專利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種虛擬儀器，特別是涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置，屬于虛擬儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
上世紀八、九十年代隨著計算機技術(shù)快速發(fā)展，國內(nèi)外許多科研單位與高科技公司，開始研制以PC機為核心的電機自動測試裝置。由于構(gòu)建在PC平臺之上，這種裝置的組件和功能的擴展十分的方便，并具有友好的人機界面、強大的數(shù)據(jù)處理能力和容錯性；在測試功能、測量精度等各項指標方面，都遠遠超過了傳統(tǒng)的測試方法，使電機測試技術(shù)步入了新的時代。近年來，由于虛擬儀器技術(shù)快速發(fā)展，國內(nèi)外許多公司和科研機構(gòu)，紛紛開始研制基于虛擬儀器技術(shù)的電機測試裝置。虛擬儀器技術(shù)的最大特點是，有機結(jié)合了計算機資源和儀器的硬件技術(shù)，在裝置內(nèi)部共享軟硬件資源，把由廠家定義儀器功能的傳統(tǒng)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎脩糇约憾x，用戶可以根據(jù)測試功能的需要，自己定義、設(shè)計所需要的儀器裝置。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的引入，虛擬儀器技術(shù)漸漸向網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。應(yīng)用分布式網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)，可以進行分布式多點測量與分析，充分發(fā)揮裝置的接口能力和數(shù)據(jù)處理能力。虛擬儀器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，是未來大型電機自動測試技術(shù)的發(fā)展趨勢之一?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)化測量技術(shù)，在發(fā)達國家的應(yīng)用已經(jīng)非常普及，而我國基本上還處于傳統(tǒng)測試儀器與計算機互相分離的狀態(tài)，因此，根據(jù)我國的實際情況，研究符合我國國情的網(wǎng)絡(luò)化測量裝置很有發(fā)展前景。在虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)化開發(fā)平臺的研究上，與國外先進技術(shù)相比，國內(nèi)還存在著很大差距。目前國內(nèi)一些科研院校、大公司在網(wǎng)絡(luò)化測試技術(shù)的研究中，一般還是仍在國外現(xiàn)有的技術(shù)平臺上進行開發(fā)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與不足，提供一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置。本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置，包括，客戶端、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和測試電機設(shè)備，所述客戶端包括，Web瀏覽器和ActiveX虛擬儀器，所述數(shù)據(jù)采集服務(wù)器為Web服務(wù)器，所述Web瀏覽器與所述Web服務(wù)器相連接，所述ActiveX虛擬儀器與所述數(shù)據(jù)采集服務(wù)器相連接，所述客戶端通過所述數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，向所述測試電機設(shè)備傳送控制命令和接收返回的測試數(shù)據(jù)。所述客戶端還包括有，主服務(wù)器、通訊服務(wù)器、多臺PC機、工作站、網(wǎng)絡(luò)打印機、大屏幕LED和交換機，所述主服務(wù)器、通訊服務(wù)器、多臺PC機和工作站之間通過自帶防火墻的所述交換機組成局域網(wǎng)；所述局域網(wǎng)通過所述交換機與外網(wǎng)連接；所述通訊服務(wù)器，安裝有西門子CP5613PLC通訊卡，通過PR0FIBUS-DP總線與西門子PLC交互，在所述通訊服務(wù)器同一 PR0FIBUS-DP總線下，還掛接有測試電機設(shè)備，所述測試電機設(shè)備包括，調(diào)壓變頻器、直流調(diào)速裝置和繼電器模塊，所述西門子PLC通過控制所述調(diào)壓變頻器、直流調(diào)速裝置、繼電器模塊和相應(yīng)繼電器的通斷，實現(xiàn)對被測電機的控制；各種電機的測試信號，由虛擬的電參數(shù)測試儀和虛擬的非電量測試儀采集，通過串口接入所述通訊服務(wù)器；所述大屏幕LED與所述主服務(wù)器電連接。所述ActiveX虛擬儀器，由PC機工作站和I/O接口設(shè)備組成，被測電機的各種測試信號與所述I/o接口設(shè)備連接，所述I/O接口設(shè)備完成電機被測信號的采集、放大和A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)過PC機工作站的虛擬模塊化測量處理后，輸出測試數(shù)據(jù)。所述的數(shù)據(jù)采集裝置采用板卡型號是研華PCI1711板卡，通過板載晶體振蕩器為計數(shù)器芯片提供了 IOMHz的輸入頻率，可編程間隔定時器/計數(shù)器芯片的型號是Intel82C54，所述可編程間隔定時器/計數(shù)器芯片具有IOOKHz的A/D轉(zhuǎn)換最大采樣率，所述西門子PLC的型號是西門子PLC-S7300。本實用新型的有益效果是，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器通過將Web等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，以瀏覽器/服務(wù)器的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、命令傳輸，用虛擬儀器實現(xiàn)信號采集、顯示和數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)采集的記錄周期短，可以達到百分之一秒；使用VB編寫的監(jiān)控程序，具有友好的操作界面，用戶可以方便的查看實驗數(shù)據(jù)；操作簡單，自動生成實驗報表，為科研人員節(jié)省了大量時間，并使報告更加準確，避免了人為的錯誤。

