变频器测试系统
浅谈基于ERP和Labview的生产测试系统
浅谈基于ERP和Labview的生产测试系统作者：李峰来源：《中国高新技术企业》2015年第13期摘要：文章介绍了ERP和生产测试系统的一系列概念，着重探讨了ERP和生产测试系统的结合，阐述了ERP和生产测试系统的融合对企业运营的意义和优势。
关键词：ERP；SQL Labview；生产测试系统；企业运营；模块化文献标识码：A中图分类号：TP391 文章编号：1009-2374（2015）13-0062-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.13.032一个公司发展到一个比较大的规模，日常的运营管理如果不进行标准化和规范化，很难满足发展的需要，如何进行规范和标准化的管理来提高企业经营的效率和质量，增加企业的经营效益成为一个新的问题。
而随着计算机科技的发展，ERP应运而生，ERP（Enterprises Resources Plan，企业资源计划）是一种通过计算机网络系统进行了固化的一种管理方案，通过将业务和ERP软件的结合，使企业的日常运营标准化和规范化，以数据为根据，从客户端到供应端的每个过程都全程受控，以实现响应最快、效益最佳、成本最低的目标。
随着制造业和市场需求的进一步发展，产品的更新换代周期越来越短，客户对产品的各种定制化的要求对产品的品种要求越来越多，传统的单一品种的大规模生产的模式逐步被小批次多品种的生产模式取代，在工控行业也不例外，产品专业化的要求层出不穷，以变频器为例就有电梯专用、风机水泵专用、磕头机专用、空压机、卷帘机、拉丝机等，按照传统的方法，接到客户特殊订单，研发必须要进行重新设计，将设计要求发给供应链，供应链增加新的SOP 等维护进生产制造流程中，花费周期长，中间需要大量的沟通和协调工作，很难及时响应各种产品的需求，花在沟通的成本很高，沟通质量不高，周期很长，维护新品种需要很多时间，而在市场竞争激励的今天，新产品的开发周期短交付快是市场竞争中的利器，ERP的引进有效地规范了公司的管理，企业可以通过ERP这个载体强制流程和数据的标准化和规范化，信息通过系统实时传递，合理地规范和优化了企业运营的流程，充分利用了企业内部的资源，降低了生产成本，使企业得到进一步的发展。
变频器性能评估方法
变频器性能评估方法变频器（Inverter）是一种广泛应用于工业控制系统中的电力电子装置，用于将直流电转换为交流电并调节输出频率和电压。
在工业自动化领域中，准确评估变频器的性能非常重要，以确保其能够满足所需的控制要求和运行稳定性。
本文将介绍几种常用的变频器性能评估方法。
一、效率评估方法变频器的效率评估是表征其能量转换效率的重要指标。
常用的评估方法包括静态效率测试和动态效率测试。
1. 静态效率测试静态效率测试是指在不同负载条件下测量并计算变频器的效率。
具体步骤如下：1.1 将变频器连接至测试装置，并设置为特定工作模式；1.2 通过仪器测量输入和输出电流、电压，并记录数据；1.3 计算变频器的输入功率和输出功率，并根据公式计算效率；1.4 在不同负载条件下重复以上步骤，得到不同工作点下的效率曲线。
2. 动态效率测试动态效率测试是指在实际工况下评估变频器的效率。
具体步骤如下：2.1 选择典型的负载循环或使用真实负载进行测试；2.2 运行测试程序，在整个周期内记录输入和输出功率；2.3 计算每个时间段的效率，并绘制效率曲线。
二、响应时间评估方法变频器的响应时间是指它从输入信号发生变化到输出稳定的时间。
对于要求响应速度较快的控制系统，评估变频器的响应时间至关重要。
常用的评估方法包括上升时间测试和稳态误差测试。
1. 上升时间测试上升时间测试是指在变频器接收到控制信号后，输出信号从低到高达到稳定所需的时间。
具体步骤如下：1.1 设置适当的控制输入信号，并记录变频器的输出信号；1.2 通过示波器观测输出信号的变化，记录上升时间；1.3 根据记录的数据计算上升时间，并与要求的上限进行对比。
2. 稳态误差测试稳态误差测试是指在稳定工况下评估变频器的输出与设定值之间的误差。
常用的评估方法包括静态误差测试和动态误差测试。
