CN105699105B - 交流伺服系统的st测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了交流伺服系统的ST测试系统及方法,设置有上位机、负载伺服系统、功率仪系统及转矩传感器,上位机与负载伺服系统相连接,转矩传感器设置在负载伺服系统与用于进行ST测试的被测伺服系统相连接的传动轴上,上位机同转矩传感器相连接,功率仪系统分别与上位机和被测伺服系统相连接;通过工控机控制负载伺服系统和被测伺服系统,并下发采集数据的指令至功率仪系统和转矩传感器中对需要的数据进行采集,而后将所采集的数据传输回工控机内,通过工控机内的labview软件进行相应的处理,自动生成测试报告;为提高交流伺服系统性能测试的效率而设计出交流伺服系统的ST测试方法。
Description
技术领域
本发明涉及交流伺服系统动态性能的测试技术领域,具体的说,是交流伺服系统的ST测试系统及方法。
背景技术
交流伺服系统应用范围非常广泛,最早是应用于宇航和军事领域,逐渐被应用到工业控制领域,如数控机床以及机器人等等,后来又被应用到民用,如纺织,雕刻,自动化流水线等。
伺服系统用量最大的还是机床,90年代开始,欧美各国都在全力开发新一代高速数控机床,高速电主轴单元转速在30000rpm~100000rpm,在分辨率为1μm时工作台的进给速度达到100m/min及以上,在分辨率为1μs时,工作台的进给速度达到24m/min以上。当前数控机床呈现出高速,高精度,高动态的特点,而这些需求的满足主要取决于伺服系统的动静态特性,因此人们对交流伺服系统的性能和功能的要求越来越高。
对交流伺服系统研发中,需要进行的性能测试也越来越多,因此提高每项性能测试的测试效率和准确性就变得非常有意义。
发明内容
本发明的目的在于为了提高交流伺服系统性能测试效率,设计的交流伺服系统的ST测试系统及方法,为提高交流伺服系统性能测试的效率而设计出交流伺服系统的ST测试方法,并为更好的配套实现该测试方法而设计出交流伺服系统的ST测试系统。
本发明通过下述技术方案实现:交流伺服系统的ST测试系统,设置有上位机、负载伺服系统、功率仪系统及转矩传感器,所述上位机与负载伺服系统相连接,所述转矩传感器设置在负载伺服系统与用于进行ST测试的被测伺服系统相连接的传动轴上,所述上位机同转矩传感器相连接,所述功率仪系统分别与上位机和被测伺服系统相连接;所述上位机还同被测伺服系统相连接。
进一步的为更好的实现本发明所述ST测试系统,特别采用下述设置方式:所述负载伺服系统内设置有负载伺服驱动器和负载电机,所述负载电机通过传动轴与被测伺服系统相连接,所述负载伺服驱动器分别连接上位机、被测伺服系统和负载电机。
进一步的为更好的实现本发明所述ST测试系统,特别采用下述设置方式:所述功率仪系统内设置有电源、第一功率仪和第二功率仪,所述电源连接第一功率仪,所述第一功率仪分别连接上位机和被测伺服系统,所述第二功率仪分别连接被测伺服系统和上位机。
进一步的为更好的实现本发明所述ST测试系统,特别采用下述设置方式:所述被测伺服系统内设置有被测伺服驱动器和被测电机,所述被测伺服驱动器分别连接上位机、负载伺服驱动器、第一功率仪和第二功率仪,所述被测电机连接第二功率仪,且被测电机通过传动轴与负载电机相连接。
进一步的为更好的实现本发明所述ST测试系统,特别采用下述设置方式:所述上位机通过转接板分别与负载伺服系统和被测伺服系统相连接。
进一步的为更好的实现本发明所述ST测试系统,特别采用下述设置方式:所述上位机采用具有高速数据采集卡PCI6229和运动控制卡PCI7390的工控机;所述转矩传感器采用4502A20RA转矩传感器,且转矩传感器与工控机的高速数据采集卡PCI6229相连接;所述负载伺服驱动器采用松下A5伺服驱动器,且负载伺服驱动器与工控机的高速数据采集卡PCI6229相连接;所述连接板上设置有MCA 7790P,且连接板与工控机的运动控制卡PCI7390连接。
所述被测伺服驱动器为Leetro系列交流伺服驱动器。
