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LabVIEW 基于PXI總線的空調(diào)設備自動檢測與故障診斷系統(tǒng)

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  • 公司名稱北京市瀚文網(wǎng)星科技有限責任公司
  • 品       牌
  • 型       號
  • 所  在  地北京市
  • 廠商性質(zhì)生產(chǎn)廠家
  • 更新時間2017/10/9 21:32:58
  • 訪問次數(shù)1043
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    北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司,是一家以LabVIEW(虛擬儀器)為主要技術(shù)手段的開發(fā)公司,為您提供全套的系統(tǒng)集成服務,包括結(jié)構(gòu)設計、軟件開發(fā)、軟件與硬件的產(chǎn)品升級與改造。其服務領域包括:汽車、通信、航空、半導體、電子設計生產(chǎn)、過程控制和生物醫(yī)學等各領域。涵蓋了從研發(fā)、測試、生產(chǎn)到服務的產(chǎn)品開發(fā)所有階段。
      北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司經(jīng)N認證,已正式成為NI聯(lián)盟合作伙伴,為您提供運動控制、電子設計、視覺和射頻以及無線等諸多領域的解決方案,技術(shù)咨詢以及資源整合。所提供服務確保符合NI產(chǎn)品認證和行業(yè)標準,更有效地使用NI資源,提供優(yōu)質(zhì)的NI產(chǎn)品及LabVIEW軟件服務。
    北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司不但代理NI全系列產(chǎn)品,更為您提供LabVIEW軟件服務。在NI產(chǎn)品使用過程中,或者由于時間關系,或者NI產(chǎn)品本身功能比較復雜,導致工作無法順利開展。這些都可以交給我們來解決。我們不僅僅是代理,更為您提供技術(shù)解決方案。公司在設備開發(fā)與集成方面積累了豐富經(jīng)驗,為您提供完整的解決方案。可以提供結(jié)構(gòu)設計、機械加工、有機玻璃設計與加工、電路設計、機箱選型、開孔與絲印、線纜及連接器選型與加工等服務。
    經(jīng)過多年的積累,目前北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司產(chǎn)品已有多個品種,包括:防護時間測試儀、高速粒子沖擊試驗機、工業(yè)用*(人工肺)、氣密阻力測試儀、皮秒級時間間隔計數(shù)器、多通道移相信號源,從項目策劃階段,我們就會介入,一起討論,并提供我們的建議供參考。
 

 

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LabVIEW 基于PXI總線的空調(diào)設備自動檢測與故障診斷系統(tǒng)
北京瀚文網(wǎng)星科技有限責任公司www.bjcyck.com是一家以LabVIEW(虛擬儀器)為主要技術(shù)手段的開發(fā)公司。其服務領域包括:汽車、通信、航空、半導體、電子設計生產(chǎn)、過程控制和生物醫(yī)學等各領域。涵蓋了從研發(fā)、測試、生產(chǎn)到服務的產(chǎn)品開發(fā)所有階段。
LabVIEW 基于PXI總線的空調(diào)設備自動檢測與故障診斷系統(tǒng) 產(chǎn)品信息

LabVIEW 基于PXI總線的空調(diào)設備自動檢測與故障診斷系統(tǒng)LabVIEW 基于PXI總線的空調(diào)設備自動檢測與故障診斷系統(tǒng)

本文基于PXI總線,以NI 公司的PXI-1042Q機箱、PXI-8106控制器、PXI-6123同步數(shù)據(jù)采集卡、PXI-6259數(shù)據(jù)采集卡、SCXI-1000信號調(diào)理機箱、SCXI-1102信號調(diào)理卡、SCXI-1581電流激勵卡、SCXI-1124電流輸出卡為硬件設備,以NI公司的LabVIEW8.5加上數(shù)據(jù)庫工具包為軟件開發(fā)平臺,設計開發(fā)一套基于PXI總線的空間設備自動檢測與故障診斷系統(tǒng), 其包含硬件自檢、校準、測試參數(shù)閾值設置、通道配置、信號采集、信號輸出、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)同步存儲、數(shù)據(jù)傳輸、故障診斷等一系列功能,可實現(xiàn)對電壓、電流、溫度、壓力和濕度等信號的采集、處理與診斷,為相關人員提供參考。該平臺通用性強,攜帶方便,操作簡單,提高了測試人員的工作效率。更重要的是:利用LabVIEW軟件,配合NI的硬件產(chǎn)品實現(xiàn)了開發(fā)平臺的軟硬件統(tǒng)一,使得開發(fā)更規(guī)范化和標準化。系統(tǒng)開發(fā)周期短,有效地降低了成本,并且具有良好的可擴展性和可移植性。

