基于PXI控制器的電梯檢測方案開發

基于PXI控制器的電梯曳引機檢測方案，既能提高系統的自動化程度，又能充分利用計算機的運算、處理、儲存優勢，解決人工管理繁雜問題。給電梯曳引機檢測工作帶來極大的擴展性，降低了測試成本。

測試系統結構

從整體功能上可將測試系統分為測量系統和控制系統2部分。測試系統的結構組成如圖

測量系統以虛擬儀器技術為核心，由PXI控制器、采集卡和互感器組成，主要完成測試過程的信號測量、數據處理等功能；控制系統由PLC、負載試驗臺子模塊、脈動試驗臺子模塊以及擴展子模塊組成，主要完成設備狀態監視、設備控制等功能。負載試驗臺子模塊完成曳引機的空載、負載、過負載、溫升、失步檢測；脈動試驗臺子模塊完成曳引機的反電動勢諧波分析、脈動力矩分析、制動器制動性能檢測；當上述兩個子模塊不能滿足測試需求時，可開發一個或多個新的測試子模塊，添加到擴展子模塊。測試系統以PXI控制器作為上位機，上位機通過OPC通訊完成對PLC的監視和控制。由PLC控制測試子模塊對被測曳引機進行測試，測試數據由傳感器送到采集卡，采集卡通過PXI總線將數據傳給上位機，上位機完成數據處理和存儲，并自動生成實驗報告。

測試系統的硬件設計

根據測試系統結構，分別設計各個部分的硬件，設計的硬件滿足5kW~45kW曳引機的測試要求。

上位機硬件設計

系統上位機采用PXI總線，并引用PXI嵌入式控制器和PXI測量設備。硬件采用基于PXI總線功能強大的模塊化虛擬儀器，充分發揮了PXI總線的優勢。本文采用凌華的PXI．3950控制器和PXIS。2508機箱。PXI-3950是專為PXI平臺混合測試系統而設計研發的PxIT嵌入式控制器，采用Intel~Pentium~M或Intel~CoreTM2Duo處理器，能夠為各種測試和測量應用提供穩固的操作環境；PXIS．2508機箱可以兼容PXI和CompactPCI規范，提供1個系統槽和7個外設槽來滿足系統隨時擴展的測試需求。

數據采集硬件設計

對于不同類型的信號需要使用不同性能的采集卡，基于曳引機測試的信號需求，選取凌華PXI．2022采集卡。采集卡提供了8／16通道差分輸入，16位A／D轉換器，采樣速率可達250kHz，可滿足測試系統模擬量采集需求；采集卡提供2通道32位計數器可滿足測試系統脈沖信號采集需求。在多采集卡的應用場合，可通過PXI總線觸發實現多卡同步采集，使系統的應用極具靈活性。凌華還提供了32位LabVⅢW驅動程序，將PXI數據采集卡與LabVIEW軟件開發平臺結合在一起。

負載試驗臺子模塊硬件設計

負載試驗臺硬件為交直流電機對拖系統，結構如圖

一般曳引機額定轉速都小于255r／min，若要通過高轉速的直流機模擬負載，必須為對拖系統配置變速箱。被測曳引機通過矢量控制型變頻器驅動，直流電機通過四象限運行的直流驅動器驅動。

負載試驗臺工作原理：試驗中直流電機為被測機的動力輸出提供負載，并吸收被測機的機械能量，直流驅動器通過控制直流電機的上網電流控制被測機的扭矩，實現被測機的負載、過負載、溫升、失步性能的測量。

脈動試驗臺子模塊硬件設計

脈動試驗臺子模塊是以曳引機作為原動機直接拖動被測曳引機，結構如圖

曳引機通過矢量控制型變頻器驅動，被測曳引機為從動機。為滿足反電勢和脈動力矩測量的范圍需求，試驗中被測曳引機轉速和功率必須要小于等于曳引機的轉速和功率。

脈動試驗臺工作原理：反電動勢諧波分析試驗中變頻器為速度模式，曳引機為被測曳引機提供均勻的轉速，測量系統則自動測量被測曳引機進線繞組端電壓及諧波分量；脈動力矩試驗中曳引機調節自身的輸出轉矩，并為被測曳引機提供小于40r／min的轉速，同時測量系統自動記錄轉軸上轉矩的波形；制動器性能試驗中制動器抱閘，再由曳引機拖動被測曳引機進行旋轉，同時測量系統自動記錄轉軸上的波形，并計算靜摩擦力和動摩擦力的大小。

