生成。

  涂水林等在《萬能式斷路器綜合性能檢測系統研制》一文中介紹了一套基于虛擬儀器技術的萬能式斷路器綜合性能檢測系統設計方案。系統以工控機為控制核心,配置數據采集卡、信號調理電路和三相大電流發生器、氣動夾具等組成系統硬件平臺,利用Lab VIEW軟件開發相關測試及數據處理軟件,實現數據采集和處理,滿足了萬能式斷路器綜合性能檢測的需要。最后通過實際運行表明該系統具有穩定可靠、操作方便、維護簡單的特點。

  張學軍等在《虛擬儀器在低壓電器測試中的應用》一文中寫到:開關電器的觸頭在分斷電路時,如果分斷電路的電壓和電流都大于生弧電壓和生弧電流,則在觸頭之間不可避免地要產生電弧。在電弧高溫作用下會使觸頭燒損,燒毀電器其他的部件或發生相間短路,甚至會引起電器的爆炸而發生火災。因此必須通過嚴格的試驗,考核開關電器在非正常工作條件下接通和分斷電路的能力。為了準確地測量主電路上的線電壓、斷口電壓及試驗電流的瞬態波形,建立一個功能完善的數據采集系統,用以分析試驗中的電器參數,就顯得十分重要。而虛擬儀器有許多傳統儀器不能比擬的特點,虛擬儀器在各種低壓電器測試測量方面的應用前景非常廣闊。

  在中文科技期刊全文數據庫、萬方數據知識服務平臺、國道外文數據庫、PQDD(歐美博碩論文全文數據庫)、美國科學院院報PNAS、EBSCO全文期刊數據庫等多個數據庫中,未查找到關于控制與保護開關電器控制板檢測系統設計的相關研究文章。而采用虛擬儀器技術來構建控制與保護開關電器控制板檢測系統的思路和設計方案也未被提及。

  

  【由于本篇文章為碩士論文,如需全文請點擊底部下載全文鏈接】

  

  1.3、本文主要工作

  2.基于虛擬儀器技術的數據采集系統設計概述

  2.1、虛擬儀器技術簡介

  2.2 、LabVIEW應用程序的構成.

  2.3、基于LabVIEW的數據采集系統設

  2.3.1、 模擬1/0的采集

  2.3.2、數字1/0的采集

  3.檢測系統總體構成及硬件配置.

  3.1、控制與保護開關電器控制板檢測系統功能分析

  3.2、控制與保護開關電器控制板檢測系統總體構成

  3.3、控制與保護開關電器控制板檢測系統硬件配置

  3.3.1、數據采集卡簡述

  3.3.2、 PCI-6229數據采集卡性能.

  3.3.3、 PCI-6229數據采集卡引腳說明

  3.3.4、 PCI-6229 數據采集卡模擬通道與數字通道分配表.

  3.3.5 、NI SCB-68接線端子板

  4.檢測系統軟件設計

  4.1、控制與保護開關電器控制板檢測系統總體設計框圖

  4.1.1、控制與保護開關電器控制板檢測系統前面板設計

  4.1.2、控制與保護開關電器控制板檢測系統軟件設計整體框圖

  4.2、電源電路檢測系統軟件設計

  4.2.1、電源電路檢測系統前面板設計

  4.2.2、電源電路檢測系統程序框圖設計

  4.3、電流采樣電路檢測系統軟件設計

  4.3.1、電流采樣電路檢測系統前面板設計

  4.3.2、電流采樣電路檢測系統程序框圖設計

  4.4、短路輸入脈沖信號波形、脫扣電壓波形檢測系統軟件設計

  4.4.1、短路輸入脈沖信號波形、脫扣電壓波形檢測系統前面板設計

  4.4.2、短路輸入脈沖信號波形、脫扣電壓波形檢測系統程序框圖設計

  4.5、熱容電壓檢測系統軟件設計

  4.5.1、熱容電壓檢測系統前面板設計

  4.5.2、熱容電壓檢測系統程序框圖設計.

