制動電機動態制動力矩測試系統測控軟體的設計

2021-01-14 起重運輸機械

周建波 湯曉英 姚文慶 劉 華 吳峰崎上海市特種設備監督檢驗技術研究院 上海 200062

文章編號:1001-0785（2018）09-0083-03

1 制動電機動態制動力矩測試系統1.1 測試系統結構制動電機動態制動力矩測試系統用於制動電機動態制動力矩的測試，由試驗臺、控制系統、數據採集系統及計算機測控軟體4 個部分組成。通過PLC、轉矩轉速傳感器、轉速編碼器等設備來控制整個試驗流程, 試驗臺結構如圖1 所示。

1. 飛輪組一 2. 底座 3. 聯軸器 4. 飛輪組二 5. 傳感器 6. 升降平臺圖1 試驗臺結構

1.2 試驗原理根據被試製動電機的性能參數，組合慣性飛輪，由制動電機經傳動系統帶動慣性飛輪組旋轉，模擬制動電機在工作狀態下的動態載荷，當制動電機運行至額定轉速後電源斷開，制動電機制動，通過測控系統測取試驗數據。

2 測控軟體設計2.1 需求分析綜合考慮試驗原理和操控需求，測控軟體應具有以下功能：組合慣性飛輪；控制試驗進程；採集和記錄試驗數據、圖表處理；狀態監測、信息顯示；參數輸入、數據查詢。

2.2 設計方案本軟體系統由主界面、測控模塊和資料庫模塊構成，其中測控模塊包含設備控制和數據採集等子模塊。

系統工作流程如圖2 所示，PLC 通訊層控制整個硬體電路，數據採集層負責採集試驗數據，人機互動、數據查詢等功能通過主界面實現。本軟體系統開發工具為Delphi，作業系統為Windows XP，資料庫採用Access開發，輔助工具為Microsoft Office。

圖2 測控軟體工作流程圖2.3 主界面設計軟體界面是用戶和系統之間進行人機互動和信息交換的媒介。界面設計應遵循功能完備、直觀簡潔、便於操作的原則，確保使用者能方便高效地完成整個試驗流程。

軟體系統主界面設計如圖3 所示，分為菜單欄、銘牌參數區、結果顯示區、飛輪狀態顯示與操作區、圖表顯示區、數據記錄區、試驗操作區、狀態監測區和運行信息區9 個部分。可實現參數輸入、試驗控制、狀態監測和結果顯示等功能。各區域詳細功能如下：1）菜單欄 分為系統、查看、配置、通信日誌和幫助5 個大項，每個大項有若干分項。2）銘牌參數區 用於輸入被測電機的額定功率、額定轉矩等各項參數。3）結果顯示區 顯示試驗結果。4）飛輪狀態顯示與操作區 顯示試驗過程中的飛輪狀態。每個飛輪都設有控制按鈕，用來配置飛輪。5）圖表顯示區 顯示試驗過程中的轉矩、轉速曲線。6）數據記錄區 記錄並顯示試驗過程中的各項測試數據。7）試驗操作區 包含啟動、測試、報表等按鈕，用於控制試驗進程。8）狀態監測區 系統運行狀態監測。9）運行信息區 記錄並顯示試驗進程。

圖3 主界面設計圖

2.4 測控模塊設計測控模塊具有設備控制和數據採集等功能，是軟體系統的核心和基礎。通過測控模塊可以有效地控制硬體，執行試驗進程。測控模塊主要有TTorqueTest、FrmPLCComm TMotorWithBrake、THistoryShow、TTestCalc 等類，TTorqueTest 為基類，其他為派生類。TTorqueTest 類具有FOnShowError 與FOnFinish-State 兩個事件，由主窗體實現。FTestState 用於標記當前試驗進程，FTestControl 為結構體，用於保存試驗進程的指令集。FGetValueInfo 用於保存採集回來的試驗數據，其SetFGetValueInfo 方法用於實現閉環控制。

FrmPLCComm 類的Ftimer 屬性用於控制定時器發送讀取指令，FClientSocket 為Socket 通訊控制項，FOn-GetValue 為自定義事件，該事件用於向主窗體傳遞參數。FOperateStyle 用於標識當前的操作類型，FTestSensorInfo用於傳感器數據轉換。

系統運行流程：配置好飛輪後，點擊主界面上啟動按鈕時，系統將TTorqueTest 類的變量實例化為相應的對象，首先執行PreppareTest 方法，初始化試驗參數，成功後再執行StartMotor 方法（啟動相應的定時器，給TTorqueTest 對象的Rundata 屬性賦值），啟動電機。點擊測試按鈕時，調用StartTest 方法 ( 激活另一個定時器，給TTorqueTest 對象的SrcData 屬性賦值), 開始測試並採集試驗數據。

試驗結束時，實例化TTestCalc 類，由該類算出試驗結果，並將相應的數據寫入資料庫。點擊報表按鈕時，調用FlexCell 控制項直接生成報表。點擊歷史試驗按鈕時，實例化THistoryShow 類，調用ShowTest 方法將歷史數據顯示出來。

2.5 資料庫設計資料庫是軟體系統的重要組成部分。資料庫設計是將大量數據按特定的模型組織起來，使其具有存儲、維護、檢索等功能。使用者可以方便、及時、準確地從資料庫中獲取所需信息。

本資料庫系統有4 個實體：飛輪組合碼錶InnertiaInfo、慣量計算碼錶WheelCodeInfo、原始數據表Src-Data 和分析結果表ResultTestInfo。見圖4。實體間的結構關係如圖5 所示，各實體的欄位說明見表1。

圖4 系統實體圖

圖5 資料庫表關係圖

資料庫是隨著試驗次數的增加而不斷增長的，因此，對於資料庫的重要欄位需要建立索引，為了方便查詢，還需建立各種約束，如主外鍵約束等。

3 結束語本文針對制動電機動態制動力矩測試系統的試驗特點，從需求分析出發，遵循安全、便捷、高效的設計思路，對測控軟體的設計過程進行了闡述，可以給設計人員提供參考。

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