交流伺服系统的ST测试方法,通过工控机控制负载伺服系统和被测伺服系统,并下发采集数据的指令至功率仪系统和转矩传感器中对需要的数据进行采集,而后将所采集的数据传输回工控机内,通过工控机内的labview软件进行相应的处理,自动生成测试报告。
进一步的为更好的实现本发明所述ST测试方法,特别采用下述设置方式:该ST测试方法包括以下具体步骤:
1)初始化,通过安装在工控机内的labview软件初始化被测伺服驱动器和负载伺服驱动器,设置S-T测试参数,并初始化第一功率仪和第二功率仪;
2)设置转矩,设置被测伺服驱动器内部转矩为100%-300%;
3)控制电机运行,通过labview软件分别控制负载伺服系统和被测伺服系统,使负载伺服系统和被测伺服系统内的负载电机和被测电机运行转动;
4)采集数据,通过工控机的labview软件控制下发采集指令至转矩传感器和第一功率仪和第二功率仪上,进行转矩数据、转速数据、输入输出功率数据和输入输出电流数据的采集;
5)停止采集数据,当负载电机转速达到预设的转速之后,负载伺服驱动器发送速度到达信号至工控机内,工控机接收该速度到达信号后将通过labview软件停止采集数据;
6)保存测试数据并生成测试报告,工控机接收到所采集的转速数据和转矩数据,并利用labview软件进行排序,并一一对应的绘制出S-T曲线图;工控机接收到所采集的输入输出功率数据和输入输出电流数据,并通过labview软件进行输入输出效率的计算,而后通过labview软件绘制数据曲线图,所述数据曲线图包含一一对应的计算得到的输入输出效率数据及输入输出功率数据内的输入功率数据、输出功率数据;而后自动生成测试报告,且测试报告内包括S-T曲线图和数据曲线图;所述S-T曲线图和数据曲线图的横轴皆为转速数据值。
进一步的为更好的实现本发明所述ST测试方法,特别采用下述设置方式:所述步骤3)控制电机运行包括以下具体步骤:
3-1)通过labview软件使能负载伺服驱动器,负载伺服驱动器将启动负载电机,但由于负载伺服驱动器的零速箝位设置,使得负载电机处于抱死状态;
3-2)通过工控机上的labview软件使能被测伺服驱动器,被测伺服驱动器将启动被测电机,但由于负载电机反拖住被测电机,被测电机亦被抱死;
3-3)通过工控机上的labview软件放开负载伺服驱动器的零速钳位,负载电机接到放开零速钳位信号后,负载电机放开钳位,被测电机开始拖动负载电机转动;
进一步的为更好的实现本发明所述ST测试方法,特别采用下述设置方式:所述步骤4)采集数据具体为:利用转矩传感器采集转矩数据和由负载伺服驱动器的SP输出的转速数据,并通过工控机上的高速数据采集卡PCI6299接收所采集的转矩数据和转速数据,而后传送至工控机内;利用第一功率仪和第二功率仪分别对输入输出功率数据和输入输出电流数据进行采集,并将所采集的输入输出功率数据和输入输出电流数据传送到工控机内。
进一步的为更好的实现本发明所述ST测试方法,特别采用下述设置方式:在初始化所述被测伺服驱动器和负载伺服驱动器时,所述被测伺服驱动器需要更改的参数有:控制模式更改为1;内外速度选择更改为1,即采用内部速度;第一内部速度更改为5500;转矩限制参数更改为100%;
所述负载伺服驱动器需要更改的参数有:控制模式更改为1,即采用速度模式;速度设置内外切换更改为1,即采用内部速度; 第一内部速度更改为-5000;速度到达更改为5000或者4999;加速时间设置更改为500;减速时间设置更改为50;零速钳位更改为1;模拟监视器1输出增益设置为1000,表示输出的速度模拟量。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
本发明为提高交流伺服系统性能测试的效率而设计出交流伺服系统的ST测试方法,并为更好的配套实现该测试方法而设计出交流伺服系统的ST测试系统。
本发明将被测伺服系统的输入输出功率,输入输出电流都采集到,并自动计算输入输出效率,将此输入输出效率纳入了伺服系统性能的考核,从而更准确的测量伺服系统性能。
