直线电机与电磁铁试验台测控系统研究
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摘要
本文从实际应用出发，针对用于对磁浮列车关键技术进行研究的直线电机(LIM)与电磁铁试验台，基于LabWindows／CVI与DASYLab组建了一套对试验台进行数据采集、过程控制的测控系统。
测控系统的硬件平台用传感器、数据采集器、工控模块、八通道数字显示仪、控制显示仪、计算机等组成，测控系统的人机交互界面用数据采集与分析软件DASYLab与程序设计语言LabWindows／CVI开发。该测控系统利用DASYLab组建的人机界面完成对数据采集器WaveBOOK／512与WBK14的数据采集，利用LabWindows／CVI编制的人机界面完成来自于工控模块的数据采集与控制。
整个测控系统利用了DASYLab组建采集分析系统的简单快捷和LabWindows／CVI丰富的控件与强大的编程功能，将两者的优点有机的结合起来，可以完成直线电机及电磁铁试验中的数据采集、分析、存储，并且可以控制试验中直线电机、电磁铁、直流电机的启动与停止，对直线电机绕组电压、直线电机绕组电压频率、直流电机励磁绕组电压、直流电机电枢绕组电压、电磁铁绕组电压的大小进行控制。直线电机与电磁铁的试验可以在计算机上自动完成，试验与分析结果表明整个测控系统具有较高的精度与可靠性。
论文首先简要介绍了试验台整个系统机械、电气、测量与控制结构，其次对测控系统的硬件平台进行了详细地讲解，然后详细的介绍了测控系统人机交互界面的设计过程，最后介绍了利用该测控系统来进行直线电机与电磁铁试验的情况。
For the practical application,in this paper a kind of measure and control system which based on LabWindows/CVI and DASYLab and can complete the data acquisition and process control of the linear induction motor(LIM) and electromagnet testbench is built.The testbench is used on the research of the key technologies of the meglev train.
The hardware platform of the measure and control system consists of transducers,data acquisition modules, industrial control modules,eight-channel digital display instruments,display and control instruments and personal computer etc. .The interactive interface of the system is developed on the basis of the data acquisition software DASYLab and the program language LabWindows/CVI.On the one hand,the interactive interface designed by DASYLab is used to acquire the data from the WaveBook/512 and WBK.14.On the other hand, the active interface designed by LabWindows/CVI is used to acquire the data from the industrial control modules and control the modules.
The system takes both advantages,the former is fast and convenient characteristics of DASYLab in building a control and measure system ,and the latter is the powerful program function and abundant control button of LabWindows/CVI.It can acquire,analysis and save the real-time data in the experiments of the LIM and electromagnet Meanwhile,it can control the start/stop of the LIM. electromagnet and DC motor,as well as it can control the change of the voltage and frequency of the LIM. the exciting windings voltage and rotor windings voltage of the DC motor . the windings voltage of electromagnet. The experiments of LIM and electromagnet can be executedon computer automatically.The tests and analysis have showed that the measure and control system has high accuracy and reliability.
Firstly,this paper introduces the mechinic and electrical
structures. measurement and control system of the testbench
briefly. Secondly, it introduces the hardware platform of the measure
and control system in detail.Thirdly,it introduces the design process of
the interactive interface of the system.Finally,it shows the experiment
results of the LIM and electromagnet.