2.1 静态误差测试：将变频器连接至负载，并设置为稳定工作状态。
通过测量输出信号与设定值之间的差距来评估稳态误差；2.2 动态误差测试：在变频器输出频率发生变化时，记录输出信号与设定值之间的误差。
变频器控制板自动测试系统设计
Abstract: In order to solve the problems of low efficiency，long test time，high labor cost，inaccurate test and
Fig.1
制板卡有诸多应用场合，例如中压三电平变频
器、通用变频器、光伏逆变器、储能、伺服驱动器、
恒流源等项目。基于上述需求，急需开发一种针
对变频器控制板卡性能测试的自动测试系统，从
而有效配合变频器控制板卡（以下简称控制板）
的量产。
图1
控制板架构
The architecture of the control board
软件设计是本测试系统的核心。软件系统
上的探针实现控制板上测试点与测试系统的连
具有操作简洁的人机交互界面，迅速有效地对硬
接。测试系统对电路板上的某一功能电路的输
件系统进行控制，还可以对测试数据进行存储，
入通道施加激励信号，并检测相应的输出信号是
否在设定的阈值范围内，并将测试结果自动存储
到对应文件中。针床由通用接口与自动测试系
incomplete test for the complicated inverter control boards，an automated test program based on TestStand and
LabVIEW was developed. The test system is simple to operate，it greatly improves the work efficiency and the
PW-FCT测试系统软件
PW-FCT 系统是由良瑞科技的泛用型功能测试系统软件为基础,由可程序直流源、示波器,可程式交流电源等组成。
该系统提供开放式软件平台,在此平台可方便的利用计算机和伺服电机、仪器通讯,通过GPIB 及RS232通讯可方便、灵活的编辑所需的测试项目。
主主要要构构组组成成部部份份：： 软件（含加密狗）＋ADLINK 工业电脑＋PCI GPIB 卡 ＋ RS232 工业用 通讯卡（配TRPC06隔离模块）＋继电器控制卡Landrex Technologies, Inc.510 State Street Suite 235, Santa Barbara, CA 93101 USA Tel: 805-845-5011Fax: 805-845-5082J.gibson@ 2F-3F, No.2 Plant, No.26, FuEr Road,Kunshan, Jiangsu, China Tel: 86-512-57386600Fax: 86-512-57386601lks_service@ Landrex Technologies (Kunshan) Co., Ltd.Landrex Electronic (Shenzhen) Co., Ltd.2F, Bldg. A14, Phase 2, Dist. 3, Fuqiao Industrial Park Fuyong, Shenzhen, Guangdong, China Tel: 86-755-29929898 Fax: 86-755-29929818 lsz_service@ Landrex Technologies Co., Ltd. No.232, Yongchang Street, Yingge District New Taipei City 239, Taiwan. ( R.O.C.) Tel: 886-2-26787966Fax: 886-2-26780160ldx_service@ .t w产产品品特特点点描描述述：： 1. 计算机化控制与分析 2. 超强开放式编辑平台3. 支持多语言操作系统(繁,简,英文)4. 支持脱机编辑5. 测量速度快,精确度高6. 模块化设计,扩充性强,维修容易7. 测试项目、程序控管功能8. 支持条形码录入及条码比对功能 9. 