圖1是本實用新型基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的電機測試裝置構(gòu)成方框示意圖；圖2是基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的電機測試裝置總體結(jié)構(gòu)方框示意圖；圖3是本實用新型基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的電機測試裝置的ActiveX虛擬儀器組成方框示意圖；圖4是本實用新型基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的電機測試裝置的數(shù)據(jù)采集裝置電路組成方框圖；圖5是本實用新型基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的電機測試裝置的測試電機設(shè)備電路組成方框具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明圖1是本實用新型基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置構(gòu)成方框示意圖；如圖1所示，本實用新型基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置，包括，客戶端、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和測試電機設(shè)備，客戶端包括，Web瀏覽器和ActiveX虛擬儀器，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器包括，Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器程序，Web瀏覽器通過HTTP協(xié)議與Web服務(wù)器相連接，ActiveX虛擬儀器通過TCP/IP協(xié)議與數(shù)據(jù)采集服務(wù)器相連接，客戶端通過所述數(shù)據(jù)采集服務(wù)器的程序，向測試電機設(shè)備傳送控制命令和接收返回的測試數(shù)據(jù)。用戶使用瀏覽器訪問數(shù)據(jù)采集服務(wù)器中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，下載含有網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器客戶端程序的HTML文件，并在瀏覽器中啟動網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器客戶端程序；然后，和服務(wù)器端的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器程序進行通訊，發(fā)送控制命令和接收返回的測試數(shù)據(jù)，并進行分析和顯示，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器程序定期將采集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；用戶也可訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，下載含有數(shù)據(jù)庫查詢功能的頁面。圖2是本實用新型基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置總體組成方框示意圖；如圖2所示，本實用新型裝置主要由主服務(wù)器，通訊服務(wù)器(工控機)，多臺PC機工作站，西門子PLC，機械/電動執(zhí)行機構(gòu)及各種電參數(shù)儀表等組成。主服務(wù)器、通訊服務(wù)器及PC機工作站之間通過自帶防火墻的交換機組成局域網(wǎng)；通訊服務(wù)器安裝有西門子CP5613PLC通訊卡，通過PR0FIBUS-DP總線與西門子PLC交互；同一 PR0FIBUS-DP總線下，還掛有調(diào)壓變頻器、直流調(diào)速裝置和繼電器等模塊，西門子PLC通過控制這些模塊和相應(yīng)繼電器的通斷，實現(xiàn)對電機的控制；各種電機的被測信號量由多種電參數(shù)測試儀及非電量測試儀采集，通過串口接入通訊服務(wù)器。另外，裝置支持高權(quán)限外網(wǎng)用戶按口令訪問，并配有遠程打印機與LED大屏幕，以滿足實際應(yīng)用需求。本實用新型裝置的工作原理是，在同一個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架下的多個PC機工作站，(PC機工作站可以是一個，兩個，三個或數(shù)個，)并行獨立地完成對待測電機的測試，并且，每個PC機工作站均可根據(jù)測試電機的不同，選擇不同的虛擬儀器，對符合測試要求的各種不同型號電機完成測試。本裝置在測試開始前，自動判斷測試條件是否滿足要求，并完成對關(guān)聯(lián)的虛擬儀器進行初始化；在測試過程中，對測試數(shù)據(jù)進行顯示、監(jiān)控與處理，對測試過程可以進行自動控制、人工干預(yù)與預(yù)警保護；測試結(jié)束時，可以對測試數(shù)據(jù)進行存儲、調(diào)用、生成報表和打印分析等。