CN218383201U - 一种用于电机自动故障注入与数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机故障注入测试技术领域，具体地说是一种用于电机自动故障注入与数据采集装置。一种用于电机自动故障注入与数据采集装置，其特征在于：工控机通过以太网与交换机连接，数据采集设备通过线路分别连接测试工装板及扭矩传感器连接；电源管理板卡通过线路与被测电机连接；模拟激励板卡通过线路与测试工装板连接，测试工装板通过探针与被测电机连接，被测电机通过联轴器与扭矩传感器连接，扭矩传感器通过线路与数据记录采集仪的一端连接，数据记录采集仪的另一端连接负载电机控制板卡的一端连接。同现有技术相比，通过运行生成的自动测试脚本，不仅能够进行快速的故障注入，而且同步进行数据采集和分析，大大提高测试效率。

Description

一种用于电机自动故障注入与数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及电机故障注入测试技术领域，具体地说是一种用于电机自动故障注入与数据采集装置。

背景技术

电机故障注入是验证电机故障诊断与保护机制的重要措施，常见的手动测试，仅能对电机硬件电路，进行测试点短接到电源，地等测试，效率不高，且无法实时观测其内部状态和对故障的系统响应。本实用新型能够在电机正常运行过程中，对电机硬件电路进行故障注入，并同步进行故障时内部状态实时采集，观测故障状态。通过自动化测试脚本，快速进行整个电机故障注入，提高测试效率，为软件不断改进提供快速支持。

发明内容

本实用新型为克服现有技术的不足，提供一种用于电机自动故障注入与数据采集装置，通过运行生成的自动测试脚本，不仅能够进行快速的故障注入，而且同步进行数据采集和分析，大大提高测试效率。

为实现上述目的，设计一种用于电机自动故障注入与数据采集装置，包括机柜，机柜内设有交换机及工控机，其特征在于：工控机通过以太网与交换机连接，交换机通过以太网分别与数据采集设备、程控电源、电源管理板卡、模拟激励板卡、数字输入/输出板卡连接，数据采集设备通过线路分别连接测试工装板及扭矩传感器连接；电源管理板卡通过线路与被测电机连接；模拟激励板卡通过线路与测试工装板连接，测试工装板通过探针与被测电机连接，被测电机通过联轴器与扭矩传感器连接，扭矩传感器通过线路与数据记录采集仪的一端连接，数据记录采集仪的另一端连接负载电机控制板卡的一端连接，负载电机控制板卡的另一端连接负载电机控制器的一端连接，负载电机控制器的另一端连接负载电机，负载电机通过联轴器与扭矩传感器连接；数字输入/输出板卡与局域网总线故障注入卡连接，局域网总线故障注入卡分别通过控制器局域网分别与被测电机及控制器局域网总线设备连接，控制器局域网总线设备通过控制器局域网与电机控制板卡连接；所述的控制器局域网总线设备与工控机连接；所述的交换机通过以太网与高速测量和标定工具的一端连接，高速测量和标定工具的另一端与微控连接器连接，微控连接器通过高速数据采集线与被测电机连接。

所述的程控电源通过供电电线与电源管理板卡连接。

所述的交换机通过以太网与负载电机控制板卡连接。

所述的电源管理板卡分别通过KL15及KL30两条线路与被测电机连接。

本实用新型同现有技术相比，提供一种用于电机自动故障注入与数据采集装置，通过运行生成的自动测试脚本，不仅能够进行快速的故障注入，而且同步进行数据采集和分析，大大提高测试效率。

附图说明

图1为本实用新型连接示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，机柜内设有交换机及工控机，工控机通过以太网与交换机连接，交换机通过以太网分别与数据采集设备、程控电源、电源管理板卡、模拟激励板卡、数字输入/输出板卡连接，数据采集设备通过线路分别连接测试工装板及扭矩传感器连接；电源管理板卡通过线路与被测电机连接；模拟激励板卡通过线路与测试工装板连接，测试工装板通过探针与被测电机连接，被测电机通过联轴器与扭矩传感器连接，扭矩传感器通过线路与数据记录采集仪的一端连接，数据记录采集仪的另一端连接负载电机控制板卡的一端连接，负载电机控制板卡的另一端连接负载电机控制器的一端连接，负载电机控制器的另一端连接负载电机，负载电机通过联轴器与扭矩传感器连接；数字输入/输出板卡与局域网总线故障注入卡连接，局域网总线故障注入卡分别通过控制器局域网分别与被测电机及控制器局域网总线设备连接，控制器局域网总线设备通过控制器局域网与电机控制板卡连接；所述的控制器局域网总线设备与工控机连接；所述的交换机通过以太网与高速测量和标定工具的一端连接，高速测量和标定工具的另一端与微控连接器连接，微控连接器通过高速数据采集线与被测电机连接。