提供报表统计分析功能10. 标准IEEE-488.2(GPIB)接口控制 11. 程序内建系统自我检测及侦错功能12. 图形接口(WINXP)应用环境13. 除标准测试模式外,另提供单步调式模式及老化稳定性测试模式 主主要要应应用用：： 1.各类电源测试系统 2.UPS 测试系统 3.变频器测试系统 4.伺服器测试系统 5.编码器测试系统 6.电机定子测试系统 7.低频变压器测试系统 8.太阳能逆变器测试系统9.无刷电机控制板测试系统 10.各类控制板测试系统常规搭配仪表：信号发生器，功率表，可程式直流电源，可程式交流变频电源，可程式直流 电子负载，安捷伦DSOX2014示波器，高精度数位电表。
ABB变频器通讯测试报告
ABB变频器与和利时DCS通讯测试报告一、和利时DCS（MACSV6.5.2）系统与ABB变频器RPBA-01的DP通讯，波特率500Kbps，PPO4通讯格式。
二、通讯地址表DCS-->MCC控制命令word位bit定义definition点名注释1012REMOTE_CMD(激活现场总’线控制)DCOM31允许现场总线控制345678OFF1CONTROL（准备运行）DCOM34准备9OFF2CONTROL（继续运行）DCOM29连续工作10OFF3CONTROL（继续运行）DCOM30连续工作11INHIBIT OPERATION（进入运行允许状态）DCOM10启动/停止12NULL DCOM3213NULL DCOM3514NULL DCOM3615RESET（对所以的故障进行复位）DCOM12故障复位2变频器设定的频率信号。
它的值为SPEED（0-20000）对应频率的范围为0-50。
DCOM153连锁信号输出DCOM334NULL5NULL6NULLMCC-->DCS状态word位bit定义definition01 0NULL1REMOTE（1=REMOTE(EXT1或EXT2)，0=LOCAL控制盘()）DCOM132NULL3EXT CTRL LOC（1=选择外部控制地EXT2控制柜，0=选择外部控制地EXT1DCS）DCOM19Remote(远程)4EXT RUN ENABLE（接收到外部运行允许信号）DCOM205NULL 6NULL 7NULL8RDY_ON（准备合闸）DCOM16Ready to seitch on （准备就绪)9RDY_RUN（就绪）DCOM4Ready to operate10RDY_REF（运行）DCOM Enable operation11TRIPPED（FAULT故障）DCOM2fault 12NULL13NULL14SWC_ON_INHIB（禁止合闸）DCOM17Switch-on inhibit active15ALARM（警告）DCOM18alarm2实际频率信息，IN2/20000即为实际频率FQC(范围为0-50)。
基于虚拟仪器的电机拖动试验系统
重要环节 。在 电机各 类性 能 测试 试 验 中 ，都要 给
电机施加负 载 。测 功机 既能 作 为 电动机 的机 械 ］ 负载 ，又能直接 测 出被 测 电动机 的输 出转矩 、转 速或功率 。 目前 测 功机 主要 有 涡流 式测 功 机 、水
Ｍ ｏ ｏ ｒ ｇ ｉ —ｅ ｔｓ ｓｅ ｓ ｄ ｏ ｉ ｔ ａ ｎ ｔ ｕ ｅ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｔ ｒ ｄ ａ ｇ ｎｇ ｔ ｓ ｙ ｔ ｍ ｂａ ｅ ｎ ｖ ｒ ｕ ｌｉ ｓ ｒ ｍ ｎｔｔ ｃ ｏ ｏ ｙ
Ｗ ＡＮＧ ｈ ｕ １ Ｓ ｏ ．ｉ
（ ｉ ｊ ｅｉ Ｔａ ｉ Ｄ ｓ ｎ＆ Ｒ ｓａ ｈＩｓｔｔ Ｏ ｌ ｔｃＤ ｉ ，Ｔａｊ ０ １０ ｈｎ ） ｎｎ ｇ ｅｅｒ ｔｕ ｆ ｅ ｒ ｒ ｅ ｉ ｉ ３ ０ ，Ｃ ｉａ ｃ ｎ ｉ ｅ Ｅ ｃｉ ｖ ｎｎ ８
为负载和可工作在 ４个 象限的高性能控制器 ，实现对异步电机的动 、静态 性能测试 ，进而完 成对变频 器性能和参数指标的评定。Ｌｂ ＩＷ 灵活易懂 的模块化程序开发环境 ，为试验测试系统的研究与验证 ａ ＶＥ 提供 了便利条 件。