 

正文:

一、系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)主要用于對空調(diào)設備的關鍵器件進行自動檢測和故障診斷。該系統(tǒng)由自動檢測系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)兩個分系統(tǒng)組成。自動檢測系統(tǒng)可以進行溫度、濕度、制冷劑壓力、強電電壓/電流、標準電流信號等多個信號的測量和數(shù)據(jù)采集處理,并將檢測結(jié)果傳輸?shù)奖銛y式計算機中;故障診斷系統(tǒng)通過故障診斷系統(tǒng)對自動檢測系統(tǒng)傳入的數(shù)據(jù)進行分析,對空調(diào)設備所出現(xiàn)的故障進行定位并給出具體的解決方法。

二、系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

1. 系統(tǒng)硬件設備

本系統(tǒng)主要基于NI公司的信號采集和調(diào)理設備搭建硬件平臺,它主要由一系列PXI和SCXI板卡組成;同時,為了方便連接傳感器,自制了集成接線箱。該系統(tǒng)的工作原理如圖1所示,機箱PXI-1042Q和SCXI-1000的電源為市電AC/220V;SCXI-1581對RTD溫度傳感器提供電流激勵;其余傳感器分別由集成接線箱中的15V和24V直流電源供電;自動工況模擬由SCXI-1124提供電流輸出。對各傳感器采集到的物理參數(shù),使用PXI-6123同步采集卡對380V三相交流運行電參數(shù)信號進行采樣,可獲得各相電壓與相應電流初始相角相同的數(shù)據(jù);使用具有32通道、每一個輸入通道都具有信號放大及低通濾波功能的SCXI-1102板卡完成6路24V直流電源運行參數(shù)信號、2路壓力信號、9路RTD溫度信號、1路環(huán)境濕度、1路大氣壓力和5路標準電流信號,共24路電壓信號的調(diào)理工作;SCXI-1102通過背部接線端將所有信號送到PXI-6251采集卡的*個通道CH0。PXI-6123和 PXI-6251采集到的信號由PXI總線送入PXI-8106控制器進行分析處理。

圖1:系統(tǒng)工作原理圖

1.1 信號采集和調(diào)理硬件

信號采集和調(diào)理硬件主要由一系列PXI和SCXI板卡組成,其中PXI-6123同步采集卡用于采集三相交流電的電壓和電流;PXI-6251數(shù)據(jù)采集卡用于控制SCXI板卡,同時采集經(jīng)SCXI-1102調(diào)理后的溫度、濕度、壓力和24V直流電源運行參數(shù)。

1.2 集成接線箱

集成接線箱將前端的模擬信號和采集/調(diào)理設備的各通道對應地連接起來,是自動檢測系統(tǒng)的信號連接中樞。它主要實現(xiàn)以下四個功能:

1)更好的電氣連接性

前端應用航空插頭與傳遞各測量模塊信號的線纜連接,后端是與信號調(diào)理/采集設備連接的總線接口,如圖3所示。它使信號的輸入輸出連接快速方便、穩(wěn)定可靠。

圖2 集成接線箱外形圖

2)連接電纜的*性

前端的航空插座有4芯、10芯和24芯三種,每根連接電纜無須與傳感器一一對應,只要對應的插座相同就可以隨意接插,而且無法接插不同的插座,防止了錯誤連接。由于傳感器種類較多、數(shù)量較大,使用時前端連接傳感器的線纜很紛繁,線纜長度又較大,因此線纜的*性使得每次使用時不必針對不同的傳感器尋找對應的線纜,既保證了連接傳感器的方便快捷,又保證了一定的冗余性(在線纜出現(xiàn)故障時,能及時找到替換線纜)。

3)傳感器直流供電

運行電參數(shù)測量模塊的傳感器需要直流±15V供電,壓力、濕度、大氣壓力以及標準直流信號測量模塊需要直流24V供電,集成接線箱內(nèi)安放了直流電源,通過線纜給不同的傳感器供電。

4)電流信號的轉(zhuǎn)換

由于連接線纜較長,為了增強抗*力,傳感器輸出信號都選擇了4mA~20mA的標準電流信號,電流信號進入集成接線箱后,通過高精度的取樣電阻(阻值250Ω和100Ω、精度1‰、功率1/4W),電阻上的壓降供給調(diào)理/采集設備進行A/D轉(zhuǎn)換。