程控电源通过供电电线与电源管理板卡连接。

交换机通过以太网与负载电机控制板卡连接。

电源管理板卡分别通过KL15及KL30两条线路与被测电机连接。

参见图1，设计了一台电机控制台，内置被测电机、负载电机、扭矩传感器、测试工装板和负载电机控制器。负载电机、被测电机、扭矩传感器通过联轴器相连接，测试工装板通过探针连接被测电机硬件电路上的测试点，其输入接口以香蕉头引出。负载电机控制器通过网线连接自动故障注入测试机柜内的交换机，由工控机给定转速信号，控制负载电机输出。

设计了一台用于电机自动故障注入测试机柜，内置程控电源、工控机、交换机、电源管理板卡板卡、模拟激励板卡、数字输入/输出板卡、数据采集设备和控制器局域网总线注入卡和控制器局域网总线设备。程控电源由工控机控制，其输出与电源管理板卡输入相连，电源管理板卡的输出引出机柜的前面板上，用香蕉头引出。电源管理板卡接收工控机控制信号，控制两路电源输出，给被测控制器供电。控制器局域网总线故障注入卡连接控制器局域网总线设备和被测电机，数字输入/输出板卡作为控制器局域网总线故障注入卡的继电器输入，由工控机控制该板卡，实现正常通信、控制器局域网络硬线故障和终端电阻故障注入。模拟激励板卡由工控机控制，其输出引脚被引出到机柜前面板，通过香蕉头连接电机控制台上外置的测试工装板，为电机故障注入提供激励信号，用拉高、置低，或施加给电机硬件电路测试点电压，实现硬件故障注入测试。该装置内置的数据采集设备，其输入端口通过香蕉头引入到机柜前面板，可以连接电机控制台上外置的测试工装板，用以采集电机硬件电路的测试点的信号，扭矩传感器信号等也可以直接引入到该数据采集设备，然后通过交换机传输到工控机，进行实时数据采集和分析。高速测量和标定工具通过交换机和工控机相连，总线开发环境，总线测量和标定工具等设备直接与工控机连接，用以对控制器局域网数据，内部变量的采集和分析。设备通过脚本开发工具进行编程，生成自动测试脚本，嵌入到总线开发环境的运行环境中，自动，快速实现故障注入，数据采集分析，软止点标定等功能，并自动测试生成报告。

本实用新型具有电机故障注入和电机数据采集，负载电机和被测电机控制，自动测试脚本生成等功能，具体的工作原理如下：

（1 ）电机自动故障注入：电机故障注入主要通过模拟激励板卡来实现。该板卡支持电阻，电压，方波和电位器形式的传感器仿真。该板卡的输出引脚，连接至前面板，通过外置的测试工装板与电机硬件电路板上的测试点相连。在工控机上的总线开发环境运行环境中，运行自动测试脚本，控制板卡输出(一般为电压信号，电压大小可调节，也可输出电阻或方波)，将该输出信号通过外置工装板引入到电机硬件电路的采样点上，改变电机运行状态，引入真实故障，进行自动故障注入测试。该装置内部集成了一台控制器局域网总线故障注入卡，用数字输入/输出板卡作为继电器驱动电路，板卡由工控机控制，注入真实的控制器局域网的线路故障。通过该设备可以进行单点或多点硬件故障注入，进行控制器局域网的线路故障注入，大大提高测试效率。

