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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。
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
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模块 |
信号 |
通道数 |
采样率 |
输入分辨率 |
输入范围 |
备注 |
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NI 9225 |
电压 |
3差分 |
50kS/s |
24 |
±300V |
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NI 9227 |
电流 |
4差分 |
50kS/s |
24 |
±5Arms |
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NI 9234 |
加速度 |
4差分 |
51.2kS/s |
24 |
±5V |
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NI 9073 |
机箱 |
8插槽 |
CPU:266MHz |
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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。
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。
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