关键 词 ：变 频 器 测 试 系 统 ；Ｌ ｂ ＩＷ ；数 据 采集 ａＶ Ｅ 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ Ｍ９８ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ —１６ ２ １ ）３— ０ ４— ５ ０ １ ９ Ｘ（０ １ ０ ０ ２ ０
・
２ ・ ４
重 型 机 械
２ １ ｏ ３ ０ １Ｎ
．
基 于虚 拟仪 器 的 电机拖 动试 验 系 统
王 首礼
（ 天津 电气传动设计研究所 ，天津 ３０ ８ ） ０ １０
摘
要 ：传统的变频器性能测试 方法测试结果误差大 ，测试周期长 。故设计了一种新 型变频器试
变频器的静态测试方法
变频器的静态测试方法静态测试主要是对整流电路、直流中间电路和逆变电路部分的大功率晶体管（功率模块）的一般性能测试，工具主要是万用表。
整流电路的测试主要是对整流二极管的正反向电阻测试，以推断整流二极管的好坏，当然还可以用兆欧表来测试，但应依据二极管的耐压等级选择兆欧表，以免电压过高损坏二极管。
直流中间回路的测试主要是对滤波电容器的容量及耐压的测量，并观看电容器上的平安阀是否爆开，有否漏液现象等来推断电容器的好坏。
功率模块的测试主要是对功率模块内的续流二极管的好坏的推断。
对于IGBT模块还需推断在有触发电压的状况下能否导通和关断。
(1)主回路故障分析。
变频器主回路主要由三相或单相整流桥、平波电容器、滤波电容器、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元器件组成。
其中对变频器寿命最有影响的是平波铝电解电容器，它的寿命主要由加在其两端的直流电压和内部温度所打算。
在主回路设计时已经依据电源电压选定了电容器的型号，所以内部的温度对电解电容器的寿命起打算作用。
电解电容器相对温度的劣化特性直接影响到变频器的寿命。
电解电容器相对温度的劣化特性如图所示，变频器的工作温度每上升10℃，变频器的寿命减半，这是由于电解电容器内部的化学反应随着温度的上升导致劣化速度加快。
电容器的劣化速度与材料温度的关系遵循阿列里乌斯理论（电解液理论）。
电解电容器的内部温度实际上是电容器四周环境温度与脉动电流造成的温度之和。
因此，一方面应当在安装时考虑适合的环境温度，另一方面可以实行一些措施减小脉动电流。
在工程采纳改善功率因数或增设直流电抗器来减小脉动电流，从而延长电解电容器的寿命。
另外，当变频器在风机、水泵类递减转矩负载上使用时，由于脉动电流被较大幅度减低，对电解电容器寿命延长也有明显作用。
图电解电容器相对温度的劣化特性在电容器劣化过程中，会消失静电容量减小、漏电流增大、等价电阻值增大、tgδ值增大等现象。
维护保养时通常以比较简单测量的静电容量来推断电解电容器的劣化状况，当静电容量低于初期值的80%，绝缘阻抗在5MΩ以下时应考虑更换电解电容器。
变频器常用测试方法
变频器常用测试方法变频器常用测试方法在变频器日常维护过程中,经常遇到各种各样的问题,如外围线路问题,参数设定不良或机械故障等。
如果是变频器出现故障，如何去判断是哪一部分问题，在这里略作介绍。
一、静态测试1、测试整流电路1) 指针万用表测试:变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻X10档，红表笔接到P，黑表笔分别依到R、S、T，应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡。
相反将黑表笔接到P端，红表笔依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。
将红表笔接到N端，重复以上步骤，都应得到相同结果。
如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，A.阻值三相不平衡，可以说明整流桥故障。
B.红表笔接P 端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。
