基于LabVIEW 的電機數據采集系統設計

王智琦 林立

（1、邵陽學院電氣工程學院，湖南邵陽 422000 2、多電源地區電網運行與控制湖南省重點實驗室，湖南邵陽 422000）

考慮到在進行電機控制策略設計與調試時，通常使用示波器對電機電壓或電流等單個數據進行觀測，無法較為直觀的反應出電機電壓、電流、轉速等信號的聯動性，因此本文使用LabVIEW 設計電機數據采集系統，利用串口將多個數據發送至采集系統并進行解調與顯示。可實現電機運行中電流、電壓、轉速等多個數據的實時觀測。

1 串口與主循環設置

電機數據采集系統對三相電流、轉速、勵磁電流、轉矩電流、勵磁電壓和轉矩電壓8 個float 類型32 位信號進行采集，串口傳遞數據遵循RS-232 協議標準，將8 個信號拆解成4*8 位無符號整型，通過串口進行數據發送，且每次首尾增加常數幀進行校驗，即每次主循環應有34 幀數據從串口緩存區調出進行顯示，如圖1 所示，在主循環中添加屬性節點，設置成Instr類，引出串口數據個數接口，當串口緩存數據大于68 時即串口緩存數據滿足兩次調用時進行下一步，否則等待。

圖1 系統主循環設置

2 數據解調、恢復與顯示設計

串口緩存區數據幀數大于68 時，將其中34 幀數據取出并解調，具體解調流程圖如圖2 所示，程序設計如圖3 所示，需要校驗首尾常數幀是否正確，如不正確則中間的32 位數據幀將不送往顯示，只有首尾常數幀滿足要求，才將中間32 個數據幀送往顯示。

圖2 數據解調流程圖

圖3 數據解調設計

數據滿足首尾常數條件后，進行數據恢復與顯示設計，如圖4 所示，將數據連接至For 循環的輸入隧道時，自動索引隧道每次讀取數組的一個元素，以4 個數據幀為一組，按順序將無符號字節數據進行移位操作，移位完成后將數據進行強制類型轉換成單精度類型。

圖4 數據恢復設計

32 個數據幀每4 幀數據恢復成1 個單精度數據，共恢復為8 組數據，每組數據存放在長度為3000 的數組中，如圖5 所示將數組2 送往示波器進行圖形顯示，且每次循環執行程序時，利用數組替換子集模塊插入新元素，利用先入先出原則替換之前的數據，從而達到實施更新數據的目的。

圖5 數據顯示設計

3 數據采集實驗

選擇串口設置好對應波特率后，運行電機數據采集系統，同時運行異步電機矢量控制程序，將電機轉速、電流、電壓等數據通過串口發送至電機數據采集系統，不同單精度數據送往不同示波器進行顯示，其采集信息如圖6-7 所示，8 組數據共放入6 個示波器內進行圖形顯示，其中三相電流的3 組數據放入同一個示波器；圖6 顯示電機轉速維持在100rpm 之間波動，相電流幅值為0.02A 且三相不平衡，勵磁電流圍繞在0.02A 附近周期性波動，圖7 顯示轉矩電流在0A 附近波動，勵磁電壓與轉矩電壓分別在10V 與6V 之間。

圖6 異步電機運行狀態數據圖顯

圖7 異步電機運行狀態數據圖顯

4 結論

本文利用LabVIEW 設計了電機數據采集系統，并利用異步電機矢量控制程序實時發送電機相關數據信息至數據采集系統，實現了多數據觀測，且能較為直觀的反應數據變化的聯動性，降低了學生學習異步電機矢量控制理論的難度。