專利名稱：一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種斷路器、接觸器和隔離開關(guān)的機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，更具體的涉及一種能同時完成多達(dá)20種不同試驗(yàn)參數(shù)、120個不同試品的機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
斷路器、接觸器和隔離開關(guān)等低壓開關(guān)電器的壽命試驗(yàn)，是一個長時間的、破壞性的試驗(yàn)。一方面，從滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的角度考慮，無法找到替代試驗(yàn)方法來克服“長時間、破壞性”這兩大主要問題；另一方面，從發(fā)展趨勢來看，試驗(yàn)需求的日益增長和低壓開關(guān)種類的迅速發(fā)展，使傳統(tǒng)的試驗(yàn)回路、監(jiān)視、測量及控制方式已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)在多種多樣的低壓開關(guān)類型。申請?zhí)枮?00810136960. 5，名稱為《基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系統(tǒng)》 的中國專利提出了一種基于動態(tài)特性的繼電器可靠性壽命試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)雖然在一定程度上解決了壽命試驗(yàn)時間過長的問題，但遺憾的是，該試驗(yàn)系統(tǒng)不符合壽命試驗(yàn)的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，諸如:GB 14048. 1-2006條款8. 3. 3. 7所規(guī)定的“壽命試驗(yàn)”、GB 10963. 1-2003條款9. 10規(guī)定的“機(jī)械和電氣壽命試驗(yàn)”?；诖?，專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)無法使用該系統(tǒng)來完成機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)。申請?zhí)枮?00710057767. 8，名稱為《多功能綜合壽命試驗(yàn)臺及其控制方法》的中國專利提供了一種利用工業(yè)控制機(jī)集中控制1-20條試驗(yàn)回路的多功能綜合壽命試驗(yàn)平臺。該試驗(yàn)平臺提供了包括手動可調(diào)電源、自動可調(diào)電源、直流手動可調(diào)電源和固定電源的1-20路試驗(yàn)用供電電源的不同搭配實(shí)現(xiàn)多規(guī)格試驗(yàn)。在該系統(tǒng)中，一方面，一旦集中控制點(diǎn)出現(xiàn)故障將導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，影響所有試驗(yàn)回路的正常試驗(yàn)；另一方面，如果 20個試驗(yàn)回路同時進(jìn)行不同的試驗(yàn)，一個集中控制點(diǎn)輪詢所有設(shè)備狀態(tài)并采集20個回路的模擬量信號，如果每個回路的試驗(yàn)周期小于ls，在一個試驗(yàn)周期內(nèi)，每個試驗(yàn)回路需要完成一系列的接通、分?jǐn)嗖僮?，很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行、精確控制、實(shí)時分析判斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種試驗(yàn)室測量控制系統(tǒng)，以達(dá)到高效管理、穩(wěn)定運(yùn)行、精確控制、實(shí)時分析判斷的目的。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)， 其特征在于包括由至少20套試驗(yàn)回路構(gòu)成的電源裝置，電源裝置連接分布式測量控制裝置，分布式測量控制裝置通過通信總線與集中監(jiān)控裝置相連接，集中監(jiān)控裝置通過以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備相連接，分布式測控裝置及集中監(jiān)控裝置通過通信總線與數(shù)據(jù)存儲裝置相連接。本發(fā)明提供的一種控制系統(tǒng)能同時完成多達(dá)20種不同試驗(yàn)參數(shù)、120個不同試品的機(jī)械及電氣壽命的試驗(yàn)室測量，不僅運(yùn)行穩(wěn)定、控制精確、能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時分析判斷，而且完全符合國家的相關(guān)規(guī)范要求。