  5. 結 論

  本文所設計的控制與保護開關電器控制板檢測系統具有良好的用戶界面、操作簡單,避免了傳統測試成本高、周期長、資源浪費、自動化程度低、維護和操作不便等不足。

  控制與保護開關電器控制板檢測系統作為****開關制造有限公司委托**理工學院電氣與自動化工程學院研制的科技項目,已在生產廠出廠檢驗、產品試制部門成功投入使用,實際運行表明,該系統可以實現對控制板的電源電路、電流采樣電路、熱容電壓電路、短路輸入脈沖信號波形、脫扣電壓波形的檢測與相關的控制。檢測系統性能指標達到用戶要求,可以滿足該產品的出廠檢測需要,并具有交互式友好界面。

  系統測量精度高、性能穩定、抗干擾能力強,大大縮短了測試時間,為控制與保護開關電器產品的出廠檢驗提供了可靠的質量保障。系統提供的測試服務和功能十分全面,不但可以滿足控制與保護開關電器檢驗的要求,還可為產品的設計和性能改進分析提供強有力的科學依據,因此該系統具有較好的推廣價值和應用前景,可以為相應的控制與保護開關電器產品生產廠家、檢測中心、試驗站及研究所提供先進的電器試驗技術、測試方法及檢測設備。

  虛擬儀器正在成為當今世界流行的一種儀器構成方案,它把計算機平臺與具有標準接口的硬件模塊及開發測試軟件結合起來構成系統;基于虛擬儀器的Lab VIEW軟件開發平臺是一個高效的圖形化程序設計環境,結合了簡單易用的圖形化開發環境與強大的硬件驅動、圖形顯示能力、高級數學分析庫和便捷的快速程序設計,為過程測量控制及實驗室研究和自動化應用提供了一個直覺式的環境。虛擬儀器概念的提出為測量與控制領域技術的發展帶來了空間,為儀器儀表的更新換代帶來了機遇,同時,使進入信息時代的人們在測量觀念上產生了更多的新思想和新概念。

  利用Lab VIEW結合其周邊的軟硬件系統,構成基于虛擬儀器技術的控制與保護開關電器控制板檢測系統,可以由用戶根據需要自己定義,而不是事先由廠家定義好。儀器性能的改進、更新和功能的擴展,只需進行軟件的設計和更新,而不需要購買新的儀器,可大大節省儀器的開發費用和開發時間,而且可以獲得比普通檢測裝置更好的檢測效果。

  基于Lab VIEW語言編寫設計的控制與保護開關電器控制板檢測系統,在確保數據采集卡精度和計算機系統穩定可靠的前提下,基本不存在類似傳統儀器的硬件損壞和元件溫度漂移等方面的問題,其測試精度、測試穩定性和可靠性等都比傳統儀器更高。首先,敘述了檢測系統軟硬件方面的設計思路、方法。硬件部分由工業控制計算機、基于PCI總線的內置高精度數據采集卡(型號為NI  PCI-6229)等組成。

  NI  PCI-6229高精度數據采集卡可提供32路模擬量輸入、4路模擬量輸出、48路數字量輸入輸出端口。利用NI PCI-6229高精度數據采集卡對待測的控制與保護開關電器控制板進行模擬量和數字量的輸出、采集與控制。上位機程序將高精度采集卡輸入的信號數據進行采集記錄和分析處理,實現相應信號波形的測量、顯示、分析、保存等功能。軟件部分采用面向圖形化的編程軟件開發平臺Lab VIEW 7 Express自行開發相關采集及數據分析與處理軟件,實現數據采集和處理。

  參考文獻

  [1]雷振山編著LabVIEW 7 Express實用技術教程M]北京中國鐵道出版社,2004年

  [2]楊樂平,李海濤,楊磊編著L abVIEW程序設計與應用(第2版) [M]北京:電子工業出版社,2005年.

  [3]楊樂平編著自動化測試與虛擬儀器技術[M]長沙國防科技大學出版社,1998年.

  [4]李行善,左毅,孫杰編著自動測試系統集成技術[M]北京:電子工業出版社,2004年

  [5]石博強,趙德永李暢等編薯LabV IEW6.1編程技術實用教程[M]北京中國鐵道出版社,202年

  [6]中忠如等編著電氣測量技術[M] .北京:科學出版社,2003年.