測試系統軟件設計

測試系統軟件主要完成控制系統和測量系統的人機界面的開發，具體開發的軟件功能如圖

測試系統軟件在LabVIEW平臺上進行二次開發設計，運用LabVIEW模塊化設計的思想，依據系統軟件功能劃分為相對獨立的功能模塊，繼而對各功能模塊進行開發設計。

測試系統軟件采用順序流程結構設計，工作流程圖如圖

程序首先初始化運行各功能模塊，并通過NI OPC Server和PLC建立通訊，各功能模塊處于就緒狀態；然后由用戶選擇曳引機規格，程序則調用該規格參數并發送到下位機，如往變頻器中設置被曳引機的額定電流、額定電壓、額定功率、電機極對數等參數；再由用戶選擇試驗臺及測試項目，程序則調用不同的試驗功能模塊，之后程序判斷是否開始測試；測試開始以后，程序控制下位機開啟設備，同時測量系統開始測量試驗信號并對數據進行處理、保存直至測試結束。

測試系統驗證

為驗證測試系統的準確性，對曳引機進行了負載性能測試，將得到的數據與日本橫河WT3000功率分析儀測得的數據進行比較。

實驗儀器

采用橫河WT3000高精度功率分析儀、日置電流互感器和品致電壓互感器作為實驗測量儀器。

實驗過程

由用戶選擇曳引機規格和試驗測試項目，測試開始。軟件給下位機發送試驗開始指令，下位機通過系統反饋的實際轉矩來調節被測曳引機的負載。當上位機收到數據采集指令后，系統自動采集數據，與此同時人工打印WT3000的測量數據。

實驗結果

實驗結果如圖

圖中LV為測試系統測量結果；WT3000為橫河儀器測量結果。從圖可以看出，兩種測試方法獲得的電流、電壓、功率功率因素和輸入功率數據誤差都很小，說明測試系統準確性比較高。

測試系統以虛擬儀器技術為核心，通過軟硬件的無縫集成，以合理的配置實現了曳引機各項性能測試要求。經實際應用表明該系統在測試效率、測試精度、靈活性、可靠性等方面具有優越性，解決了傳統測試方法存在的人為誤差和工作效率低等問題。同時該測試系統采用模塊化設計可以方便地進行軟硬件的擴展。除現有的兩個測試功能子模塊以外，還可根據實際需要，開發出新的擴展模塊，充分體現了靈活性和可擴展性的特點。該測試系統為曳引機性能測試提供可靠的技術支撐，在實際應用中有較高的參考價值。

PCBA加工產能

制造能力	PCBA服務	設備清單
4條SMT生產線	電路板類型（盲埋孔、阻抗、厚銅、HDI）	Fuji CP8 Series SMT貼片機
2條DIP插件生產線	工藝類別（SMT/DIP）	全自動錫膏印刷機
0201元件貼裝	ICT測試	10溫區回流焊
0.25mm BGA	FCT功能測試	AOI光學檢測儀
SMT 400萬點/日	BIT老化測試	波峰焊（有鉛、無鉛）
DIP 100萬點/日	Box Building成品組裝	ICT測試工作臺

PCBA工藝能力

項目			批量加工	打樣
PCBA加工SMT工藝能力	長*寬	最小尺寸	50*30
		最大尺寸	150*350	最大邊長低于800mm
	厚度	最低厚度	0.8
		最高厚度	5
PCBA加工DIP工藝能力	長*寬	最小尺寸	50*30
		最大尺寸	500*350	最大邊長低于1000mm
	厚度	最低厚度	0.8
		最高厚度	5
PCBA貼片加工元件規格	規格大小	最小規格	0603（0201） 0402（）
		最大尺寸	45*45	68*68
		元件厚度	25.4
	QFP封裝	最小腳距	0.4	0.3
	BGA封裝	最小腳距	0.5	0.3

PCBA交期說明

項目	加工數量
	少于100件	100-1000件	多于1000件
交期	少于3天	少于5天	3天開始交貨
備注	SMT快件最快8小時交付； 合格率保證在99%以上； 交期計算從客戶資料、物料確認完畢后開始計算