基于PXI總線(xiàn)技術(shù)的風(fēng)電測控系統設計

圖2 硬件結構圖

　　實(shí)時(shí)控制器應用程序對采集的數據進(jìn)行處理，按照流程配置信息決定當前時(shí)刻哪些環(huán)境參數需要進(jìn)行報警檢測，如發(fā)生報警按照用戶(hù)配置的報警等級決定流程執行跳轉到不同的安全流程，像正常停車(chē)或緊急停車(chē)；按照流程配置信息決定當前時(shí)刻是否進(jìn)行振動(dòng)噪聲采集和實(shí)時(shí)分析；按照流程配置信息決定哪些試驗數據需要存入硬盤(pán)。
環(huán)境參數信號調理
　　由于現場(chǎng)強電弱電環(huán)境并存、直流調速器中變頻器的使用等，導致電磁環(huán)境比較復雜，這對傳感器變送器等弱電信號的傳輸和采集提出了較高的要求。為了保證設備及人員安全并準確采集傳感器信號，首先，將試驗臺、數字量控制柜及測量系統機柜單點(diǎn)接地，避免地環(huán)干擾；其次，各傳感器信號線(xiàn)及激勵線(xiàn)經(jīng)過(guò)屏蔽接入測量系統，減小電磁干擾；最后使用SCXI調理模塊對傳感器變送器信號進(jìn)行隔離、放大、濾波，最大限度地提高測量精度。

　　在本系統的風(fēng)電齒輪箱產(chǎn)品測試中，溫度、壓力等環(huán)境參數分別使用Pt100熱電阻、壓力變送器將物理信號轉化為電信號，通過(guò)SCXI-1581電流激勵模塊和SCXI-1102放大輸入模塊對鉑電阻信號進(jìn)行信號調理，通過(guò)SCXI-1125隔離輸入模塊對壓力信號進(jìn)行隔離、放大、濾波。為消除線(xiàn)路電阻對鉑電阻信號的影響，Pt100熱電阻使用4線(xiàn)制接入系統。環(huán)境參數屬于緩變信號，系統使用4Hz低通濾波器消除50～60Hz工頻干擾。

　　振動(dòng)噪聲采集
　　對振動(dòng)噪聲信號的采集，試驗方法關(guān)心24個(gè)測試點(diǎn)振動(dòng)信號的相位關(guān)系，因此要求系統對振動(dòng)信號進(jìn)行同步采集。系統采用8通道NI PXI-4472動(dòng)態(tài)信號分析儀對噪聲和振動(dòng)信號進(jìn)行采集，根據試驗標準，齒輪箱測試關(guān)心24路振動(dòng)和2路噪聲信號，需要使用4塊PXI-4472。PXI-4472通道間可做到同步采集，為解決各模塊間的同步問(wèn)題，如圖2所示，使用PXI-1050背板上的10MHz系統時(shí)鐘，將這個(gè)統一的時(shí)鐘信號通過(guò)PXI時(shí)鐘觸發(fā)同步總線(xiàn)傳遞到各個(gè)模塊。
要做到模塊間真正的同步，除時(shí)鐘信號統一外，還需要觸發(fā)信號觸發(fā)各模塊同時(shí)開(kāi)始工作，系統將插在PXI-1050機箱2槽的PXI-4472作為主板卡(Master Device)，其它槽位的PXI-4472作為從板卡(Slave Device)，從主板卡發(fā)送觸發(fā)信號，該信號通過(guò)星形觸發(fā)總線(xiàn)(Star Trigger)到達各從板卡，電路設計上保證了星形觸發(fā)線(xiàn)傳送到每個(gè)模塊的時(shí)間相等，觸發(fā)信號偏斜小于1ns，主板卡到各從板卡之間的時(shí)延不超過(guò)5ns。利用PXI高度集成的時(shí)鐘觸發(fā)特性，以較高的性?xún)r(jià)比，完成了對多個(gè)振動(dòng)噪聲通道的同步數據采集。
以一塊主板卡、一塊從板卡為例，以上同步觸發(fā)工作通過(guò)LabVIEW編程實(shí)現的代碼如圖3所示。

圖3 模塊間同步觸發(fā)程序