基于LabVIEW的電機壽命測試控制系統設計與實(shí)現

作者 王瑛(奇瑞新能源汽車(chē)技術(shù)有限公司，安徽 蕪湖 241002)

　　摘要：本文介紹了基于LabVIEW的電機壽命測試控制系統，詳細介紹了其系統架構和測試平臺的搭建，并對電機壽命測試的工作過(guò)程做了詳細的說(shuō)明。系統具有友好的人機交互界面，控制效果好，可靠性高。

　　關(guān)鍵詞：LabVIEW;電機;壽命測試;控制系統

　　*基金項目：蕪湖市科技重大專(zhuān)項“高性能平臺化電驅動(dòng)系統研發(fā)”(項目編號2017zd01)。

　　0 引言

　　LabVIEW是美國NI公司推出的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺軟件，具有簡(jiǎn)潔圖形化編程環(huán)境和強大的功能。它廣泛應用于數據采集與控制、信號處理、數據顯示、數據分析等領(lǐng)域。采用虛擬儀器技術(shù)，有以下優(yōu)勢：1.突破了傳統儀器在數據處理、顯示、存儲等方面的限制;2.利用計算機豐富的軟件資源，增加了系統靈活性;3.通過(guò)軟件技術(shù)和相應數值算法，實(shí)時(shí)、直接地對測試數據進(jìn)行各種分析和處理，通過(guò)圖形用戶(hù)界面(GUI)技術(shù)，真正做到界面友好，人機交互^[1] 。

　　本文利用了LabVIEW的上述特點(diǎn)，設計了電機壽命測試控制系統，可以根據測試工況自動(dòng)運行，實(shí)時(shí)監測電驅動(dòng)系統的狀態(tài)，系統異常時(shí)自動(dòng)停止并報警，保障系統安全，實(shí)現了電機壽命測試的自動(dòng)化。

　　1 控制系統設計

　　1.1 系統原理及架構

　　本文設計的電機壽命測試控制系統是采用美國NI公司的LabVIEW8.0軟件平臺和NI PXI-8464 雙端口收發(fā)器，NI PXI-6528 I/O模塊構建而成，其系統組成如圖1所示。電機壽命測試控制系統由同軸相連的永磁同步電機1和永磁同步電機2、電機控制器1、電機控制器2、高壓電源、低壓電源(圖中未畫(huà)出)、報警燈驅動(dòng)模塊、報警燈以及LabVIEW上位機組成。LabVIEW通過(guò)PXI-8464分別與電機控制器1和電機控制器2進(jìn)行CAN通訊，PXI-6528輸出的數字信號給報警燈驅動(dòng)模塊，用以控制報警燈的工作。本系統采用LabVIEW軟件所提供的工具包搭建壽命測試控制平臺，其實(shí)現的功能主要有：實(shí)時(shí)采集CAN總線(xiàn)上的數據并顯示;按照預先定義的壽命測試工況自動(dòng)發(fā)送控制指令給電機控制器1和電機控制器2;記錄測試數據;實(shí)時(shí)監控電機的運轉狀態(tài);系統運行異常時(shí)報警燈閃爍并響警鈴。

　　2 測試控制平臺搭建

　　電機壽命測試控制系統是基于LabVIEW8.0版本進(jìn)行設計的。該設計中前面板共包括五個(gè)選項卡(見(jiàn)圖2)：首頁(yè)、控制、監測、波形和預留頁(yè)面。該控制系統可實(shí)現控制、監測、顯示、記錄等功能。打開(kāi)該系統，選擇測試工況文件，選擇數據記錄路徑，點(diǎn)擊“開(kāi)始測試”便可進(jìn)入測試工況。點(diǎn)擊“一般保存”或“故障時(shí)保存”便可實(shí)現周期性實(shí)時(shí)存儲測試數據或故障發(fā)生后觸發(fā)數據存儲功能來(lái)保存測試數據。此時(shí)可以在控制、監測和波形選項卡頁(yè)面讀取電機和電機控制器的控制信息、狀態(tài)信息和故障信息，若有故障發(fā)生，該系統可發(fā)出報警信號，并自動(dòng)按預定順序安全停止電機運行。