（2）电机数据采集：本实用新型提供了多种信号采集方式。该装置集成了两套数据采集设备，每套有4路测量通道，最高采样频率为1兆赫。用以采集信号波形或传感器输出电压。该数据采集设备主要用于采集扭矩传感器输出的电压和硬件测试点的电压或方波信号，并通过数据采集设备将采集的数据通过以太网，传输到工控机；通过高速测量和标定工具通过微控连接件连接电机硬件电路上的调试口，进行内部数据高速采集。高速测量和标定工具通过网线与工控机相连，实现对电机内部变量数据的高速采集。机柜内置了两路高速控制器局域网通道，利用总线设备进行数据采集和标定。以上采集方式，都集成在工控机中总线开发环境运行环境中，可以同时采集和观测电机运行过程中环境和系统状态，分析运行结果。

（3）负载电机和被测电机控制：工控机与负载电机控制器通过网线连接，由工控机给负载电机控制器发送速度信号，负载电机控制器控制负载电机到指定转速拖动被测电机，此过程中，由扭矩传感器实时采集实际扭矩和转速，并将其转换成电压信号，引入到数据采集设备输入接口，通过数据采集设备采回工控机。被测电机供电，通信由机柜完成，其由工控机控制程控电源输出指定电压到电源控制板，然后由工控机控制该板卡对电机电机进行供电。电机通信线束连接到机柜前面板的总线线路，连接到机柜内部的控制器局域网总线设备上，进行对被测电机信号的采集和控制。

（4）自动生成测试脚本和测试报告：该装置工控机中，内嵌了脚本开发工具测试设计工具，在本装置中，所有的测试脚本都是由脚本开发工具进行开发和管理。本装置将涉及到的程控电源，电源管理板卡，模拟激励板卡，数字输入/输出板卡的控制集成到 总线开发环境工程中，作为系统变量存在，通过调用系统变量来对板卡和电源进行控制。数据采集设备，高速测量和标定工具等设备采集的信号也都加载到总线开发环境的运行环境中，并作为系统变量进行读取，分析和调用。脚本开发工具能够自动读取总线开发环境工程中的系统变量，环境变量，诊断报文等，然后通过脚本开发工具内置函数或自定义函数调用和处理系统变量，进行自动测试脚本的编程，然后将编译生成的可执行文件，导入到总线开发环境的运行环境中。由总线开发环境运行该脚本文件，进行自动测试注入硬件故障，实时采集报文、电机内部数据、扭矩、转速等，分析自动测试结果，生成自动测试报告。

（5）自动软止点标定：撰写自动测试脚本，控制负载电机输出。并通过数据采集记录仪，通过扭矩传感器实时采集电机输出扭矩，和转速，并读取负载电机角度信号，达到指定角度时，堵转负载电机，标定软止点。进行软止点标定。

经过以上，可以轻松进行电机自动故障注入测试，采集测试数据，生成测试报告。与常规人工测试相比，极大提升测试效率。

Claims (4)

1.一种用于电机自动故障注入与数据采集装置，包括机柜，机柜内设有交换机及工控机，其特征在于：工控机通过以太网与交换机连接，交换机通过以太网分别与数据采集设备、程控电源、电源管理板卡、模拟激励板卡、数字输入/输出板卡连接，数据采集设备通过线路分别连接测试工装板及扭矩传感器连接；电源管理板卡通过线路与被测电机连接；模拟激励板卡通过线路与测试工装板连接，测试工装板通过探针与被测电机连接，被测电机通过联轴器与扭矩传感器连接，扭矩传感器通过线路与数据记录采集仪的一端连接，数据记录采集仪的另一端连接负载电机控制板卡的一端连接，负载电机控制板卡的另一端连接负载电机控制器的一端连接，负载电机控制器的另一端连接负载电机，负载电机通过联轴器与扭矩传感器连接；数字输入/输出板卡与局域网总线故障注入卡连接，局域网总线故障注入卡分别通过控制器局域网分别与被测电机及控制器局域网总线设备连接，控制器局域网总线设备通过控制器局域网与电机控制板卡连接；所述的控制器局域网总线设备与工控机连接；所述的交换机通过以太网与高速测量和标定工具的一端连接，高速测量和标定工具的另一端与微控连接器连接，微控连接器通过高速数据采集线与被测电机连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于电机自动故障注入与数据采集装置，其特征在于：所述的程控电源通过供电电线与电源管理板卡连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于电机自动故障注入与数据采集装置，其特征在于：所述的交换机通过以太网与负载电机控制板卡连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于电机自动故障注入与数据采集装置，其特征在于：所述的电源管理板卡分别通过KL15及KL30两条线路与被测电机连接。

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