【导读】: 为了提高智能电动机?；て鞑肪燃翱煽啃裕谑值缱蛹际?、模拟电子线路、单片微型计算机及上位机语言，开发了一套自动检测系统。介绍了系统的软硬件设计，并进行多次测试。测试结果表明，该系统能对智能电动机?；て髯远┘有藕?，以检验其精度、保护功能及附加性能，自动判别测试结果是否满足技术指标要求，且检测结束后能实现测试数据的自动保存与打印。与常规的人工测试系统相比，具有检测效率高、测试过程规范、自动化程度高、准确度高、通用性强、测试数据管理便捷等特点。该自动检测系统已在公司流水线上正常运行，被证明是切实可行的。
本文作者：郑月节 陈江 李海全 蔡磊
作者单位：
1. 江苏安科瑞电器制造有限公司，江苏 江阴 214405）
2. 中国海诚工程科技股份有限公司，上海 徐汇 200031）
0引言
智能电动机?；て骶哂性冻掏ㄐ沤涌?，模拟量输入输出、开关量输入输出，与传感器、PLC、PC等组成控制系统，能实现电动机运行的远程监控[1]， 适用于煤矿、石化、冶炼、电力、船舶、污水处理等领域的自动化管控、民用建筑的智能管理。由于用户需要功能多样、?；すδ芨丛?，所以其可靠性涉及到多方面 指标，为了确保产品的质量，智能电动机?；て鞯母飨钪副暝诔龀е熬枰细竦募觳?。目前，对其检测采用手动方式，故存在检测工序繁琐、工作效率不 高、可靠性低、检测流程不规范、检测数据存储麻烦且无法自动打印等问题，增加了该产品的生产成本，制约了企业的生产效率和效益的提高，不能满足现代大规模 的高效生产和检测的需要。此外，客户对产品功能的定制还存在多样化特点，故实现智能电动机?；て鞯淖远觳庥凶胖匾囊庖?。
高精度电子元器件、现代单片机技术以及数据库技术的发展，使得自动检测智能电动机?；て鞒晌赡??？梢酝ü衔换刂普黾觳夤?，采用单片机技术实现信 号的产生并控制信号的通断，应用串口服务器技术控制多表位通信，借助远程服务器技术进行测试数据的存储等组成一个自动检测系统，以降低生产成本、提高了检 测效率、消除人工记录时易产生错误等弊端[2,3,4]。
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1系统基本要求
该系统需能自动完成对?；て鞲魃瓒ú问?、数显精度、?；すδ?、附加功能等进行全面的检测，并且能自动判别检测结果是否符合产品技术指标要求，同时还应具有测试结果的存储、统计、查询以及检测报告输出等功能[5,6]。该系统主要需求和技术指标如下：
(1) 使用产品范围。适合各种不同规格的智能电动机?；て鳌?br />
(2) 工作模式。全自动与单个检测项自动并存。
(3) 工作环境。鲁棒性强，能够应对流水线突然断电、人员误操作等突发情况。
(4) 检测效率?？赏奔觳舛嗵ㄏ嗤娓竦牡缍；て鳎⒁蠹觳馐奔涠?。
(5) 功率源的技术指标。输出电压范围为：AC 3×30V~ 3×450V；输电流范围为：AC 0.1A~800A；移相范围为：0~360°；电压电流输出频率范围为：45Hz~65Hz；电压、电流正弦波输出时波形的失真度<0.5%；正 弦波输出时功率源的电压、电流、功率稳定度<0.1%；可以驱动阻性、感性、容性(<4uF)负载；具有内置的输出电压短路和输出电流开路自 动检测?；すδ?。
(6) 分机控制单元。能够与被检测?；て骷吧衔换ㄐ牛懿杉奖；て鞯目亓渴淙?、模拟量输入，并具有开关输出控制和计时功能。
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2系统硬件结构原理
系统基本原理框图如图1所示。该系统主要?？榘ǎ篜C机，RS-485扩展通信?？?，波形发生?？椋缌?、电压功放及切换装置，分机控制?？?，打印机等。
图1 系统基本原理框图（1）PC机。PC机作用于上位机操作，主要实现人机交互功能，负责完成检测参数的设定、检测的启停控制、检测过程的实时监控、检测结果的保存与打印等工作，是完成整个检测过程不可或缺的设备。
（2）RS-485扩展通信?？椤８媚？橹饕瓿蒔C机、波形发生?？?、分机控制模块以及被检测?；て髦涞耐ㄐ?。
（3）波形发生?？?。波形发生?？椋ň苁质叫藕旁矗┎觳庵兴枰母骼嘈藕牛ü缌?、电压切换装置控制打开电流、电压输出，并最终流入智能电动机保护器中进行精度、保护、开关量等功能的检测。
（4）电流、电压功率放大器。系统功率放大器采用了PWM功率放大技术，并设计了电压短路过载，电流开路过载及快速限流?；ご胧?，确保功率放大器长期稳定可靠的工作。
