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船舶用發電機在出廠前和正式使用前，要測試其在不同輸出功率下的性能表現，還要測試其負載突加、突減時的功率輸出能力，由于輸出功率較大（如我們測試的是單臺560kW，最大要求3臺同時并聯發電)，這就需要專用負載箱來測試其性能，我們所做的設備，就是測試發電機性能的負載箱，通過控制PLC，實現負載的可控增減，監視其輸出有功、無功的輸出情況，分析發電機的性能表現。原方案對數據采集與分析這一塊做的不是很好，客戶要求采集突加、突減過程中的電壓、電流變化情況，實現數據的高速數據采集與記錄，并希望能采集到發電機在不同功率下的振動信息，以實現更多參數的功能評價。
軟件部分：
LabVIEW 2011：圖形化開發平臺
主要的軟件開發平臺，用它可以快速實現用戶界面設計和邏輯功能控制，節省開發時間，提高工作效率。
附加工具包：
Report Generation Toolkit：報表生成工具包
把采集到的數據，根據用戶要求，設計成報表，這樣就可以自動打印測試報告。
Database Connectivity Toolkit數據連接工具包
采集到的實時數據，經過數據處理后，存入歷史數據庫，數據庫連接工具包可以實現LabVIEW 數據采集和MySQL數據庫之間的連接，實現數據的保存功能。
數據庫：
MySQL 5.5
免費開源的數據庫管理系統，占用空間小，執行效率高，滿足系統對數據庫的功能需求。
硬件部分：
NI-9073 NI-9225 NI-9227 NI-9234
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模塊 |
信號 |
通道數 |
采樣率 |
輸入分辨率 |
輸入范圍 |
備注 |
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NI 9225 |
電壓 |
3差分 |
50kS/s |
24 |
±300V |
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NI 9227 |
電流 |
4差分 |
50kS/s |
24 |
±5Arms |
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NI 9234 |
加速度 |
4差分 |
51.2kS/s |
24 |
±5V |
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NI 9073 |
機箱 |
8插槽 |
CPU:266MHz |
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采用NI 9225 作為電壓采集模塊，由于發電機輸出的額定相電壓是220V，所以±300V的量程可以滿足測量的需要；電流采集模塊采用NI 9227，系統輸出的電流，經過電流互感器，變成0~5A的標準輸出電流，NI 9227可以滿足其測量的要求，另外，在測試過程中，需要測試發電機的振動情況，采用 NI 9234可以實現加速度測試的要求。
船舶發電機在正式發電使用前，要經過帶負載的測試后才能正式投入使用，實驗的類型分為兩類：穩態實驗和瞬態實驗。穩態實驗就是在規定的時間內，發電機完成連續的功率輸出。瞬態實驗是事先設定幾個功率輸出點，當外部負載發生瞬間變化時，發電機輸出功率的變化情況。
1) 實時數據采集；
采集系統實時的電流、電壓等信號，計算有功、無功、功率因數、頻率等指標參數，為系統的實時控制提供參考依據。
2) 有功、無功輸出控制；
根據實驗方案，設定目標值，根據實時采集到的數據信息，控制PLC的輸出節點，來調節負載的增加和減少，控制負載的輸出功率。
3) 數據存儲；
測試過程中，按照設定的保存條件，記錄實驗數據，用于報表的生成和歷史數據的查詢。
4) 故障報警；
當系統出現運行故障時，如電壓異常，過溫時，可以發出告警信號。
5) 穩態、瞬態實驗。
實現穩態和瞬態實驗的功能，按設定的運行數據，達到實驗的要求。
1) 歷史測試曲線查詢；
查以查詢測試過程保存的歷史數據，以曲線和報表的方式顯示給用戶。
2) 測試報告生成；
對各種實驗數據，生成測試報告，具備打印輸出功能。
圖1系統結構圖
整個系統分為三大部分，待測發電機，負載箱（含PLC控制器、電阻、電抗器、數據采集模塊），遠程監控系統。待測發電機每臺額定功率是560kW，可以單臺進行測試，最多可三臺并聯，同進進行檢測。負載箱的電阻和電抗器，通過PLC和接觸器，控制負載的增減，采集模塊實時采集系統運行的數據，使用戶及時了解發電機的功率輸出情況。
(四) 系統的設計與軟件實現
1、 人機界面
系統監控主界面總體上分為二部分，左邊為顯示區域，實時顯示發電機輸出的有功、無功和目標值，了解發電機的功率輸出情況，右邊部分為系統控制和運行狀態顯示部分，在這兒可以設置發電面的額定功率，系統依據發電機的額定功率、功率因數和設定的百分比，計算需加載的有功、無功值，根據事先做好的算法，計算需控制PLC哪些輸出點，把生成的指令發送給PLC，控制負載的投入和切除，因為負載不是線性負載，并且隨著負載溫度的變化，阻抗也會發生變化，所以還需根據采集模塊采集到的實際值，和目標值進行對比，實時調節負載的輸出。
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