使用本裝置時，用戶使用瀏覽器訪問數(shù)據(jù)采集服務(wù)器中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，下載含有網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器客戶端程序的HTML文件，并在瀏覽器中啟動網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器客戶端程序；然后，和服務(wù)器端的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器程序進行通訊，傳送控制命令和接收返回的電機測試數(shù)據(jù)信息，并進行分析、顯示，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器程序，則定期將采集的測試數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；用戶也可訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，下載含有數(shù)據(jù)庫查詢功能的頁面，對數(shù)據(jù)庫中存儲的測試數(shù)據(jù)進行查詢和顯示。網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器通過將Web等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，以瀏覽器/服務(wù)器的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、命令傳輸，用虛擬儀器實現(xiàn)信號采集、顯示、分析。網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器是一個典型的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)裝置，其主要特點是，用戶界面的重心由Windows轉(zhuǎn)為Browsers ;裝置結(jié)構(gòu)由單一的兩個層次擴展到由客戶、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器組成的三個層次，并由瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的加入，可進一步擴展為N個層次。圖3是本實用新型基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置的ActiveX虛擬儀器組成方框示意圖；如圖3所示，ActiveX虛擬儀器，由PC機工作站和I/O接口設(shè)備組成，被測試的各種信號與I/O接口設(shè)備連接，I/O接口設(shè)備完成被測輸入信號的采集、放大和A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)過計算機的虛擬模塊化測量處理后，輸出測試數(shù)據(jù)。虛擬儀器是一種由計算機操作控制的模塊化儀器裝置，主要由通用儀器硬件平臺和應(yīng)用軟件兩大部分構(gòu)成。構(gòu)成虛擬儀器的硬件平臺包括PC機工作站和I/O接口設(shè)備，I/O接口設(shè)備主要完成被測輸入信號的采集、放大和A/D轉(zhuǎn)換。不同的總線有其相應(yīng)的I/O接口硬件設(shè)備，如，利用Pc機總線的數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)，GPIB總線儀器、VXI總線儀器、串行總線儀器等。無論是何種虛擬儀器裝置，都是將儀器的硬件搭載到PC機或工作站等各種計算機平臺，配合應(yīng)用軟件而構(gòu)成的。虛擬儀器的發(fā)展，已經(jīng)完全與計算機技術(shù)的發(fā)展步伐同步，同時，也顯示出虛擬儀器的靈活性與強大的生命力。圖4是本實用新型基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置的數(shù)據(jù)采集裝置電路組成方框圖；如圖4所示，數(shù)據(jù)采集裝置是組成虛擬儀器的一部分，它的作用是將各傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為0-5V的電壓和約4-20mA的電流，以便使A/D采集卡采集數(shù)據(jù)和計數(shù)。本實用新型采用研華PCI1711板卡，通過板載晶體振蕩器為計數(shù)器芯片提供了 IOMHz的輸入頻率。同時，也為A/D采集卡提供適當?shù)谋Ｗo；或使用Intel82C54兼容可編程間隔定時器/計數(shù)器芯片，同樣，通過板載晶體振蕩器為計數(shù)器芯片提供了 IOMHz的輸入頻率。它控制具有IOOKHz最大采樣率的A/D轉(zhuǎn)換芯片，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集的電路；基于PCI總線技術(shù)，可以方便的將高速數(shù)據(jù)采集到計算機中，利用計算機進行數(shù)據(jù)記錄、處理及顯示。采集卡的核心為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC, Analog to Digital Converter), A/D轉(zhuǎn)換器已成為計算機裝置中不可缺少的接口電路。高速數(shù)據(jù)采集采用Intel82C54兼容可編程間隔定時器/計數(shù)器芯片，芯片內(nèi)部有3個獨立的16位計數(shù)器，可以通過程序設(shè)置工作方式，按十進制或二進制計數(shù)，最高計數(shù)速率可達10MHz。采集卡上的板載晶體振蕩器通過8254芯片的時鐘輸入端CLK為其提供了 IOMHz的輸入頻率。它控制具有IOOKHz最大采樣率的A/D轉(zhuǎn)換芯片，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集。再通過PCI接口芯片將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到PCI總線上，由計算機的CPU進行處理。