圖1為本發(fā)明提供的一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)的總體電路模塊圖； 圖2為分布式測量控制裝置電路模塊圖3為信號放大模塊電路圖； 圖4為集中監(jiān)控裝置電路模塊圖； 圖5為遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備電路模塊圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，由20套試驗(yàn)回路構(gòu)成電源裝置131，電源裝置131直接與分布式測量控制裝置132相連接，分布式測量控制裝置132通過工業(yè)以太網(wǎng)總線與集中監(jiān)控裝置133相連接，集中監(jiān)控裝置133通過以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備134相連接，分布式測量控制裝置132和集中監(jiān)控裝置133構(gòu)成測量控制裝置137，測量控制裝置137通過工業(yè)以太網(wǎng)總線與數(shù)據(jù)存儲裝置135相連接。所述電源裝置131是系統(tǒng)測量和控制的對象，包括20套試驗(yàn)回路，每套回路有4 個獨(dú)立輸出電壓，任意時刻，可以有兩路不同的試驗(yàn)電壓同時輸出。每個獨(dú)立電壓分10檔斷續(xù)可調(diào)，其電壓輸出范圍是22V-1650V分40檔斷續(xù)可調(diào)，電流從IOA到10KA，在相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，通過阻抗調(diào)節(jié)使電流連續(xù)可調(diào)，功率因數(shù)通過調(diào)節(jié)電阻與電抗的比例使其從0.35-1的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。每套試驗(yàn)回路可同時并聯(lián)連接6個試品，在一個周期內(nèi)，錯時輪流進(jìn)行試驗(yàn)。所述分布式測量控制裝置132個數(shù)為10個，在圖中分別為第一分布式測控裝置 121，第二分布式測控裝置122，直至第十分布式測控裝置130。每個分布式測控裝置的結(jié)構(gòu)相同，以第一分布式測控裝置121為例，包括實(shí)時保護(hù)模塊207，傳感模塊201，數(shù)據(jù)變送模塊202，數(shù)據(jù)采集模塊203，數(shù)字量輸入模塊204，信號放大模塊205，數(shù)字量輸出模塊206，邏輯運(yùn)算部件208，第一人機(jī)接口模塊209及第一工業(yè)以太網(wǎng)接口裝置210。傳感模塊201的輸入端與電源裝置131相連接，以采集電源裝置131的實(shí)時電壓和實(shí)時電流，傳感模塊201 的輸出端與信號變送模塊202的輸入端相連接，信號變送模塊202的輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊203的輸入端相連接，數(shù)據(jù)采集模塊203的輸出端與邏輯運(yùn)算部件208的輸入端相連接。 電源裝置131中試驗(yàn)回路的回路開關(guān)元件的狀態(tài)輸出端與數(shù)字量輸入模塊204的輸入端相連接，數(shù)字量輸入模塊204的輸出端與邏輯運(yùn)算部件208相連接。邏輯運(yùn)算部件208的實(shí)時保護(hù)輸出端與實(shí)時保護(hù)模塊207的輸入端相連接，實(shí)時保護(hù)模塊207的輸出端與電源裝置131中試驗(yàn)回路的保護(hù)元件相連接。邏輯運(yùn)算部件208的另一個輸出端與數(shù)字量輸出模塊206的輸入端相連接，數(shù)字量輸出模塊206的輸出端與信號放大模塊205的輸入端相連接，信號放大模塊205的輸出端與電源裝置131中控制試驗(yàn)流程的開關(guān)元件的控制端相連接。傳感模塊201包括電流傳感模塊和電壓傳感模塊，其中的電流傳感模塊用于對電源裝置131的被測載流導(dǎo)體進(jìn)行電流測量，本實(shí)施例中選用羅氏線圈作為電流傳感模塊。 電壓傳感模塊用于對電源裝置131的電壓進(jìn)行測量，其特點(diǎn)是在其量程范圍內(nèi)，副邊按原邊電壓，成比例的輸出模擬電流信號，滿量程時副邊模擬電流信號幅值為50mA。數(shù)據(jù)變送模塊202包括電流信號變送模塊和電壓信號變送模塊，其中的電流信號變送模塊將傳感模塊201的信號變換為與數(shù)據(jù)采集模塊203的信號相互兼容的信號，本實(shí)施例選用積分器作為電流信號變送模塊，用于對被測電流進(jìn)行積分還原，以得到與實(shí)際電流成比例的模擬信號，滿量程時，積分器輸出信號幅值為IOV。其中的電壓信號變送模塊為 200歐姆的精密電阻，將最大幅值為50mA的電流信號變換為最大幅值為IOV的電壓信號，以實(shí)現(xiàn)電流采集與電壓采集使用相同型號的數(shù)據(jù)采集模塊203。數(shù)據(jù)采集模塊203為8通道模擬量采集板卡，其特點(diǎn)為，8個通道同步采集，每通道具備200KHz獨(dú)立采樣頻率，16bit分辨率和士 IOV模擬信號輸入。