控制与保护开关电器机械与动力操作性能检测系统设计
控制与保护开关电器机械与动力操作性能检测系统设计[20200211152207]
摘要
控制与保护开关电器能够精确测量电流等电量参数，为了确保它的测量精准性，必须对它的机械与动力操作性能进行检测。对此，本课题采用虚拟仪器技术的思想，选择开放式的LabVIEW虚拟仪器软件开发平台，以常熟开关制造有限公司研制与生产的CB1系列控制与保护开关电器为检测对象，设计出一种控制与保护开关电器机械与动力操作性能检测系统，可以满足该产品的出厂检测需要。
本系统主要由硬件和软件两部分组成，硬件部分主要包括内置PCI-6229数据采集卡并安装虚拟仪器软件的上位机，软件部分采用LabVIEW 虚拟仪器平台开发的各种功能软件。系统通过数据采集卡进行数据采集并送至上位机，然后通过LabVIEW开发的软件进行分析与处理。实际应用证明，该系统开发成本低，测量精度高，维护简单，具有良好的推广价值。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:控制与保护开关电器机械操作动力操作虚拟仪器技术LabVIEW
目录
1引言 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2 国内外研究状况 1
1.3研究方法和系统描述 2
1.4 论文章节安排 3
2 基于虚拟仪器数据采集系统概述 5
2.1 虚拟仪器概述 5
2.2 虚拟仪器系统特点 5
2.3 数据采集系统概述 6
2.3.1数据采集理论 6
2.3.2数据采集系统平台结构 7
2.4 数据采集卡的介绍 8
3 系统总体方案设计与硬件配置 8
3.1 系统实现功能 9
3.2 系统总体结构 9
3.3 系统硬件配置 9
3.3.1数据采集卡的选择 9
3.3.2 PCI-6229基本情况 10
3.3.3 PCI-6229通道分配 10
3.4 CB1系列控制保护开关电器的介绍 11
3.4.1 控制旋钮位置与功能 12
3.4.2 就绪和脱扣触头、辅助触头状态 13
3.4.3 接线原理图 14
4 系统软件设计与功能实现 15
4.1 230V交流控制电源电压调节软件设计 15
4.2 机械操作性能检测软件设计 19
4.3动力操作性能检测软件设计 26
4.4 调试结果与分析 30
5总结与展望 33
5.1 总结 33
5.2 展望 33
参考文献 34
致谢 36
1引言
1.1 研究的背景和意义
科学技术发展日新月异，随着计算机网络技术、微电子技术等相关技术的不断发展，低压电器产品也不断地朝着寿命长、功能全、智能化程度高的方向发展。为了保证产品的质量要求，必须对其进行出厂检测。
对于传统测试仪器，其装置体积大、成本高、功能单一、自动化程度低，已经不能完全满足我们的需求了。虚拟仪器的出现给我们带来了新的变化，它把计算机技术与一起技术完美的结合在一起，我们可以随心所欲地根据自己的需求设计出自己的功能系统。
因此，本课题中检测系统的功能实现采用虚拟仪器技术的思想，选择开放式的LabVIEW虚拟仪器软件开发平台，以常熟开关制造有限公司研制与生产的CB1系列控制与保护开关电器为检测对象，设计出一种控制与保护开关电器机械与动力操作性能检测系统，该检测系统不仅能够满足控制与保护开关电器产品测量功能检测需求，而且具有开发成本低、测试精度高、维护简单和抗干扰能力强等优点，完全摆脱了传统测试仪器给我们带来的不便。
1.2 国内外研究状况
对于低压保护电器的各种功能检测以及虚拟仪器技术的应用方面，国内外进行了相关研究并取得了一系列成果，下面进行部分介绍。
由徐伟等发表的《控制与保护开关电器测量功能检测系统》一文中采用了面向图形化的虚拟仪器软件LabVIEW7.0进行电流发生器控制模块、控制电源模块、通信模块、测量功能检测模块等的编程，并实现实时数据采集、分析处理与显示，同时简要介绍了系统的总体构成与硬件组成[1]。实际应用表明：该检测系统能够对控制与保护开关电器进行全面、高效、准确的测试。