本发明将采集数据,处理数据,绘制图表整合成全自动化过程,整个测试过程不需人为干预,避免了人为操作失误的可能,测试人员只需要在labview软件上点击开始测试即可由labview软件执行完所有的测试步骤。
本方法的另外一个改进点在于测试报告,测试报告包含了测试时间,测试人员,为数据追溯提供了可能,且测试报告不仅包含测试数据,各项测试数据还被绘制到一个图表中进行比较,简单直观,通过图表即可对系统性能有个大致的判断,而这个过程都是通过上位机软件自动完成的。
附图说明
图1为本发明所述ST测试系统图。
图2为本发明所述ST测试方法的流程简图。
图3为本发明实现过程中测试报告内的数据曲线样图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1:
交流伺服系统的ST测试系统,如图1所示,设置有上位机、负载伺服系统、功率仪系统及转矩传感器,所述上位机与负载伺服系统相连接,所述转矩传感器设置在负载伺服系统与用于进行ST测试的被测伺服系统相连接的传动轴上,所述上位机同转矩传感器相连接,所述功率仪系统分别与上位机和被测伺服系统相连接;所述上位机还同被测伺服系统相连接。
实施例2:
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本发明所述ST测试系统,如图1所示,特别采用下述设置方式:所述负载伺服系统内设置有负载伺服驱动器和负载电机,所述负载电机通过传动轴与被测伺服系统相连接,所述负载伺服驱动器分别连接上位机、被测伺服系统和负载电机。
实施例3:
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本发明所述ST测试系统,如图1所示,特别采用下述设置方式:所述功率仪系统内设置有电源、第一功率仪和第二功率仪,所述电源连接第一功率仪,所述第一功率仪分别连接上位机和被测伺服系统,所述第二功率仪分别连接被测伺服系统和上位机。
实施例4:
本实施例是在实施例2或3的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本发明所述ST测试系统,如图1所示,特别采用下述设置方式:所述被测伺服系统内设置有被测伺服驱动器和被测电机,所述被测伺服驱动器分别连接上位机、负载伺服驱动器、第一功率仪和第二功率仪,所述被测电机连接第二功率仪,且被测电机通过传动轴与负载电机相连接。
实施例5:
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本发明所述ST测试系统,如图1所示,特别采用下述设置方式:所述上位机通过转接板分别与负载伺服系统和被测伺服系统相连接。
实施例6:
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本发明所述ST测试系统,如图1所示,特别采用下述设置方式:所述上位机采用具有高速数据采集卡PCI6229和运动控制卡PCI7390的工控机;所述转矩传感器采用4502A20RA转矩传感器,且转矩传感器与工控机的高速数据采集卡PCI6229相连接;所述负载伺服驱动器采用松下A5伺服驱动器,且负载伺服驱动器与工控机的高速数据采集卡PCI6229相连接;所述连接板上设置有MCA 7790P,且连接板与工控机的运动控制卡PCI7390连接。
所述被测伺服驱动器为Leetro系列交流伺服驱动器。
所述工控机:用作显示控制终端,与用户进行交互,接收用户指令及被测伺服系统的转速和转矩反馈数据,该工控机具有NI公司的高速数据采集卡PCI6229和NI公司的运动控制卡PCI7390。
所述转矩传感器,采用德国KISTLER的转矩传感器4502A20RA来进行转矩测量,装载到被测电机(被测伺服电机)和负载电机(负载伺服电机)之间的转轴(传动轴)上;输出数据到工控机的高速数据采集卡PCI6229上。
所述负载伺服系统,其负载伺服驱动器采用松下A5伺服驱动器,接收工控机控制指令,通过伺服电机反拖为被测伺服系统提供高精度的动态加载,并将其速度模拟量输出到工控机的高速采集卡PCI6229上。
所述被测伺服系统,采用Leetro交流伺服系统各系列,接收工控机控制指令。