圖5是本實用新型基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置的測試電機設(shè)備電路組成方框圖；如圖5所示，3相4線制的380V交流電，由前置斷路器控制主回路的通斷電情況；PC機工作站的工作指令，通過服務(wù)器的轉(zhuǎn)譯后，傳送至西門子PLC-S7300系列，由西門子PLC控制變頻器的運轉(zhuǎn)，以控制調(diào)壓器上異壓電動機的運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對測試裝置進行調(diào)壓的目的；同時，西門子PLC還對電路中的各繼電器進行控制，從而，實現(xiàn)對主回路的控制；被測試電機的各種參數(shù)，通過虛擬電參數(shù)儀和虛擬非電量測儀采集，并通過串口通訊，TCP通訊，最終回傳至PC機工作站進行顯示與記錄。本實用新型的有益效果是，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器通過將Web等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，以瀏覽器/服務(wù)器的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、命令傳輸，用虛擬儀器實現(xiàn)信號采集、顯示、分析；數(shù)據(jù)采集、記錄周期短，可以達到百分之一秒，比其他產(chǎn)品幾百毫秒的記錄周期要快很多，可以提供更詳細的分析數(shù)據(jù)；使用VB編寫的監(jiān)控程序，具有友好的操作界面，用戶可以方便的查看實驗數(shù)據(jù)；操作簡單，自動生成實驗報表，為科研人員節(jié)省了大量時間，并使報告更加準確，避免了人為的錯誤。值得指出的是，本實用新型的保護范圍并不局限于上述具體實例方式，根據(jù)本實用新型的基本技術(shù)構(gòu)思，只要本領(lǐng)域普通技術(shù)人員無需經(jīng)過創(chuàng)造性勞動，即可聯(lián)想到的實施方式，均屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置，其特征在于，包括，客戶端、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和測試電機設(shè)備，所述客戶端包括，Web瀏覽器和ActiveX虛擬儀器，所述數(shù)據(jù)采集服務(wù)器為Web服務(wù)器，所述Web瀏覽器與所述Web服務(wù)器相連接，所述ActiveX虛擬儀器與所述數(shù)據(jù)采集服務(wù)器相連接，所述客戶端通過所述數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，向所述測試電機設(shè)備傳送控制命令和接收返回的測試數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置，其特征在于， 所述客戶端還包括有，主服務(wù)器、通訊服務(wù)器、多臺PC機、工作站、網(wǎng)絡(luò)打印機、大屏幕LED 和交換機，所述主服務(wù)器、通訊服務(wù)器、多臺PC機和工作站之間通過自帶防火墻的所述交換機組成局域網(wǎng)；所述局域網(wǎng)通過所述交換機與外網(wǎng)連接；所述通訊服務(wù)器，安裝有西門子CP5613PLC通訊卡，通過PR0FIBUS-DP總線與西門子PLC交互，在所述通訊服務(wù)器同一 PR0FIBUS-DP總線下，還掛接有測試電機設(shè)備，所述測試電機設(shè)備包括，調(diào)壓變頻器、直流調(diào)速裝置和繼電器模塊，所述西門子PLC通過控制所述調(diào)壓變頻器、直流調(diào)速裝置、繼電器模塊和相應(yīng)繼電器的通斷，實現(xiàn)對被測電機的控制；各種電機的測試信號，由虛擬的電參數(shù)測試儀和虛擬的非電量測試儀采集，通過串口接入所述通訊服務(wù)器；所述大屏幕LED與所述主服務(wù)器電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置，其特征在于，所述ActiveX虛擬儀器，由PC機工作站和I/O接口設(shè)備組成，被測電機的各種測試信號與所述I/O接口設(shè)備連接，所述I/O接口設(shè)備完成電機被測信號的采集、放大和A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)過 PC機工作站的虛擬模塊化測量處理后，輸出測試數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集裝置采用板卡型號是研華PCI1711板卡，通過板載晶體振蕩器為計數(shù)器芯片提供了 IOMHz的輸入頻率，可編程間隔定時器/計數(shù)器芯片的型號是Intel82C54，所述可編程間隔定時器/計數(shù)器芯片具有IOOKHz的A/D轉(zhuǎn)換最大采樣率，所述西門子PLC的型號是西門子 PLC-S7300。
專利摘要本實用新型公開了一種基于網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器的特種電機測試裝置，包括，客戶端、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器和測試電機設(shè)備，客戶端包括，Web瀏覽器和ActiveX虛擬儀器，數(shù)據(jù)采集服務(wù)器包括，Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器程序，客戶端通過所述數(shù)據(jù)采集服務(wù)器程序，向測試電機設(shè)備傳送控制命令和接收返回的測試數(shù)據(jù)；有益效果是，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器通過將Web等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，以瀏覽器/服務(wù)器的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、命令傳輸，用虛擬儀器實現(xiàn)信號采集、顯示和數(shù)據(jù)分析；具有友好的操作界面，操作簡單，自動生成實驗報表，為科研人員節(jié)省了大量時間，避免了人為的錯誤。
文檔編號G01R31/34GK202886567SQ20122058438
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者王宏, 鄧斌, 李爽 申請人:天津市詹佛斯科技發(fā)展有限公司