數(shù)字量輸入模塊204使用PLC的開關(guān)量輸入模塊，其特點(diǎn)是每個模塊包含32個通道，每通道輸入電流值7mA (24VDC),通道間光電隔離。數(shù)字量輸出模塊206使用PLC開關(guān)量輸出模塊，其特點(diǎn)是單通道輸出電流可到 100mA, 0N/0FF響應(yīng)時間低于10ms。實(shí)時保護(hù)模塊207是一種硬件保護(hù)模塊，借助于高頻率的數(shù)據(jù)采集，使其電流或者電壓在某一時刻的瞬時值大于預(yù)先設(shè)定閥值時輸出一個開關(guān)量信號直接驅(qū)動電源裝置 131中的保護(hù)裝置動作，同時，電源裝置131本身也自帶保護(hù)裝置，可以設(shè)定報警值，雙重保護(hù)提高系統(tǒng)的安全性。信號放大模塊205為三極管放大電路，每組8個通道。其中三極管的基極通過電阻連接至數(shù)字量輸出模塊206，三極管的集電極與被控對象控制端負(fù)極相連接，被控對象控制端的正極連接至控制電源的正端，三極管的發(fā)射極為公共端，連接至控制電源的負(fù)極。邏輯運(yùn)算部件208包括相應(yīng)的控制器部件和軟件系統(tǒng)，是第一分布式測控裝置 121的核心部件，完成實(shí)時數(shù)據(jù)處理和實(shí)時控制之需求。其中的控制器部件可以是工業(yè)控制機(jī)，也可以是基于FPGA的嵌入式工業(yè)實(shí)時控制器。邏輯運(yùn)算部件208與第一人機(jī)接口模塊 209相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化顯示并將手動命令傳輸至邏輯運(yùn)算部件208。邏輯運(yùn)算部件 208與第一工業(yè)以太網(wǎng)接口裝置210相連接，以實(shí)現(xiàn)分布式測控裝置121與數(shù)據(jù)存儲裝置 135和集中監(jiān)控裝置133的數(shù)據(jù)交換之需求。集中監(jiān)控裝置133包括邏輯處理部件301，第二人機(jī)接口模塊302和第二工業(yè)以太網(wǎng)接口裝置303。邏輯處理部件301與第二人機(jī)接口模塊302相連接以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化顯示并將手動命令傳輸至邏輯運(yùn)算部件301，其中第二工業(yè)以太網(wǎng)接口裝置303包含多個接口，分別與邏輯處理部件301、分布式測量控制裝置132、遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備134、數(shù)據(jù)存儲裝置135相連接。邏輯處理部件301包括工業(yè)控制機(jī)和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，其中的工業(yè)控制機(jī)提供軟件系統(tǒng)運(yùn)行的平臺，軟件系統(tǒng)保證按照用戶需求實(shí)時顯示各分布式測控裝置的狀態(tài)和將用戶指令傳輸至各分布式測控裝置。遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備134包括邏輯運(yùn)算部件401和人機(jī)接口模塊402。遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備134 通過互聯(lián)網(wǎng)連接至集中監(jiān)控裝置133，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控之功能。其中的邏輯運(yùn)算部件包括便攜式計算機(jī)和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，其中的軟件系統(tǒng)實(shí)時讀取集中監(jiān)控裝置133的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)可視化至人機(jī)接口模塊402，同時將人機(jī)接口界面上的外部指令傳輸至集中監(jiān)控裝置133。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于包括由至少20套試驗(yàn)回路構(gòu)成的電源裝置(131 )，電源裝置(131)連接分布式測量控制裝置(132)，分布式測量控制裝置(132)通過通信總線與集中監(jiān)控裝置(133)相連接，集中監(jiān)控裝置(133)通過以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備(134)相連接，分布式測控裝置(132)及集中監(jiān)控裝置(133)通過通信總線與數(shù)據(jù)存儲裝置(135)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述至少20套試驗(yàn)回路中的每套試驗(yàn)回路具有至少4個獨(dú)立輸出電壓，每個獨(dú)立輸出電壓斷續(xù)可調(diào)，每套試驗(yàn)回路同時并聯(lián)連接至少6個試品進(jìn)行試驗(yàn)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述分布式測量控制裝置132的個數(shù)為至少10個，每個分布式測量控制裝置132同時連接至少兩套所述試驗(yàn)回路。