由戴梅等发表的《控制与保护开关电器电源模块参数检测系统》一文中以数据采集卡和计算机为核心，利用计算机中LabVIEW软件进行各模块的编程，组成了基于LabVIEW 平台的PCI总线电源模块参数自动检测系统；文中具体介绍了系统硬件电路设计，并且详细地阐述了系统软件实现的过程；实践证明该系统进行测试时不仅检测效率高、精度高，还有抗扰能力强、性能稳定等优点[2]。
由阮庆洲等发表的《基于LabVIEW 的智能低压电器测试技术》一文中利用LabVIEW软件作为平台开发出一套能够解决网络化、系统化、智能化问题的方详细介绍了智能型低压电器测试系统的主回路及控制回路（包括硬件组成与软件组成）[3]。经过测试表明系统具有方便操作，测量精确，实时、高效的数据处理等优点，并且能够远程监控，排除了人为干扰的因素。
由苏金州等发表的《基于LabVIEW的低压电器数据采集系统》中利用霍尔传感器对电压和电流信号进行采样并送至数据采集卡，然后通过LabVIEW编好的功能软件对采集到信号进行分析与处理[4]。文中详细介绍了数据采集系统的构成与LabVIEW的特点。本系统可应用于开关元件等电器产品的相关性能试验中，具有使用方便，人机界面友好等的特点。
由李林宏等发表的《基于LabVIEW与串行通信的检测系统设计》中采RS232 或RS485进行通信，在LabVIEW开发环境下，利用VISA函数配置串口以实现数据的读取、写入等功能[5]。该系统能够完成数据的采集、分析处理、显示等功能，经实际应用表明，该系统设计合理，功能齐全。
从以上研究表明，采用虚拟仪器具有高效、精确、操作方便等优点，而且功能修改时只需要更新上位机中的软件，所以成本低廉，更新周期短，使用它来设计控制与保护开关电器的性能检测系统在各方面都能很好的满足自己的测试需求，是个非常好的选择。
1.3研究方法和系统描述
在熟悉LabVIEW虚拟仪器软件开发平台编程技术、控制与保护开关电器工作原理、现代测试技术及电气产品检测理论等专业知识的基础上，综合应用所学专业知识，采用先进的虚拟仪器技术来开发设计控制与保护开关电器机械与动力操作性能检测系统。系统设计的基本内容应包括：
①机械操作性能
控制回路施加额定控制电源电压230VAC，进行下列试验：
——两次闭合、断开操作；
——两次脱扣操作(通过菜单按“脱扣测试”)。
（a）CB1闭合时，辅助触点13、14闭合，21、22断开；
辅助触头模块31、32，51、52断开，43、44，63、64闭合，CB1断开时，上述触点状态相反。
（b）旋钮在就绪位置时，17、18闭合，在脱扣或分断位置时断开；
（c）旋钮在脱扣位置时，75、76断开，87、88闭合，在就绪或分断位置时，75、76闭合，87、88断开；
②动力操作性能
试验时主回路不通电，
(a)吸合
控制电源电压为额定值Us的75％或112％（交流不能超过260V）范围内均应可靠吸合。
(b)释放
交流（230VAC）：控制电源电压为额定值Us的25％应可靠释放。
可通过计算机实现各电压值的切换（在计算机屏幕上显示切换后的电压值）及通断控制,控制电源电压无级可调。
③系统要求采用LabVIEW 7.0软件平台开发机械与动力操作性能检测中相应的数据采集、分析与处理等软件、标准信号产生、相关信号控制等软件，要求选择相应的硬件；
④系统软件具有交互式友好界面。
1.4 论文章节安排
本文在了解虚拟仪器技术、LabVIEW软件开发平台、控制与保护开关电器工作原理、现代测试技术及电气产品检测理论等技术的基础上，阐述了控制与保护开关电器机械与动力操作性能检测系统的实际意义。系统通过数据采集卡进行数据采集并送至上位机，然后通过LabVIEW开发的软件进行分析与处理。本文分为五章来对以上部分内容进行介绍。