测控系统的硬件平台用传感器、数据采集器、工控模块、八通道数字显示仪、控制显示仪、计算机等组成，测控系统的人机交互界面用数据采集与分析软件DASYLab与程序设计语言LabWindows／CVI开发。该测控系统利用DASYLab组建的人机界面完成对数据采集器WaveBOOK／512与WBK14的数据采集，利用LabWindows／CVI编制的人机界面完成来自于工控模块的数据采集与控制。
整个测控系统利用了DASYLab组建采集分析系统的简单快捷和LabWindows／CVI丰富的控件与强大的编程功能，将两者的优点有机的结合起来，可以完成直线电机及电磁铁试验中的数据采集、分析、存储，并且可以控制试验中直线电机、电磁铁、直流电机的启动与停止，对直线电机绕组电压、直线电机绕组电压频率、直流电机励磁绕组电压、直流电机电枢绕组电压、电磁铁绕组电压的大小进行控制。直线电机与电磁铁的试验可以在计算机上自动完成，试验与分析结果表明整个测控系统具有较高的精度与可靠性。
论文首先简要介绍了试验台整个系统机械、电气、测量与控制结构，其次对测控系统的硬件平台进行了详细地讲解，然后详细的介绍了测控系统人机交互界面的设计过程，最后介绍了利用该测控系统来进行直线电机与电磁铁试验的情况。
For the practical application,in this paper a kind of measure and control system which based on LabWindows/CVI and DASYLab and can complete the data acquisition and process control of the linear induction motor(LIM) and electromagnet testbench is built.The testbench is used on the research of the key technologies of the meglev train.
The hardware platform of the measure and control system consists of transducers,data acquisition modules, industrial control modules,eight-channel digital display instruments,display and control instruments and personal computer etc. .The interactive interface of the system is developed on the basis of the data acquisition software DASYLab and the program language LabWindows/CVI.On the one hand,the interactive interface designed by DASYLab is used to acquire the data from the WaveBook/512 and WBK.14.On the other hand, the active interface designed by LabWindows/CVI is used to acquire the data from the industrial control modules and control the modules.
The system takes both advantages,the former is fast and convenient characteristics of DASYLab in building a control and measure system ,and the latter is the powerful program function and abundant control button of LabWindows/CVI.It can acquire,analysis and save the real-time data in the experiments of the LIM and electromagnet Meanwhile,it can control the start/stop of the LIM. electromagnet and DC motor,as well as it can control the change of the voltage and frequency of the LIM. the exciting windings voltage and rotor windings voltage of the DC motor . the windings voltage of electromagnet. The experiments of LIM and electromagnet can be executedon computer automatically.The tests and analysis have showed that the measure and control system has high accuracy and reliability.
Firstly,this paper introduces the mechinic and electrical
structures. measurement and control system of the testbench
briefly. Secondly, it introduces the hardware platform of the measure
and control system in detail.Thirdly,it introduces the design process of