实施例7:
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,交流伺服系统的ST测试方法,通过工控机控制负载伺服系统和被测伺服系统,并下发采集数据的指令至功率仪系统和转矩传感器中对需要的数据进行采集,而后将所采集的数据传输回工控机内,通过工控机内的labview软件进行相应的处理,自动生成测试报告。
实施例8:
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本发明所述ST测试方法,特别采用下述设置方式:该ST测试方法包括以下具体步骤:
1)初始化,通过安装在工控机内的labview软件初始化被测伺服驱动器和负载伺服驱动器,设置S-T测试参数,并初始化第一功率仪和第二功率仪;
2)设置转矩,设置被测伺服驱动器内部转矩为100%-300%;
3)控制电机运行,通过labview软件分别控制负载伺服系统和被测伺服系统,使负载伺服系统和被测伺服系统内的负载电机和被测电机运行转动;
4)采集数据,通过工控机的labview软件控制下发采集指令至转矩传感器和第一功率仪和第二功率仪上,进行转矩数据、转速数据、输入输出功率数据和输入输出电流数据的采集;
5)停止采集数据,当负载电机转速达到预设的转速之后,负载伺服驱动器发送速度到达信号至工控机内,工控机接收该速度到达信号后将通过labview软件停止采集数据;
6)保存测试数据并生成测试报告,工控机接收到所采集的转速数据和转矩数据,并利用labview软件进行排序,并一一对应的绘制出S-T曲线图;工控机接收到所采集的输入输出功率数据和输入输出电流数据,并通过labview软件进行输入输出效率的计算,而后通过labview软件绘制数据曲线图,所述数据曲线图包含一一对应的计算得到的输入输出效率数据及输入输出功率数据内的输入功率数据、输出功率数据;而后自动生成测试报告,且测试报告内包括S-T曲线图和数据曲线图;所述S-T曲线图和数据曲线图的横轴皆为转速数据值。
实施例9:
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本发明所述ST测试方法,特别采用下述设置方式:所述步骤3)控制电机运行包括以下具体步骤:
3-1)通过labview软件使能负载伺服驱动器,负载伺服驱动器将启动负载电机,但由于负载伺服驱动器的零速箝位设置,使得负载电机处于抱死状态;
3-2)通过工控机上的labview软件使能被测伺服驱动器,被测伺服驱动器将启动被测电机,但由于负载电机反拖住被测电机,被测电机亦被抱死;
3-3)通过工控机上的labview软件放开负载伺服驱动器的零速钳位,负载电机接到放开零速钳位信号后,负载电机放开钳位,被测电机开始拖动负载电机转动;
实施例10:
本实施例是在实施例8或9的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本发明所述ST测试方法,特别采用下述设置方式:所述步骤4)采集数据具体为:利用转矩传感器采集转矩数据和由负载伺服驱动器的SP输出的转速数据,并通过工控机上的高速数据采集卡PCI6299接收所采集的转矩数据和转速数据,而后传送至工控机内;利用第一功率仪和第二功率仪分别对输入输出功率数据和输入输出电流数据进行采集,并将所采集的输入输出功率数据和输入输出电流数据传送到工控机内。
实施例11:
本实施例是在实施例8或9或10的基础上进一步优化,进一步的为更好的实现本发明所述ST测试方法,特别采用下述设置方式:在初始化所述被测伺服驱动器和负载伺服驱动器时,所述被测伺服驱动器需要更改的参数有:控制模式更改为1;内外速度选择更改为1,即采用内部速度;第一内部速度更改为5500;转矩限制参数更改为100%;
所述负载伺服驱动器需要更改的参数有:控制模式更改为1,即采用速度模式;速度设置内外切换更改为1,即采用内部速度;第一内部速度更改为-5000;速度到达更改为5000或者4999;加速时间设置更改为500;减速时间设置更改为50;零速钳位更改为1;模拟监视器1输出增益设置为1000,表示输出的速度模拟量。