（5） 电流、电压切换装置。单台电流切换装置示意图如图2所示，该装置主要有短路继电器和输出继电器组成，能够有效的避免电流开路。通过短路继电器和输出继电器 之间的切换，可控制?；て魇淙氲缌鞯挠形蓿煌ü≡穸搪芳痰缙髂骋宦坊蚰臣嘎繁蘸?，可以得到单相电流或多相电流。单台电压切换装置示意图如图3所示，通过 控制继电器的断开闭合，来决定是否输入电压信号。
图2 电流切换装置示意图
图3 电压切换装置示意图（6） 分机控制?？?。具有9路开关量输出，5路开关量输入，可以控制、检测?；て鞯目亓渴淙?、输出状态；具有直流模拟量测量信号，范围为4-20mA，可以对 保护器模拟量输出进行检测；采用硬件时钟计时，精度为ms级，能统计故障的脱扣时间；拥有RS485通信接口，可与保护器、PC机间进行通信。
（7）打印机。用于打印检测结果，形成产品出厂检验报告。
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3检测流程及软件
智能电动机?；て髯远觳庀低橙砑饕ㄏ挛换砑蜕衔换砑礁霾糠帧Ｏ挛换饕邮丈衔换闹噶?，完成对系统各部分硬件的实时控制，并实时采集系统中参数和变量。上位机主要实现人机交互、检测参数的设置、检测流程控制等功能。
3.1下位机软件
该系统控制?？榈腃PU为Cortex-M3内核的STM32单片机，用于各硬件?？榈氖凳笨刂?。下位机软件即单片机程序，其主程序流程如图4所示。系统 上电后，首先进行系统初始化，包括单片机的配置、I/O口初始化等，然后通过键盘或上位机输入不同控制命令，来完成对外部各种?？榈目刂啤?br />
图4 单片机程序主流程图
3.2上位机软件
上位机程序流程图如图5所示。运行软件后，先输入对应分机单元接入的?；て餍蛄泻牛低郴嶙远瓒ê眉觳獠问?；然后，启动检测过程直到检测结束。
图5 上位机程序流程图（1）已设定参数的检测。将被检测的?；て骷拇嫫髦刀寥〔⒈４?，然后将其与正确的配置参数做比较，合格后进入下一项测试，否则退回调试部门，待调试正确后方可进行其他项测试。
（2）数显精度检测。将信号源升到对应检测所需的信号，等待信号源工作稳定后，读出对应保护器的显示值，计算误差进行判断，结束此项精度检测。其中，在检测过程中启动报文确认机制。精度检测的流程图如图6所示。
图6 精度检测流程图（3） 保护功能检测。包括过载、断相、接地、剩余电流、堵转、阻塞、不平衡等功能检测，主要检测流程如图7所示。检测开始后，为了防止之前项检测的干扰，首先切 断电流的输入信号，然后根据检测需要，升起相应的故障信号，打开对应检测项的脱扣使能位，并屏蔽其他脱扣位。其中，为了防止?；て鞴ぷ髯刺τ谕芽?，影响 到检测结果，需对保护器进行一次远程复位操作，随后操作继电器，给?；て魇淙胄藕?，同时对分机单元发送计时命令（该命令为广播包命令），此后不断的读取保 护器运行状态。若读到?；て魑芽圩刺蚍只⑺投寥〖剖泵?，获取脱扣时间进行判断是否合格；否则，在超过规定的最大设定不脱扣阈值后仍然不脱扣，就 判断该?；て鞲孟罟δ懿缓细瘛?br />
图7 保护功能检测流程图（4）附加功能检测。根据客户的订货单，进行附加功能检测，主要包括：欠载、起动超时、短路、欠电压、过电压、欠功率、过功率、相序等保护以及故障记录和开关量。基本检测流程与?；すδ芗觳庀嗨疲渲卸杂诳亓康募觳庑枰ジ隹亓恳来渭觳?，防止开关量之间的短接。
（5）恢复出厂设置。针对检测过程中对保护器参数的修改，在检测结束前必须要恢复出厂设置，保证?；て鞒龀甭愀飨罴际踔副暌?。
（6）保存结果。系统将测试数据与结果存入了远程服务器数据库中，利用存储过程来实现数据库的操作。数据保存结束后，检验人员可以利用上位机中的报表管理?？槎猿龀Ъ煅楸ū斫惺涑觥Ｏ低车谋ū砉δ苁峭ü笠导侗ū砜⒐ぞ呃词迪值?。
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4 测试结果及分析
该自动化检测系统经过不同规格型号的智能电动机保护器多次测试，结果表明：系统能够准确、规范、高效的完成检测过程。其中多台全功能保护器一次检测完成时 间为5min左右，较常规的手动检测，极大的提高了生产效率。某种全功能?；て鞯囊淮巫既范燃觳饨峁牍δ芗觳饨峁直鹑绫?和表2所示。
表1 准确度检测结果
表2 功能检测结果
[page]5结 语
智能电动机?；て髯远觳庀低尘哂腥嘶缑嬗押?、操作简单、自动化程度高等优点。检测结果表明，系统达到了预期的各项技术指标。在整个检测过程中，基本无 需人为干预，检测自动化程度高，最大限度地保证检测过程的规范性与测试结果的客观性。经测试，在自动检测模式下，多台全功能?；て魍瓿烧黾觳饬鞒绦枰?间大大地得到了缩短。此外，该系统稍加修改即可用于其他仪表的自动检测，具有适用范围广等特性。
文章来源于：《低压电器》2013年第22期。