the interactive interface of the system.Finally,it shows the experiment
results of the LIM and electromagnet.
引文
[1] 苏铁力 关振海 等编著《传感器及其接口技术》 中国石化出版社，1998．7
[2] S．Yamamura著《直线感应电动机理论》 胡之光等译，1983
[3] 肖忠祥 主编《数据采集原理》 西北工业大学出版社，2001．2
[4] 张凤均 等编著《Labwindows/CVI开发入门和进阶》北京航空航天大学出版社，2001．12
[5] 上海工业大学 上海电机厂 编《直线异步电动机》机械工业出版社，1979．4
[6] 马明建 周长城 编著《数据采集与处理技术》西安交通大学出版社，1998．9
[7] 王福瑞 等编著《单片机测控系统设计大全》 北京航空航天大学出版社，1999．3
[8] 孙传友 编著《测控系统原理与设计》 北京航空航天大学出版社，2002．9
[9] 顾绳谷 主编《电机及拖动基础》 机械工业出版社，2001．2
[10] S．A．纳斯尔 I．波尔达著《直线电机》 科学出版社，1982
[11] 叶云岳 编著 《直线电机原理与应用》 机械工业出版社，2000
[12] 冯慈璋 主编 《电磁场》 第二版 高等教育出版社，1983．10
[13] 《LabWindows/CVI Getting Started with LabWindows/CVI》 National Instruments, 1998
[14] 《LabWindows/CVI User Manual》 National Instruments, 1998
[15] 《National Instrumentation. LabWindows/CVI Basic Ⅰ》 National Instrumentation, 1998
[16] 《National Instrumentation. LabWindows/CVI Basic Ⅰ》 National Instrumentation, 1998
[17] 《National Instrumentation. LabWindows/CVI Basic Advanced》 National Instrumentation, 1998
[18] 《LabWindows/CVI Programmer Reference Manual》National Instruments, 1998
[19] 《LabWindows/CVI Standard Libraries Reference Manual》 NI Corporation., 1998
[20] 《DASYLab User's Manual》lotech Inc., 1996年
[21] 《DASYLab User Guide 5.5》 Giesecke, Huething Verlag, Heidelberg, 1999
[22] 《WaveBook User's Manual》 Iotech.Inc., 1998年2
[24] 《ADAM4000 Series Data Acquisition Modules User's Manual》 Advantech co.Ltd., 1997.5
[25] 曲鲁宁 陈作人 “Labwindows／CVI仪器驱动程序与IVI体系结构” 《微电子学与计算机》2001年第1期
[26] 李兴“虚拟仪器的软件开发” 《原子能科学技术》，1999．3
[27] 林正盛“虚拟仪器技术及其应用”《电子技术应用》，1997年第3期
[28] 厉红 胡旭东 “基于LabWindows／CVI5.01开发的远程实时数据采集系统”《电测与仪表》，2002年第3期
[29] 胡飞“面向仪器与测控系统的计算机软件应用平台技术现状与发展” 《测控技术》，2001年第
4期
[30] 蔡宁果 等 “用LABWINDOWS／CVI实现分布式数据采集系统”《继电器》，2001．4
[31] 关贞珍 等 “基于虚拟仪器的信号采集与分析系统”《河北农业大学学报》，2002．7
[32] 施珍珠 “虚拟仪器技术” 《国外电子测量技术》，2002年第1期
[33] 庞君 “虚拟仪器中的采样和控制定时” 《攀枝花大学学报》，2002年第6期
[34] 高晓康 等 “计算机辅助测试技术及其应用” 《计算机自动测量与控制》，2001．9
[35] 高晓康 “应用计算机测量软件实现计量测试” 《上海计量测试》，2001．2
[36] 邱健等 “实现波形和数据采样的虚拟仪器技术” 《国外电子测量技术》，2002年第3期
[37] 鲁昌华 等 “计算机和程控仪器的接口方法” 《化工自动化及仪表》，1999年第26期
[38] 李壮举 等 “计算机对变频器的通讯及监控” 《现代电子技术》，2002年第4期
[39] 杨红权 等 “RS-232与RS485串行接口转换电路及编程实现” 《电机电器技术》，2001年第3期
[40] 李志刚 “工控组态软件及其在工业控制中的应用” 《微计算机信息》，1998．3
[41] 周召发 等 “基于VXI总线自动检测系统的研究” 《计算机自动测量与控制》，2001．9
[42] 何其昌 等 “Windows平台下工控软件的研制” 《制造业自动化》，2002．4
[43] 江浩 等 “单磁铁悬浮系统的动态模型与控制” 《西南交通大学学报》，1992年第1期
[44] 谢云德 等 “电磁型磁浮列车单铁力的计算及运动稳定性和可控性研究” 《铁道学报》，1995．3
[45] 张忠 等 “磁浮列车直线电机建模分析” 《大连铁道学院学报》，1994．3
[46] K.J.R.Wilkinson, D.c. "End effects in series-wound linear induction motors" IEE PROC, Vol.129, Pt.B,No.1,JANUARY 1982