1.3 信號調(diào)理附件

由于數(shù)據(jù)采集卡PXI-6123的電壓輸入范圍是±10V,而要檢測的380V三相供電參數(shù)超出PXI-6123的測試范圍。我們通過分壓的辦法將其轉(zhuǎn)化到±10V的范圍內(nèi)。被測電參數(shù)(A相N相間電壓、B相N相間電壓、C相N相間電壓、A相電流、B相電流、C相電流)通過電壓互感器和電流互感器,將大電壓和大電流衰減為采集系統(tǒng)允許值范圍內(nèi)的小信號。所選用的傳感器是LEM(萊姆電子)生產(chǎn)的應用霍爾原理閉環(huán)補償?shù)腖V25-P/SP2電壓傳感器和LA55-P/SP50電流傳感器。

為便于使用,設計制造了“交流380V三相供電測量盒”,測量盒的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示,盒體的左右兩側(cè)裝配的是用于與被測系統(tǒng)相連接的航空插座,左側(cè)為輸入端,連接系統(tǒng)的380V供電電源,測量電纜從電流傳感器中心孔穿過后連接到右側(cè)的航空插座(輸出端),再通過線纜連接到被測系統(tǒng)用電設備。衰減后的信號由信號輸出接口經(jīng)線纜傳送到集成接線箱,再供數(shù)據(jù)采集卡采集。

圖3交流380V三相供電測量盒結(jié)構(gòu)示意圖

2.系統(tǒng)軟件設計

運用虛擬儀器的思想,以NI LabVIEW8.5為開發(fā)平臺,設計開發(fā)自動檢測與故障診斷軟件(以下簡稱“檢測診斷軟件”),該軟件與系統(tǒng)硬件一起構(gòu)成完整的測試診斷系統(tǒng)。

檢測診斷軟件按空調(diào)設備的三大類試驗內(nèi)容設計了自動工況模擬、調(diào)溫特性和電參數(shù)特性三個試驗模塊。每個試驗模塊具有選擇被測通道、設置采樣參數(shù)和處理采集數(shù)據(jù)的功能,使用者可根據(jù)具體試驗項目所測的物理量,選擇采集卡上相應的被測通道;通過改變采樣參數(shù)(采樣點數(shù)、采樣頻率)來改善試驗效果;通過LabVIEW8.5中自帶的信號分析、數(shù)學運算、統(tǒng)計分析等子VI將這些原始數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成實際工程量數(shù)據(jù),如溫度、壓力、濕度、電壓和電流等,然后與這些參數(shù)的設計值進行比較,如超出閾值界限,則及時以紅燈閃爍的報警形式通知用戶。同時,報警結(jié)果可自動保存到數(shù)據(jù)庫,供故障診斷系統(tǒng)分析。為了完成上述功能,主要需要如下功能模塊:

圖4檢測診斷軟件架構(gòu)圖

1)   硬件配置與管理模塊:主要完成對硬件的配置與管理,是連接測試系統(tǒng)硬件與軟件的橋梁,

2)   硬件自檢模塊:測試系統(tǒng)自身功能的正確性,確保不會因為測試設備的故障導致產(chǎn)品測試工作失敗。

3)   校準模塊:實現(xiàn)對系統(tǒng)所用硬件的校準。

4)   閾值設置模塊:主要完成對被測參數(shù)顯示范圍(顯示下限和顯示上限)和報警閾值(報警下限和報警上限)的設置,為數(shù)據(jù)顯示和故障判斷提供執(zhí)行依據(jù)。

5)   信號控制和采集模塊:完成對被測信號的控制和采集。

6)   數(shù)據(jù)保存模塊:完成對采集信號的保存。

7)   數(shù)據(jù)庫模塊:實現(xiàn)對故障形式和故障狀態(tài)的存儲,并在故障存在的情況下,自動啟動故障診斷系統(tǒng)。

8)   數(shù)據(jù)回放模塊:實現(xiàn)對保存數(shù)據(jù)的回放,方便用戶觀察數(shù)據(jù)的變化趨勢。

9)   幫助模塊:對整個測試軟件進行說明,方便用戶使用。

其中硬件配置與管理模塊的界面如圖5所示。它由四個部分組成,分別是任務管理、配置管理、SCALE管理和設備管理,其中任務管理的功能是顯示已配置好的任務,以及實現(xiàn)對任務的選定、改名和刪除等操作;配置管理的功能是添加或修改配置,使之滿足測試需求,然后將選定的配置轉(zhuǎn)換為任務,是實現(xiàn)硬件通道合理配置的主戰(zhàn)場;SCALE管理的功能是實現(xiàn)對測試信號的標定,使物理信號以其實際單位(比如:Mpa、m/s等)存儲和顯示,而不是以電信號的單位(比如:V、mA等)存儲和顯示;設備管理的功能是顯示所有插入的板卡及其在本測試系統(tǒng)的功能信息等。