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述分布式測量控制裝置(132)包括用以采集實(shí)時電壓和實(shí)時電流的傳感模塊(201)及數(shù)字量輸入模塊(204)，傳感模塊(201)的輸入端與所述電源裝置(131)相連接，傳感模塊(201)的輸出端與信號變送模塊(202)的輸入端相連接，信號變送模塊(202)的輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊 (203)的輸入端相連接，數(shù)據(jù)采集模塊(203)的輸出端與邏輯運(yùn)算部件(208)的輸入端相連接，電源裝置(131)中試驗(yàn)回路的回路開關(guān)元件的狀態(tài)輸出端與數(shù)字量輸入模塊(204)的輸入端相連接，數(shù)字量輸入模塊(204)的輸出端與邏輯運(yùn)算部件(208)相連接，邏輯運(yùn)算部件(208)的實(shí)時保護(hù)輸出端與實(shí)時保護(hù)模塊(207)的輸入端相連接，實(shí)時保護(hù)模塊(207) 的輸出端與電源裝置(131)中試驗(yàn)回路的保護(hù)元件相連接，邏輯運(yùn)算部件(208)的另一個輸出端與數(shù)字量輸出模塊(206)相連接，數(shù)字量輸出模塊(206)的輸出端與信號放大模塊(205)的輸入端相連接，信號放大模塊(205)的輸出端與電源裝置(131)中試驗(yàn)回路的控制試驗(yàn)流程的開關(guān)元件的控制端相連接。
5.如權(quán)利要求4所述的一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述邏輯運(yùn)算部件(208)分別連接第一人機(jī)接口模塊(209)及第一工業(yè)以太網(wǎng)接口裝置(210)。
6.如權(quán)利要求4所述的一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述信號放大模塊(205)為至少8組三極管放大電路，其中三極管的基極通過電阻連接至數(shù)字量輸出模塊(206)，三極管的集電極與所述試驗(yàn)回路中被控對象控制端負(fù)極相連接，三極管的發(fā)射極為公共端。
7.如權(quán)利要求4所述的一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述傳感模塊 (201)包括電流傳感模塊和電壓傳感模塊。
8.如權(quán)利要求4所述的一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)變送模塊(202 )包括電流信號變送模塊和電壓信號變送模塊。
9.如權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述集中監(jiān)控裝置(133)包括邏輯處理部件(301)，邏輯處理部件(301)分別連接第二人機(jī)接口模塊(302) 和第二工業(yè)以太網(wǎng)接口裝置(303)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種機(jī)械及電氣壽命試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于包括由至少20套試驗(yàn)回路構(gòu)成的電源裝置，電源裝置連接分布式測量控制裝置，分布式測量控制裝置通過通信總線與集中監(jiān)控裝置相連接，集中監(jiān)控裝置通過以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備相連接，分布式測控裝置及集中監(jiān)控裝置通過通信總線與數(shù)據(jù)存儲裝置相連接。本發(fā)明提供的一種控制系統(tǒng)能同時完成多達(dá)20種不同試驗(yàn)參數(shù)、120個不同試品的機(jī)械及電氣壽命的試驗(yàn)室測量，不僅運(yùn)行穩(wěn)定、控制精確、能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時分析判斷，而且完全符合國家的相關(guān)規(guī)范要求。
文檔編號G01R31/327GK102565693SQ20111045459
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者徐獻(xiàn)清, 王海帆, 耿健, 阮慶州 申請人:上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司