摘要
控制与保护开关电器能够精确测量电流等电量参数，为了确保它的测量精准性，必须对它的机械与动力操作性能进行检测。对此，本课题采用虚拟仪器技术的思想，选择开放式的LabVIEW虚拟仪器软件开发平台，以常熟开关制造有限公司研制与生产的CB1系列控制与保护开关电器为检测对象，设计出一种控制与保护开关电器机械与动力操作性能检测系统，可以满足该产品的出厂检测需要。
本系统主要由硬件和软件两部分组成，硬件部分主要包括内置PCI-6229数据采集卡并安装虚拟仪器软件的上位机，软件部分采用LabVIEW 虚拟仪器平台开发的各种功能软件。系统通过数据采集卡进行数据采集并送至上位机，然后通过LabVIEW开发的软件进行分析与处理。实际应用证明，该系统开发成本低，测量精度高，维护简单，具有良好的推广价值。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:控制与保护开关电器机械操作动力操作虚拟仪器技术LabVIEW
目录
1引言 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2 国内外研究状况 1
1.3研究方法和系统描述 2
1.4 论文章节安排 3
2 基于虚拟仪器数据采集系统概述 5
2.1 虚拟仪器概述 5
2.2 虚拟仪器系统特点 5
2.3 数据采集系统概述 6
2.3.1数据采集理论 6
2.3.2数据采集系统平台结构 7
2.4 数据采集卡的介绍 8
3 系统总体方案设计与硬件配置 8
3.1 系统实现功能 9
3.2 系统总体结构 9
3.3 系统硬件配置 9
3.3.1数据采集卡的选择 9
3.3.2 PCI-6229基本情况 10
3.3.3 PCI-6229通道分配 10
3.4 CB1系列控制保护开关电器的介绍 11
3.4.1 控制旋钮位置与功能 12
3.4.2 就绪和脱扣触头、辅助触头状态 13
3.4.3 接线原理图 14
4 系统软件设计与功能实现 15
4.1 230V交流控制电源电压调节软件设计 15
4.2 机械操作性能检测软件设计 19
4.3动力操作性能检测软件设计 26
4.4 调试结果与分析 30
5总结与展望 33
5.1 总结 33
5.2 展望 33
参考文献 34
致谢 36
1引言
1.1 研究的背景和意义
科学技术发展日新月异，随着计算机网络技术、微电子技术等相关技术的不断发展，低压电器产品也不断地朝着寿命长、功能全、智能化程度高的方向发展。为了保证产品的质量要求，必须对其进行出厂检测。
对于传统测试仪器，其装置体积大、成本高、功能单一、自动化程度低，已经不能完全满足我们的需求了。虚拟仪器的出现给我们带来了新的变化，它把计算机技术与一起技术完美的结合在一起，我们可以随心所欲地根据自己的需求设计出自己的功能系统。
因此，本课题中检测系统的功能实现采用虚拟仪器技术的思想，选择开放式的LabVIEW虚拟仪器软件开发平台，以常熟开关制造有限公司研制与生产的CB1系列控制与保护开关电器为检测对象，设计出一种控制与保护开关电器机械与动力操作性能检测系统，该检测系统不仅能够满足控制与保护开关电器产品测量功能检测需求，而且具有开发成本低、测试精度高、维护简单和抗干扰能力强等优点，完全摆脱了传统测试仪器给我们带来的不便。
1.2 国内外研究状况
对于低压保护电器的各种功能检测以及虚拟仪器技术的应用方面，国内外进行了相关研究并取得了一系列成果，下面进行部分介绍。
由徐伟等发表的《控制与保护开关电器测量功能检测系统》一文中采用了面向图形化的虚拟仪器软件LabVIEW7.0进行电流发生器控制模块、控制电源模块、通信模块、测量功能检测模块等的编程，并实现实时数据采集、分析处理与显示，同时简要介绍了系统的总体构成与硬件组成[1]。实际应用表明：该检测系统能够对控制与保护开关电器进行全面、高效、准确的测试。
