基于LabVIEW 的電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王智琦 林立

（1、邵陽(yáng)學(xué)院電氣工程學(xué)院，湖南邵陽(yáng) 422000 2、多電源地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行與控制湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南邵陽(yáng) 422000）

考慮到在進(jìn)行電機(jī)控制策略設(shè)計(jì)與調(diào)試時(shí)，通常使用示波器對(duì)電機(jī)電壓或電流等單個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)，無(wú)法較為直觀的反應(yīng)出電機(jī)電壓、電流、轉(zhuǎn)速等信號(hào)的聯(lián)動(dòng)性，因此本文使用LabVIEW 設(shè)計(jì)電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用串口將多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送至采集系統(tǒng)并進(jìn)行解調(diào)與顯示?？蓪?shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行中電流、電壓、轉(zhuǎn)速等多個(gè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)觀測(cè)。

1 串口與主循環(huán)設(shè)置

電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)三相電流、轉(zhuǎn)速、勵(lì)磁電流、轉(zhuǎn)矩電流、勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓8 個(gè)float 類型32 位信號(hào)進(jìn)行采集，串口傳遞數(shù)據(jù)遵循RS-232 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，將8 個(gè)信號(hào)拆解成4*8 位無(wú)符號(hào)整型，通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，且每次首尾增加常數(shù)幀進(jìn)行校驗(yàn)，即每次主循環(huán)應(yīng)有34 幀數(shù)據(jù)從串口緩存區(qū)調(diào)出進(jìn)行顯示，如圖1 所示，在主循環(huán)中添加屬性節(jié)點(diǎn)，設(shè)置成Instr類，引出串口數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)接口，當(dāng)串口緩存數(shù)據(jù)大于68 時(shí)即串口緩存數(shù)據(jù)滿足兩次調(diào)用時(shí)進(jìn)行下一步，否則等待。

圖1 系統(tǒng)主循環(huán)設(shè)置

2 數(shù)據(jù)解調(diào)、恢復(fù)與顯示設(shè)計(jì)

串口緩存區(qū)數(shù)據(jù)幀數(shù)大于68 時(shí)，將其中34 幀數(shù)據(jù)取出并解調(diào)，具體解調(diào)流程圖如圖2 所示，程序設(shè)計(jì)如圖3 所示，需要校驗(yàn)首尾常數(shù)幀是否正確，如不正確則中間的32 位數(shù)據(jù)幀將不送往顯示，只有首尾常數(shù)幀滿足要求，才將中間32 個(gè)數(shù)據(jù)幀送往顯示。

圖2 數(shù)據(jù)解調(diào)流程圖

圖3 數(shù)據(jù)解調(diào)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)滿足首尾常數(shù)條件后，進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)與顯示設(shè)計(jì)，如圖4 所示，將數(shù)據(jù)連接至For 循環(huán)的輸入隧道時(shí)，自動(dòng)索引隧道每次讀取數(shù)組的一個(gè)元素，以4 個(gè)數(shù)據(jù)幀為一組，按順序?qū)o(wú)符號(hào)字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行移位操作，移位完成后將數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換成單精度類型。

圖4 數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)計(jì)

32 個(gè)數(shù)據(jù)幀每4 幀數(shù)據(jù)恢復(fù)成1 個(gè)單精度數(shù)據(jù)，共恢復(fù)為8 組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)存放在長(zhǎng)度為3000 的數(shù)組中，如圖5 所示將數(shù)組2 送往示波器進(jìn)行圖形顯示，且每次循環(huán)執(zhí)行程序時(shí)，利用數(shù)組替換子集模塊插入新元素，利用先入先出原則替換之前的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到實(shí)施更新數(shù)據(jù)的目的。

圖5 數(shù)據(jù)顯示設(shè)計(jì)

3 數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)

選擇串口設(shè)置好對(duì)應(yīng)波特率后，運(yùn)行電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時(shí)運(yùn)行異步電機(jī)矢量控制程序，將電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流、電壓等數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送至電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不同單精度數(shù)據(jù)送往不同示波器進(jìn)行顯示，其采集信息如圖6-7 所示，8 組數(shù)據(jù)共放入6 個(gè)示波器內(nèi)進(jìn)行圖形顯示，其中三相電流的3 組數(shù)據(jù)放入同一個(gè)示波器；圖6 顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速維持在100rpm 之間波動(dòng)，相電流幅值為0.02A 且三相不平衡，勵(lì)磁電流圍繞在0.02A 附近周期性波動(dòng)，圖7 顯示轉(zhuǎn)矩電流在0A 附近波動(dòng)，勵(lì)磁電壓與轉(zhuǎn)矩電壓分別在10V 與6V 之間。

圖6 異步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)圖顯

圖7 異步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)圖顯

4 結(jié)論

本文利用LabVIEW 設(shè)計(jì)了電機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并利用異步電機(jī)矢量控制程序?qū)崟r(shí)發(fā)送電機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)信息至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多數(shù)據(jù)觀測(cè)，且能較為直觀的反應(yīng)數(shù)據(jù)變化的聯(lián)動(dòng)性，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)異步電機(jī)矢量控制理論的難度。