实施例12:
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化,并结合图2所示的ST测试方法的流程简图,交流伺服系统的ST测试方法,包括以下步骤:
步骤一、初始化:
通过工控机的labview软件初始化被测伺服驱动器和负载伺服驱动器,设置S-T测试参数,同时初始化第一功率仪和第二功率仪:
被测伺服驱动需要更改的参数有:
0.02(控制模式)更改为1;
0.05(内外速度选择)改为1;内部速度;
5.03(第一内部速度)改为5500;
5.14(转矩限制参数)改为100%;
负载伺服驱动需要更改的参数有:
0.01(控制模式)改为1;速度模式;
3.00(速度设置内外切换)改为1; 内部速度;
3.04(第一内部速度)改到-5000;
4.36(速度到达)改为5000或者4999;
3.12(加速时间设置)改为500;
3.13(减速时间设置)改为50;
3.15(零速钳位)改为1;
4.17(模拟监视器1输出增益)设置为1000,表示输出的速度模拟量(电压,单位为V);
步骤二、设置转矩:
设置被测伺服驱动器内部转矩为100%-300%。
步骤三、使能松下A5:
通过工控机上的labview软件使能松下A5伺服驱动器,接收到使能信号后,负载电机将开始转动,但由于零速钳位,电机处于抱死状态。
步骤四、使能Leetro:
通过工控机上的labview软件使能被测Leetro伺服驱动器,接收到使能信号后,被测电机将开始转动,但由于负载电机反拖住被测电机,被测电机也被抱死。
步骤五、放开零速箝位:
通过工控机的labview软件放开负载伺服的零速钳位,接到放开零速钳位信号后,负载电机放开钳位,被测电机开始拖动负载电机转动。
步骤六、采集数据,转矩传感器采集转矩数据,转速数据由负载伺服驱动器的SP输出给出,转矩数据和转速数据都接到采集卡PCI6229上;输入输出功率数据和输入输出电流数据由功率仪采集,其中,第一功率仪采集输入功率数据和输入电流数据,第二功率仪采集输出功率数据和输出电流数据,采集到输入输出功率数据和输入输出电流数据之后传送到上位机。
步骤七、停止采集数据:
通过工控机的labview软件停止采集数据,停止的时刻是当负载电机转速达到由上一步4.36参数(速度到达)设置的转速后,由负载伺服发送一个速度到达信号给上位机,上位机接收到该信号后停止采集数据。
步骤八、保存数据:
通过工控机的labview软件保存测试数据,上位机接收到转速,转矩数据后将数据排序,并一一对应的绘制出S-T曲线图;根据输入输出功率和输入输出电流计算出输入输出效率,将输入功率,输出功率,输入输出效率都绘制在一张图上,横轴为速度(转速数据值),最后自动生成测试报告。
1)在软件界面中,首先点击初始化按钮,等待软件初始化完成(软件下面有软件状态显示);
2)开启电源,为负载伺服系统,被测伺服系统,转矩传感器等供电;
3)选择测试模式,高精度测试包括功率仪数据,低精度测试不包含功率仪数据;
4)选择好测试模式后,点击开始测量;
5)在弹出的测量条件里面,输入此次测量的条件,如1P-220V-100%,表示单相220V条件下100%转矩的ST特性;输入完成后点击确定按钮,此时电机开始转动,测量正式开始;
6)等待自动测量完成;
7)测量完成后会弹出提示,提示用户是否需要保存此次测量数据,如果要保存,则用户指定保存路径,然后软件根据用户指定的路径和文件名保存一个xls类型的测试报告;
8)测量结束。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.交流伺服系统的ST测试方法,其特征在于:基于交流伺服系统的ST测试系统进行ST测试,通过工控机控制负载伺服系统和被测伺服系统,并下发采集数据的指令至功率仪系统和转矩传感器中对需要的数据进行采集,而后将所采集的数据传输回工控机内,通过工控机内的labview软件进行相应的处理,自动生成测试报告;