  [7]李連玉,楊琛,毛照中等基于LabVIEW的數據庫訪問技術在電力參數管理中的應用[J]科技創新導報,2009,(35):28-30.

  [8]Travis,J. Kring J著,喬瑞萍等譯LabV IEW大學使用教程[M]北京電子工業出版社,2008 6.

  [9]陸儉國,張乃寬李奎低壓電器的試驗與檢測[M]北京中國電力出版社,2007.

  [10]張學軍,鄭立新.虛擬儀器在低壓電器測試中的應用[]質量技術監督研究2009,(4):39 -41.

  [11]張易之虛擬儀器的設計與實現[]西安電子科技大學學報,2002,3:34-36.

  [12]趙德奎,王建,黃建濤等基于LabVIEW軟件的牽引變壓器溫升參數研究[]電工電氣,2010(3)9-1 1.

  [13]蘇金州,許志紅基于LabV IEw軟件的電磁電器測試系統軟件設計[J]電工電氣,2010(3):55-59.

  [1 4]郭亮,鹿劍基于虛擬儀器的低壓電器溫升測試系統[].工業控制計算機, 2009,22(10):25-27.

  [15]蘇金州,許志紅等基于LabV IEW的低壓電器數據采集系統[]低壓電器,009.(7).27-30.

  [16]李靖,黃紹平張深基LEM傳感器在電氣參數測試中的應用[]湖南工程學院報, 2004,14(2):12-15.

  [17]呂川電力參數采集技術研究[]科技風。2009,(16):167-1 68.

  [18]戴鵬飛測試工程與LabV1EW應用[M] .北京:電子工業出版社,2006:52-55.

  [19]粟時平,劉桂英現代電能質量檢測技術[M]北京中國電力出版社,2008.

  [20]王建群,南金瑞,孫逄春等基于LabV IEW的數據采集系統的實現[]計算機工程與應用,2003,21:122-125.

  [21]戴成梅,戴成建基于LabV IEW電能質量在線監測系統設計[J]東北電力技術,2009,729-32.

  [22]楊錚,周祥才基于LabV IEW的電力參數檢測與實現[J]中國計量2008,(8):78-79.

  [23]徐潔檢測技術與儀器[M] .北京清華大學出版社,2004:52-55.

  [24]王金華虛擬儀器在電力質量測量中的應用[]儀表技術.2000(04):39-42.

  [25]張磊龔麗農基于虛擬儀器繼電器特性實驗系統研究[]青島農業大學學報(自然科學版,2010,27(1):76-80.

  [26]謝啟,顧啟民,涂水林等基于LabVIEW的動態電參星測量分析系統[凹]儀表技術與傳感器2009(7):54-55.

  [27]顧啟民高琴妹謝啟等基于LabVIEW的智能控制器自動測試系統[]微計算機信息2007,23(4):171-172.

  [81****開關制造有限公司. CB1系列控制與保護開關電器產品使用說明書[]

  [29]許遐,王蕙仁電能質量的全過程監測技術[J]電測與儀表,1999,36(8)4-9.

  [30]高占鳳,杜彥良,劉玉紅等基于LabVIEW的遠程數據采集與傳輸系統[]微電子學與計算機,2007 24(3):72-79.

  [31]汪大任,任恒良,張逸成等基于虛擬儀器的多參數自動測試系統設計[]低壓電器,2005(10):26-28.

  [32]高琴妹,顧啟民,謝啟等基于虛擬儀器技術的萬能式斷路器檢測系統設計[]**理工學院學報,2008,22(10):6-11.

  [33]謝啟,高琴妹,季紹陵等基于LabVIEW的電子線路板測試系統的實現[] .機床與液壓2006(1):137-139.

  [34]涂水林,顧啟民,謝啟等萬能式斷路器綜合性能檢測系統研制[J]低壓電器, 2010(2):45-48.


相關標簽:
  • 報警平臺
  • 網絡監察
  • 備案信息
  • 舉報中心
  • 傳播文明
  • 誠信網站
国色天香社区视频在线观看-草蜢视频在线观看www