基于LabVIEW 的电机数据采集系统设计

2021-12-13王智琦林立

科学技术创新 2021年33期

王智琦林立

（1、邵阳学院电气工程学院，湖南邵阳 422000 2、多电源地区电网运行与控制湖南省重点实验室，湖南邵阳 422000）

考虑到在进行电机控制策略设计与调试时，通常使用示波器对电机电压或电流等单个数据进行观测，无法较为直观的反应出电机电压、电流、转速等信号的联动性，因此本文使用LabVIEW 设计电机数据采集系统，利用串口将多个数据发送至采集系统并进行解调与显示。可实现电机运行中电流、电压、转速等多个数据的实时观测。

1 串口与主循环设置

电机数据采集系统对三相电流、转速、励磁电流、转矩电流、励磁电压和转矩电压8 个float 类型32 位信号进行采集，串口传递数据遵循RS-232 协议标准，将8 个信号拆解成4*8 位无符号整型，通过串口进行数据发送，且每次首尾增加常数帧进行校验，即每次主循环应有34 帧数据从串口缓存区调出进行显示，如图1 所示，在主循环中添加属性节点，设置成Instr类，引出串口数据个数接口，当串口缓存数据大于68 时即串口缓存数据满足两次调用时进行下一步，否则等待。

图1 系统主循环设置

2 数据解调、恢复与显示设计

串口缓存区数据帧数大于68 时，将其中34 帧数据取出并解调，具体解调流程图如图2 所示，程序设计如图3 所示，需要校验首尾常数帧是否正确，如不正确则中间的32 位数据帧将不送往显示，只有首尾常数帧满足要求，才将中间32 个数据帧送往显示。

图2 数据解调流程图

图3 数据解调设计

数据满足首尾常数条件后，进行数据恢复与显示设计，如图4 所示，将数据连接至For 循环的输入隧道时，自动索引隧道每次读取数组的一个元素，以4 个数据帧为一组，按顺序将无符号字节数据进行移位操作，移位完成后将数据进行强制类型转换成单精度类型。

图4 数据恢复设计

32 个数据帧每4 帧数据恢复成1 个单精度数据，共恢复为8 组数据，每组数据存放在长度为3000 的数组中，如图5 所示将数组2 送往示波器进行图形显示，且每次循环执行程序时，利用数组替换子集模块插入新元素，利用先入先出原则替换之前的数据，从而达到实施更新数据的目的。

图5 数据显示设计

3 数据采集实验

选择串口设置好对应波特率后，运行电机数据采集系统，同时运行异步电机矢量控制程序，将电机转速、电流、电压等数据通过串口发送至电机数据采集系统，不同单精度数据送往不同示波器进行显示，其采集信息如图6-7 所示，8 组数据共放入6 个示波器内进行图形显示，其中三相电流的3 组数据放入同一个示波器；图6 显示电机转速维持在100rpm 之间波动，相电流幅值为0.02A 且三相不平衡，励磁电流围绕在0.02A 附近周期性波动，图7 显示转矩电流在0A 附近波动，励磁电压与转矩电压分别在10V 与6V 之间。