　　電機壽命測試控制系統的結構框圖見(jiàn)圖3所示，其主要模塊有：輸入模塊、CAN通訊模塊、測試控制模塊、故障診斷模塊、顯示模塊和存儲模塊等。

　　3 工作過(guò)程

　　電機壽命測試控制系統LabVIEW上位機界面運行后，系統自動(dòng)讀入所選定的測試工況數據到LabVIEW程序中。

　　本文中的CAN通訊模塊包括CAN0和CAN1兩個(gè)模塊，分別用于與電機控制器1和電機控制器2的通訊。其中每個(gè)CAN模塊都包含數據編碼、數據發(fā)送、數據解碼、數據接收四個(gè)子模塊。

　　點(diǎn)擊“開(kāi)始測試”按鈕后，時(shí)鐘模塊顯示測試開(kāi)始時(shí)間和當前時(shí)間。電機壽命測試控制系統通過(guò)CAN數據編碼子模塊把所讀取的測試工況，主要為電驅動(dòng)系統的控制信息，編碼成CAN消息的格式，通過(guò)CAN數據發(fā)送子模塊發(fā)送到CAN總線(xiàn)上，兩臺電機控制器從各自的CAN總線(xiàn)上接收CAN消息用于控制永磁同步電機的工作。電機壽命測試控制系統通過(guò)CAN數據接收子模塊接收CAN總線(xiàn)上的消息，通過(guò)CAN數據解碼子模塊把CAN消息解析成相應的物理量，主要為電驅動(dòng)系統狀態(tài)信息和故障信息，若有故障發(fā)生，報告相應的電驅動(dòng)系統故障，在前面板監測頁(yè)面點(diǎn)亮相應的報警指示燈。

　　CAN總線(xiàn)監控模塊讀取每一幀CAN消息的時(shí)間戳，如果某一循環(huán)周期內時(shí)間戳的值未更新，則認為CAN總線(xiàn)中斷，報告CAN總線(xiàn)中斷故障，點(diǎn)亮前面板監測頁(yè)面中CAN總線(xiàn)中斷故障報警指示燈。

　　當發(fā)生電驅動(dòng)系統故障或CAN總線(xiàn)中斷故障時(shí)，在前面板首頁(yè)點(diǎn)亮相應的負載電機或被測電機的故障指示燈。電機壽命測試控制系統進(jìn)入自動(dòng)停止程序，按安全順序逐步發(fā)指令停止兩臺電機的運行，同時(shí)給出報警信號，報警燈閃爍并響警鈴，用于提示操作人員。

　　正常運行時(shí)按下停止測試按鈕，便進(jìn)入停止運行程序，按照安全順序逐步停止兩臺電機的運行。

　　顯示模塊和存儲模塊用于顯示和存儲CAN解碼后的反饋信息(包括狀態(tài)信息和故障信息)和CAN編碼前的控制信息。

　　4 結論

　　電機壽命測試控制系統實(shí)現了測試過(guò)程的自動(dòng)化，無(wú)須人工發(fā)送CAN消息便可實(shí)現兩臺電機按預先設定工況進(jìn)行測試;一旦有故障發(fā)生自動(dòng)停止電機運行并報警，有效地縮短了人工控制的反應時(shí)間，提高了系統的安全性。

　　參考文獻：

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　　[4]王歡.基于LabVIEW的實(shí)時(shí)控制與仿真技術(shù)應用研究[D].南京航空航天大學(xué),2008.

　　作者簡(jiǎn)介：

　　王瑛(1985-)，女，工程師，研究方向：新能源汽車(chē)電驅動(dòng)系統控制技術(shù)。

本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第2期第29頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處