所述交流伺服系统的ST测试系统,设置有上位机、负载伺服系统、功率仪系统及转矩传感器,所述上位机与负载伺服系统相连接,所述转矩传感器设置在负载伺服系统与用于进行ST测试的被测伺服系统相连接的传动轴上,所述上位机同转矩传感器相连接,所述功率仪系统分别与上位机和被测伺服系统相连接;所述上位机还同被测伺服系统相连接;所述负载伺服系统内设置有负载伺服驱动器和负载电机,所述负载电机通过传动轴与被测伺服系统相连接,所述负载伺服驱动器分别连接上位机、被测伺服系统和负载电机;所述功率仪系统内设置有电源、第一功率仪和第二功率仪,所述电源连接第一功率仪,所述第一功率仪分别连接上位机和被测伺服系统,所述第二功率仪分别连接被测伺服系统和上位机;所述被测伺服系统内设置有被测伺服驱动器和被测电机,所述被测伺服驱动器分别连接上位机、负载伺服驱动器、第一功率仪和第二功率仪,所述被测电机连接第二功率仪,且被测电机通过传动轴与负载电机相连接;所述上位机通过转接板分别与负载伺服系统和被测伺服系统相连接;
该ST测试方法包括以下具体步骤:
1)初始化,通过安装在工控机内的labview软件初始化被测伺服驱动器和负载伺服驱动器,设置S-T测试参数,并初始化第一功率仪和第二功率仪;
2)设置转矩,设置被测伺服驱动器内部转矩为100%-300%;
3)控制电机运行,通过labview软件分别控制负载伺服系统和被测伺服系统,使负载伺服系统和被测伺服系统内的负载电机和被测电机运行转动;
4)采集数据,通过工控机的labview软件控制下发采集指令至转矩传感器和第一功率仪和第二功率仪上,进行转矩数据、转速数据、输入输出功率数据和输入输出电流数据的采集;
5)停止采集数据,当负载电机转速达到预设的转速之后,负载伺服驱动器发送速度到达信号至工控机内,工控机接收该速度到达信号后将通过labview软件停止采集数据;
6)保存测试数据并生成测试报告,工控机接收到所采集的转速数据和转矩数据,并利用labview软件进行排序,并一一对应的绘制出S-T曲线图;工控机接收到所采集的输入输出功率数据和输入输出电流数据,并通过labview软件进行输入输出效率的计算,而后通过labview软件绘制数据曲线图,所述数据曲线图包含一一对应的计算得到的输入输出效率数据及输入输出功率数据内的输入功率数据、输出功率数据;而后自动生成测试报告,且测试报告内包括S-T曲线图和数据曲线图;所述S-T曲线图和数据曲线图的横轴皆为转速数据值;
在初始化所述被测伺服驱动器和负载伺服驱动器时,所述被测伺服驱动器需要更改的参数有:控制模式更改为1;内外速度选择更改为1,即采用内部速度;第一内部速度更改为5500;转矩限制参数更改为100%;
所述负载伺服驱动器需要更改的参数有:控制模式更改为1,即采用速度模式;速度设置内外切换更改为1,即采用内部速度;第一内部速度更改为-5000;速度到达更改为5000或者4999;加速时间设置更改为500;减速时间设置更改为50;零速钳位更改为1;模拟监视器1输出增益设置为1000;
所述步骤3)控制电机运行包括以下具体步骤:
3-1)通过labview软件使能负载伺服驱动器,负载伺服驱动器将启动负载电机,但由于负载伺服驱动器的零速箝位设置,使得负载电机处于抱死状态;
3-2)通过工控机上的labview软件使能被测伺服驱动器,被测伺服驱动器将启动被测电机,但由于负载电机反拖住被测电机,被测电机亦被抱死;
3-3)通过工控机上的labview软件放开负载伺服驱动器的零速钳位,负载电机接到放开零速钳位信号后,负载电机放开钳位,被测电机开始拖动负载电机转动;所述步骤4)采集数据具体为:利用转矩传感器采集转矩数据和由负载伺服驱动器的SP输出的转速数据,并通过工控机上的高速数据采集卡PCI6299接收所采集的转矩数据和转速数据,而后传送至工控机内;利用第一功率仪和第二功率仪分别对输入输出功率数据和输入输出电流数据进行采集,并将所采集的输入输出功率数据和输入输出电流数据传送到工控机内。
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