[47] P.K.Sinha.Electromagnetic Suspension Dynamics and Control. IEE Control Engineering Series 30, Peter Peregrinus Ltd, 1987
[48] E.R.Laithwaiteand S.B.Kusnetsov "Power-factor improvement in linear induction motors" IEE PROC., Vol.128, Pt.B, No.4, JULY, 1981
[49] V.V.Vadher "Theoryand design of linear induction motors withsteel reaction plates" IEE PROC., Vol.129,Pt.B, No.1, JANUARY 1982
[50] 阎贯虹 《直线电机在磁浮列车上的应用研究》 《西南交通大学研究生学位论文》 1995．4
[51] 蒋启龙 《常导磁浮列车悬浮与导向方式研究》 《西南交通大学研究生学位论文》 1995．4
[2] S．Yamamura著《直线感应电动机理论》 胡之光等译，1983
[3] 肖忠祥 主编《数据采集原理》 西北工业大学出版社，2001．2
[4] 张凤均 等编著《Labwindows/CVI开发入门和进阶》北京航空航天大学出版社，2001．12
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[18] 《LabWindows/CVI Programmer Reference Manual》National Instruments, 1998
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[21] 《DASYLab User Guide 5.5》 Giesecke, Huething Verlag, Heidelberg, 1999
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[24] 《ADAM4000 Series Data Acquisition Modules User's Manual》 Advantech co.Ltd., 1997.5
[25] 曲鲁宁 陈作人 “Labwindows／CVI仪器驱动程序与IVI体系结构” 《微电子学与计算机》2001年第1期
[26] 李兴“虚拟仪器的软件开发” 《原子能科学技术》，1999．3
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[28] 厉红 胡旭东 “基于LabWindows／CVI5.01开发的远程实时数据采集系统”《电测与仪表》，2002年第3期
[29] 胡飞“面向仪器与测控系统的计算机软件应用平台技术现状与发展” 《测控技术》，2001年第
4期
[30] 蔡宁果 等 “用LABWINDOWS／CVI实现分布式数据采集系统”《继电器》，2001．4
[31] 关贞珍 等 “基于虚拟仪器的信号采集与分析系统”《河北农业大学学报》，2002．7
[32] 施珍珠 “虚拟仪器技术” 《国外电子测量技术》，2002年第1期
[33] 庞君 “虚拟仪器中的采样和控制定时” 《攀枝花大学学报》，2002年第6期
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[35] 高晓康 “应用计算机测量软件实现计量测试” 《上海计量测试》，2001．2
[36] 邱健等 “实现波形和数据采样的虚拟仪器技术” 《国外电子测量技术》，2002年第3期
[37] 鲁昌华 等 “计算机和程控仪器的接口方法” 《化工自动化及仪表》，1999年第26期
[38] 李壮举 等 “计算机对变频器的通讯及监控” 《现代电子技术》，2002年第4期
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[43] 江浩 等 “单磁铁悬浮系统的动态模型与控制” 《西南交通大学学报》，1992年第1期
[44] 谢云德 等 “电磁型磁浮列车单铁力的计算及运动稳定性和可控性研究” 《铁道学报》，1995．3
[45] 张忠 等 “磁浮列车直线电机建模分析” 《大连铁道学院学报》，1994．3
[46] K.J.R.Wilkinson, D.c. "End effects in series-wound linear induction motors" IEE PROC, Vol.129, Pt.B,No.1,JANUARY 1982
[47] P.K.Sinha.Electromagnetic Suspension Dynamics and Control. IEE Control Engineering Series 30, Peter Peregrinus Ltd, 1987
[48] E.R.Laithwaiteand S.B.Kusnetsov "Power-factor improvement in linear induction motors" IEE PROC., Vol.128, Pt.B, No.4, JULY, 1981
[49] V.V.Vadher "Theoryand design of linear induction motors withsteel reaction plates" IEE PROC., Vol.129,Pt.B, No.1, JANUARY 1982
[50] 阎贯虹 《直线电机在磁浮列车上的应用研究》 《西南交通大学研究生学位论文》 1995．4
[51] 蒋启龙 《常导磁浮列车悬浮与导向方式研究》 《西南交通大学研究生学位论文》 1995．4
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