由戴梅等发表的《控制与保护开关电器电源模块参数检测系统》一文中以数据采集卡和计算机为核心，利用计算机中LabVIEW软件进行各模块的编程，组成了基于LabVIEW 平台的PCI总线电源模块参数自动检测系统；文中具体介绍了系统硬件电路设计，并且详细地阐述了系统软件实现的过程；实践证明该系统进行测试时不仅检测效率高、精度高，还有抗扰能力强、性能稳定等优点[2]。
由阮庆洲等发表的《基于LabVIEW 的智能低压电器测试技术》一文中利用LabVIEW软件作为平台开发出一套能够解决网络化、系统化、智能化问题的方详细介绍了智能型低压电器测试系统的主回路及控制回路（包括硬件组成与软件组成）[3]。经过测试表明系统具有方便操作，测量精确，实时、高效的数据处理等优点，并且能够远程监控，排除了人为干扰的因素。
由苏金州等发表的《基于LabVIEW的低压电器数据采集系统》中利用霍尔传感器对电压和电流信号进行采样并送至数据采集卡，然后通过LabVIEW编好的功能软件对采集到信号进行分析与处理[4]。文中详细介绍了数据采集系统的构成与LabVIEW的特点。本系统可应用于开关元件等电器产品的相关性能试验中，具有使用方便，人机界面友好等的特点。
由李林宏等发表的《基于LabVIEW与串行通信的检测系统设计》中采RS232 或RS485进行通信，在LabVIEW开发环境下，利用VISA函数配置串口以实现数据的读取、写入等功能[5]。该系统能够完成数据的采集、分析处理、显示等功能，经实际应用表明，该系统设计合理，功能齐全。
从以上研究表明，采用虚拟仪器具有高效、精确、操作方便等优点，而且功能修改时只需要更新上位机中的软件，所以成本低廉，更新周期短，使用它来设计控制与保护开关电器的性能检测系统在各方面都能很好的满足自己的测试需求，是个非常好的选择。
1.3研究方法和系统描述
在熟悉LabVIEW虚拟仪器软件开发平台编程技术、控制与保护开关电器工作原理、现代测试技术及电气产品检测理论等专业知识的基础上，综合应用所学专业知识，采用先进的虚拟仪器技术来开发设计控制与保护开关电器机械与动力操作性能检测系统。系统设计的基本内容应包括：
①机械操作性能
控制回路施加额定控制电源电压230VAC，进行下列试验：
——两次闭合、断开操作；
——两次脱扣操作(通过菜单按“脱扣测试”)。
（a）CB1闭合时，辅助触点13、14闭合，21、22断开；
辅助触头模块31、32，51、52断开，43、44，63、64闭合，CB1断开时，上述触点状态相反。
（b）旋钮在就绪位置时，17、18闭合，在脱扣或分断位置时断开；
（c）旋钮在脱扣位置时，75、76断开，87、88闭合，在就绪或分断位置时，75、76闭合，87、88断开；
②动力操作性能
试验时主回路不通电，
(a)吸合
控制电源电压为额定值Us的75％或112％（交流不能超过260V）范围内均应可靠吸合。
(b)释放
交流（230VAC）：控制电源电压为额定值Us的25％应可靠释放。
可通过计算机实现各电压值的切换（在计算机屏幕上显示切换后的电压值）及通断控制,控制电源电压无级可调。
③系统要求采用LabVIEW 7.0软件平台开发机械与动力操作性能检测中相应的数据采集、分析与处理等软件、标准信号产生、相关信号控制等软件，要求选择相应的硬件；
④系统软件具有交互式友好界面。
1.4 论文章节安排
本文在了解虚拟仪器技术、LabVIEW软件开发平台、控制与保护开关电器工作原理、现代测试技术及电气产品检测理论等技术的基础上，阐述了控制与保护开关电器机械与动力操作性能检测系统的实际意义。系统通过数据采集卡进行数据采集并送至上位机，然后通过LabVIEW开发的软件进行分析与处理。本文分为五章来对以上部分内容进行介绍。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/4399.html