2) 数字万用表测试: 变频器内部直流电源的P端和N端，将万用表调到二极管档，黑表笔接到P，红表笔分别依到R、S、T，应该有大约300-600欧的阻值，且基本平衡。
相反将红表笔接到P端，黑表笔依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。
将黑表笔接到N端，重复以上步骤，都应得到相同结果。
如果有以下结果，可以判定电路已出现异常，A.阻值三相不平衡，可以说明整流桥故障。
B. 黑表笔接P端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。
2、测试逆变电路1) 指针万用表测试:将红表笔接到P端,黑表笔分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。
将黑表笔接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块故障。
2) 数字万用表测试:将黑表笔接到P端, 红表笔分别接U、V、W上，应该有300－600欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。
将红表笔接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块故障二、动态测试在静态测试结果正常以后，才可进行动态测试，即上电试机。
在上电前后必须注意以下几点:1、上电之前，确认输入电压是否有误，必须正确电压接入。
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基于虚拟仪器的变频器性能自动测试
系统的设计
1 引言
在现代工业应用中，变频器的使用非常广泛，因此研究并应用新型的变频器控制方法，不仅可以节约大量电能而且还能降低对电网的影响，产生巨大的经济效益和社会效益。
随着测试技术的发展，基于计算机的虚拟仪器技术普遍应用于测试与分析领域。
与普通的分析仪器相比，虚拟仪器具有开发周期短、效率高，分析功能强大等优点。
本文就是采用虚拟仪器技术，结合研华的pci-1712多功能数据采集卡，开发了可进行多路信号高速数据采集、信号分析及存储的变频器控制性能自动测试平台。
此测试平台具有投资少，测试功能丰富，操作方便，功能扩展性强等优点。
2 系统构成及设计方案
整个变频器性能自动测试系统由通用硬件和应用软件两部分构成。
通用硬件部分包括一台微型计算机、信号调理板，研华pci-1712多功能数据采集卡及其附属的模拟信号接线板pcld-8712、dio接线板ad am-3968。
在测试系统中了采用了自制的信号调理板，以及labview 的第三方板卡，使得整个测试系统具有较低的硬件成本。
应用软件部分即测试程序按照设计步骤主要分为两部分:
（1) 操作界面部分;
（2) 数据采集、分析与存储等后台程序部分。
操作界面的功能是完成测试程序各参数的初始化、启动或停止测试的设置以及实时信号的显示等。
后台程序部分根据操作面板设置参数调用并配置板卡的驱动程序来驱动硬件，控制变频器的启动、突加或突减负载，最终结束测试。
根据测试流程对变频器工作过程中的各电气信号进行数据采集、信号分析、显示，并把采集到的原始数据写入数据文件中。
变频器控制性能自动测试的过程是:执行测试软件，在操作面板上对测试过程的参数进行设置，其中包括数据采集通道数、采样频率、数据采集触发方式、数据文件的存放位置等，对测试程序进行设置之后，测试软件自动启动变频器，根据设定参数进行数据采集，信号分析及显示，在测试过程中依次开通或关断di/o0—di/o3端口，使变频器的负载发生突变，从而使变频器运行在不同的工作状态下并对其进行监测和记录，测试结束时采用定时或手动两种方式停止变频器的运行并停止测试，并将采集到的数据分别写入到各信号通道对应的数据文件中。
3 硬件简介
硬件部分的信号调理板是由电压、电流霍尔传感器以及由运算放大器等模拟器件组成的信号放大、转换电路，用来将电机运行时的电流和电压信号进行检测、滤波，并且转换为符合信号采集卡输入量程的电压信号。