圖5 硬件配置與管理模塊

圖6是信號采集和控制的界面。在通道配置之前,對相應的硬件進行自檢,可確保不會因為測試設備的故障導致產(chǎn)品測試工作失敗。在進行通道配置時,用戶可根據(jù)測試需要,自定義測試信號類型(溫度、濕度、壓力或運行電參數(shù))和通道數(shù)量,具有很強的通用性和靈活性。

  

圖6 信號采集和控制的界面

3. 試驗測試

為了驗證本系統(tǒng)的功能是否*設計要求,開展了功能測試試驗、平均*時間試驗等。在報警和數(shù)據(jù)存儲及回放的功能試驗中,首先通過軟件閾值設置窗口完成測試參數(shù)報警閾值的設置,然后人為地改變冷凝器和蒸發(fā)器的進風溫度,當溫度值高于或低于設置的閾值時,報警燈變亮,溫度的變化曲線則如圖7所示。

圖7 冷凝器和蒸發(fā)器溫度變化曲線

    通過各項測試,證明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定,設置方便,功能齊全,*項目的技術(shù)要求。

三、總結(jié)與展望

空調(diào)設備自動檢測與故障診斷系統(tǒng)主要是通過虛擬儀器技術(shù)對設備運行參數(shù)進行監(jiān)測,給出故障信號及測試數(shù)據(jù),通過故障診斷系統(tǒng)推理進行故障診斷,給出故障模式。該系統(tǒng)功能強大,可以實現(xiàn)對多種信號(溫度、壓力、高電壓、大電流)的控制和測量,對測試數(shù)據(jù)可進行實時和離線分析。

本套系統(tǒng)已經(jīng)在實際工業(yè)使用,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,測試任務靈活方便,分析模塊功能強大,很好地滿足了對空調(diào)設備進行故障診斷的需求,提高了測試效率。

該系統(tǒng)通用性強,在故障診斷行業(yè)具有良好的推廣意義。

    我們開業(yè)語言以LabVIEW為主,在硬件選型方面也積累了豐富的經(jīng)驗,同時我們也具備獨立的硬件開發(fā)及機械設計與加工能力,可以制作、加工非標設備,滿足個性化的需求。"術(shù)業(yè)有專攻",每個人都有自己zui擅長的領域。把這些工作交給我們,使您有精力做科研,這應該是一個雙贏的局面。

服務領域涵蓋:

   LabVIEW 編程 開發(fā)

     LabVIEW作為圖形化編程語言,近幾年發(fā)展迅速,它具備開發(fā)快、可靠性高等特點,非常適合測控領域的應用。在該領域我們已經(jīng)有十年的開發(fā)經(jīng)驗,合作用戶涉及科研、國防、外企、大中小型各類企業(yè)。服務領域遍布自動測控系統(tǒng)眾多領域,包括航空航天、汽車產(chǎn)品測試、工業(yè)自動化、故障診斷、圖像處理等。

   非標設備研制

    在系統(tǒng)開發(fā)過程中,購買不到的配件、電路板等產(chǎn)品,我們也可以進行研制開發(fā),為您提供一站式的服務。

   系統(tǒng)集成

為自動化測試提供完整的解決方案。我們從設備選擇、采購、安裝、調(diào)試、控制、到配套產(chǎn)品的研制,涵蓋您科研生產(chǎn)的全過程。讓您全身心的投入到核心工作中來,減輕您的工作壓力,提升工作效率。

   產(chǎn)品合作開發(fā)

    如果您那有具有市場潛力的好產(chǎn)品、好創(chuàng)意,我們也愿意與您一起合作開發(fā)。在這方面我們也具備了一定的基礎,例如工業(yè)*/呼吸模擬器/人工肺,勞保測試產(chǎn)品"防塵測試儀"已經(jīng)成功推向了市場。成熟的技術(shù)+有潛力的市場,一直是我們追求的目標。如果您有好的創(chuàng)意,或者現(xiàn)有的產(chǎn)品需要升級推廣,也歡迎與我們。

     

 

 

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