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美国国家仪器(NI)有限公司
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基于CompactRIO的船舶发电机测试与分析系统

美国国家仪器(NI)有限公司
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应用方案:

船舶用发电机在出厂前和正式使用前,要测试其在不同输出功率下的性能表现,还要测试其负载突加、突减时的功率输出能力,由于输出功率较大(如我们测试的是单台560kW,最大要求3台同时并联发电),这就需要专用负载箱来测试其性能,我们所做的设备,就是测试发电机性能的负载箱,通过控制PLC,实现负载的可控增减,监视其输出有功、无功的输出情况,分析发电机的性能表现。原方案对数据采集与分析这一块做的不是很好,客户要求采集突加、突减过程中的电压、电流变化情况,实现数据的高速数据采集与记录,并希望能采集到发电机在不同功率下的振动信息,以实现更多参数的功能评价。
 

使用的产品:

软件部分:
LabVIEW 2011:图形化开发平台
主要的软件开发平台,用它可以快速实现用户界面设计和逻辑功能控制,节省开发时间,提高工作效率。
附加工具包:
Report Generation Toolkit:报表生成工具包
把采集到的数据,根据用户要求,设计成报表,这样就可以自动打印测试报告。
Database Connectivity Toolkit数据连接工具包
采集到的实时数据,经过数据处理后,存入历史数据库,数据库连接工具包可以实现LabVIEW 数据采集和MySQL数据库之间的连接,实现数据的保存功能。
数据库:
MySQL 5.5
免费开源的数据库管理系统,占用空间小,执行效率高,满足系统对数据库的功能需求。
硬件部分:
     
NI-9073               NI-9225  NI-9227   NI-9234          
模块
信号
通道数
采样率
输入分辨率
输入范围
备注
NI 9225
电压
3差分
50kS/s
24
±300V
 
NI 9227
电流
4差分
50kS/s
24
±5Arms
 
NI 9234
加速度
4差分
51.2kS/s
24
±5V
 
NI 9073
机箱
8插槽
CPU:266MHz
 
 
 
采用NI 9225 作为电压采集模块,由于发电机输出的额定相电压是220V,所以±300V的量程可以满足测量的需要;电流采集模块采用NI 9227,系统输出的电流,经过电流互感器,变成0~5A的标准输出电流,NI 9227可以满足其测量的要求,另外,在测试过程中,需要测试发电机的振动情况,采用 NI 9234可以实现加速度测试的要求。

正文:

船舶发电机在正式发电使用前,要经过带负载的测试后才能正式投入使用,实验的类型分为两类:稳态实验和瞬态实验。稳态实验就是在规定的时间内,发电机完成连续的功率输出。瞬态实验是事先设定几个功率输出点,当外部负载发生瞬间变化时,发电机输出功率的变化情况。
 
 
 
1)         实时数据采集;
采集系统实时的电流、电压等信号,计算有功、无功、功率因数、频率等指标参数,为系统的实时控制提供参考依据。
2)         有功、无功输出控制;
根据实验方案,设定目标值,根据实时采集到的数据信息,控制PLC的输出节点,来调节负载的增加和减少,控制负载的输出功率。
3)         数据存储;
测试过程中,按照设定的保存条件,记录实验数据,用于报表的生成和历史数据的查询。
4)         故障报警;
当系统出现运行故障时,如电压异常,过温时,可以发出告警信号。
5)         稳态、瞬态实验。
实现稳态和瞬态实验的功能,按设定的运行数据,达到实验的要求。
1)         历史测试曲线查询;
查以查询测试过程保存的历史数据,以曲线和报表的方式显示给用户。
2)         测试报告生成;
对各种实验数据,生成测试报告,具备打印输出功能。
 
图1系统结构图
整个系统分为三大部分,待测发电机,负载箱(含PLC控制器、电阻、电抗器、数据采集模块),远程监控系统。待测发电机每台额定功率是560kW,可以单台进行测试,最多可三台并联,同进进行检测。负载箱的电阻和电抗器,通过PLC和接触器,控制负载的增减,采集模块实时采集系统运行的数据,使用户及时了解发电机的功率输出情况。

 

(四)   系统的设计与软件实现

1、                                      人机界面   

 

系统监控主界面总体上分为二部分,左边为显示区域,实时显示发电机输出的有功、无功和目标值,了解发电机的功率输出情况,右边部分为系统控制和运行状态显示部分,在这儿可以设置发电面的额定功率,系统依据发电机的额定功率、功率因数和设定的百分比,计算需加载的有功、无功值,根据事先做好的算法,计算需控制PLC哪些输出点,把生成的指令发送给PLC,控制负载的投入和切除,因为负载不是线性负载,并且随着负载温度的变化,阻抗也会发生变化,所以还需根据采集模块采集到的实际值,和目标值进行对比,实时调节负载的输出。
 
 
 

2 系统控制主界面

1、 数据采集


 

状 态: 离线

公司简介
产品目录

公司名称: 美国国家仪器(NI)有限公司
联 系 人: 市场部
电  话: 021-50509800
传  真: 021-65556244
地  址: 上海浦东张江集电港二期张东路1387号第45幢
邮  编: 201203
主  页:
 
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