同时在调理板上还集成一个c51单片机测速系统，采用m/t 测速法对电机光电码盘传送来的脉冲信号进行计数，从而测得电机的转速，并且将速度信号转换为相应模拟电压信号，最终供给数据采集
卡进行信号采集，从而得到电机运行过程中的转速量。
自制信号调理板的结构如图1所示。
图1 信号调理板的结构框图
pc1-1712是研华公司生产的pci多功能数据采集卡，采用单a/d多通道复用的方式进行数据采集，ad精度为12位，最大采样频率为1m hz,采集卡上集成有1kb专用于模拟输入、32kb专用于模拟输出的高速fifo(先进先出存储器)，确保模拟输入和输出信号的实时性和连续性。
pci-1712支持多种触发方式，各信号通道增益可编程调节，并集成有3个晶振频率为10mhz的可编程计数器。
pcld-8712是模拟信号接线板，在pcld-8712上预留有滤波电路器件的位置，可以直接将信号的滤波电路设置在pcld-8712上。
adam-3968是dio接线板，对
应于每个dio端口，在板上都设有显示二极管和继电器。
整个测试系统的硬件连接示意图如图2所示。
图2 测试系统硬件示意图
4 软件设计
测试系统的软件部分是采用图形组态软件labview开发而成。
labvie w是基于图形化语言—g语言的开发工具，编程过程简单直观，内部功能模块丰富，对于所支持的硬件进行智能化驱动，因而大大提高了编程效率，labview以其编程效率高、易调试等优点被人们广泛接受。
本测试系统软件采用“自左而右”的开发模式，首先按照测试系统所要实现的功能调用相应的功能模块，然后根据测试流程以及数据的处理流程对功能模块进行调整和配置，最后在把各个模块之间传递的变量
相应的连接起来，就构成了整个测试系统的软件部分。
整个测试软件流程如图3所示，图4是变频器性能测试系统的软件界面。
图3 测试软件流程图
4.1 数据的在线分析和处理
图4 测试软件界面
在变频器性能的测试过程中，必须利用软件对于采集的数据进行调理，实时对采集到的数据进行分析和显示，直观地得到电机运行过程
的一些基本特性。
labview中包含丰富的信号处理模块，能够满足各种分析需求。
(1) 数字滤波
为了滤除电磁干扰引入的高频杂波，以及弥补硬件滤波器性能的不足，提高测试精度，采用软件对采集的信号数据进行二次滤波，调用function>>analysis>>filter模块,对滤波器的类型、截至频率、阶次及其拓扑进行设置就可以实现需要的滤波器。
在本测试系统中，设置滤波器为低通型滤波器，截至频率为2khz，滤波器阶次及拓扑设为默认值。
(2) 频域分析
对变频器运行过程中的电压、电流信号数据进行fft(快速傅立叶变换)，就可以得到其频谱特性。
调用labview中spectral measurements(谱分析)模块，设置其为功率谱分析，将采集的数据输出给功率谱分析模块，就可以实现对信号的在线功率谱分析并动态显示。
4.2 数据的存储及离线分析
受测试系统硬件性能的限制，不能完全在线分析信号的所有特性，只能实时对所采集的数据进行常规分析，所以要将采集到的数据保存为数据文件，用matlab接受进行数据回放或更加复杂的信号特性分析，从而得到变频器在运行过程中的其它性能参数，因此要求数据输出文件应该遵循matlab的数据文件格式。
将数据以数组的方式存储在文本文档中不但能够被matlab识别和接受，并且便于数据进一步的处理和分析。
所以将各通道波形数据以数
组的形式分别存储在各通道的数据文件中。
图5就是将采集数据分组并写入数据文件的程序图。
图6是测试系统采集变频器运行时的数据
经matlab读取进行离线分析的结果。
图5 将采集数据写入数据文件
图6 matlab离线分析和数据回放
5 结束语
通过实际应用，实现了预期的测试功能，此测试系统开发周期短，软
件界面良好、易操作，测试功能丰富、实现了虚拟仪器技术与第三方
板卡的完美结合，实现了低成本，高性能的高速测试系统。
并且还可以在系统中添加其它信号处理模块，实现不同的信号分析和处理功能。
此测试系统不仅仅能够应用于变频器控制性能的测试，还能够应用于其它各种电气信号的测试分析和数据采集中，具有非常强的实用性和广阔的应用前景。