2019年10月16日 | 基于LabVIEW的电机寿命测试控制系统设计与实现

　　摘要：本文介绍了基于LabVIEW的电机寿命测试控制系统，详细介绍了其系统架构和测试平台的搭建，并对电机寿命测试的工作过程做了详细的说明。系统具有友好的人机交互界面，控制效果好，可靠性高。

　　0 引言

　　LabVIEW是美国NI公司推出的虚拟仪器开发平台软件，具有简洁图形化编程环境和强大的功能。它广泛应用于数据采集与控制、信号处理、数据显示、数据分析等领域。采用虚拟仪器技术，有以下优势：1.突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制;2.利用计算机丰富的软件资源，增加了系统灵活性;3.通过软件技术和相应数值算法，实时、直接地对测试数据进行各种分析和处理，通过图形用户界面(GUI)技术，真正做到界面友好，人机交互[1]。

　　本文利用了LabVIEW的上述特点，设计了电机寿命测试控制系统，可以根据测试工况自动运行，实时监测电驱动系统的状态，系统异常时自动停止并报警，保障系统安全，实现了电机寿命测试的自动化。

　　1 控制系统设计

　　1.1 系统原理及架构

　　本文设计的电机寿命测试控制系统是采用美国NI公司的LabVIEW8.0软件平台和NI PXI-8464 双端口收发器，NI PXI-6528 I/O模块构建而成，其系统组成如图1所示。电机寿命测试控制系统由同轴相连的永磁同步电机1和永磁同步电机2、电机控制器1、电机控制器2、高压电源、低压电源(图中未画出)、报警灯驱动模块、报警灯以及LabVIEW上位机组成。LabVIEW通过PXI-8464分别与电机控制器1和电机控制器2进行CAN通讯，PXI-6528输出的数字信号给报警灯驱动模块，用以控制报警灯的工作。本系统采用LabVIEW软件所提供的工具包搭建寿命测试控制平台，其实现的功能主要有：实时采集CAN总线上的数据并显示;按照预先定义的寿命测试工况自动发送控制指令给电机控制器1和电机控制器2;记录测试数据;实时监控电机的运转状态;系统运行异常时报警灯闪烁并响警铃。

　　2 测试控制平台搭建

　　电机寿命测试控制系统是基于LabVIEW8.0版本进行设计的。该设计中前面板共包括五个选项卡(见图2)：首页、控制、监测、波形和预留页面。该控制系统可实现控制、监测、显示、记录等功能。打开该系统，选择测试工况文件，选择数据记录路径，点击“开始测试”便可进入测试工况。点击“一般保存”或“故障时保存”便可实现周期性实时存储测试数据或故障发生后触发数据存储功能来保存测试数据。此时可以在控制、监测和波形选项卡页面读取电机和电机控制器的控制信息、状态信息和故障信息，若有故障发生，该系统可发出报警信号，并自动按预定顺序安全停止电机运行。

　　电机寿命测试控制系统的结构框图见图3所示，其主要模块有：输入模块、CAN通讯模块、测试控制模块、故障诊断模块、显示模块和存储模块等。

　　3 工作过程

　　电机寿命测试控制系统LabVIEW上位机界面运行后，系统自动读入所选定的测试工况数据到LabVIEW程序中。

　　本文中的CAN通讯模块包括CAN0和CAN1两个模块，分别用于与电机控制器1和电机控制器2的通讯。其中每个CAN模块都包含数据编码、数据发送、数据解码、数据接收四个子模块。

　　点击“开始测试”按钮后，时钟模块显示测试开始时间和当前时间。电机寿命测试控制系统通过CAN数据编码子模块把所读取的测试工况，主要为电驱动系统的控制信息，编码成CAN消息的格式，通过CAN数据发送子模块发送到CAN总线上，两台电机控制器从各自的CAN总线上接收CAN消息用于控制永磁同步电机的工作。电机寿命测试控制系统通过CAN数据接收子模块接收CAN总线上的消息，通过CAN数据解码子模块把CAN消息解析成相应的物理量，主要为电驱动系统状态信息和故障信息，若有故障发生，报告相应的电驱动系统故障，在前面板监测页面点亮相应的报警指示灯。

　　CAN总线监控模块读取每一帧CAN消息的时间戳，如果某一循环周期内时间戳的值未更新，则认为CAN总线中断，报告CAN总线中断故障，点亮前面板监测页面中CAN总线中断故障报警指示灯。

　　当发生电驱动系统故障或CAN总线中断故障时，在前面板首页点亮相应的负载电机或被测电机的故障指示灯。电机寿命测试控制系统进入自动停止程序，按安全顺序逐步发指令停止两台电机的运行，同时给出报警信号，报警灯闪烁并响警铃，用于提示操作人员。

　　正常运行时按下停止测试按钮，便进入停止运行程序，按照安全顺序逐步停止两台电机的运行。

　　显示模块和存储模块用于显示和存储CAN解码后的反馈信息(包括状态信息和故障信息)和CAN编码前的控制信息。

　　4 结论

　　电机寿命测试控制系统实现了测试过程的自动化，无须人工发送CAN消息便可实现两台电机按预先设定工况进行测试;一旦有故障发生自动停止电机运行并报警，有效地缩短了人工控制的反应时间，提高了系统的安全性。

　　参考文献：

　　[1]李扬,谢晖,陈侃.基于LabVIEW的PID控制系统设计与实现[J].中国测试技术,2008,34(3):74-76.

　　[2]杨乐平,李海涛,赵勇.LABVIEW高级程序设计[M].北京:清华大学出版社,2003.

　　[3]王莉,杨鹏.基于LabVIEW的虚拟示波器的设计与实现[J].实验室研究与探索,2010,29(1):62-64.

　　[4]王欢.基于LabVIEW的实时控制与仿真技术应用研究[D].南京航空航天大学,2008.

　　作者简介：

　　王瑛(1985-)，女，工程师，研究方向：新能源汽车电驱动系统控制技术。

本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第2期第29页，欢迎您写论文时引用，并注明出处