專利名稱：一種機械及電氣壽命試驗系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種斷路器、接觸器和隔離開關的機械及電氣壽命試驗系統，更具體的涉及一種能同時完成多達20種不同試驗參數、120個不同試品的機械及電氣壽命試驗系統。
背景技術：
斷路器、接觸器和隔離開關等低壓開關電器的壽命試驗，是一個長時間的、破壞性的試驗。一方面，從滿足國家標準的角度考慮，無法找到替代試驗方法來克服“長時間、破壞性”這兩大主要問題；另一方面，從發展趨勢來看，試驗需求的日益增長和低壓開關種類的迅速發展，使傳統的試驗回路、監視、測量及控制方式已經很難適應現在多種多樣的低壓開關類型。申請號為200810136960. 5，名稱為《基于動態特性的繼電器可靠性壽命試驗系統》 的中國專利提出了一種基于動態特性的繼電器可靠性壽命試驗系統。該系統雖然在一定程度上解決了壽命試驗時間過長的問題，但遺憾的是，該試驗系統不符合壽命試驗的相關國家標準，諸如:GB 14048. 1-2006條款8. 3. 3. 7所規定的“壽命試驗”、GB 10963. 1-2003條款9. 10規定的“機械和電氣壽命試驗”。基于此，專業檢測機構無法使用該系統來完成機械及電氣壽命試驗。申請號為200710057767. 8，名稱為《多功能綜合壽命試驗臺及其控制方法》的中國專利提供了一種利用工業控制機集中控制1-20條試驗回路的多功能綜合壽命試驗平臺。該試驗平臺提供了包括手動可調電源、自動可調電源、直流手動可調電源和固定電源的1-20路試驗用供電電源的不同搭配實現多規格試驗。在該系統中，一方面，一旦集中控制點出現故障將導致整個系統癱瘓，影響所有試驗回路的正常試驗；另一方面，如果 20個試驗回路同時進行不同的試驗，一個集中控制點輪詢所有設備狀態并采集20個回路的模擬量信號，如果每個回路的試驗周期小于ls，在一個試驗周期內，每個試驗回路需要完成一系列的接通、分斷操作，很難實現穩定運行、精確控制、實時分析判斷。
發明內容
本發明的目的是提供一種試驗室測量控制系統，以達到高效管理、穩定運行、精確控制、實時分析判斷的目的。為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種機械及電氣壽命試驗系統， 其特征在于包括由至少20套試驗回路構成的電源裝置，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控裝置相連接，集中監控裝置通過以太網與遠程監控設備相連接，分布式測控裝置及集中監控裝置通過通信總線與數據存儲裝置相連接。本發明提供的一種控制系統能同時完成多達20種不同試驗參數、120個不同試品的機械及電氣壽命的試驗室測量，不僅運行穩定、控制精確、能夠實現實時分析判斷，而且完全符合國家的相關規范要求。
圖1為本發明提供的一種機械及電氣壽命試驗系統的總體電路模塊圖； 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為集中監控裝置電路模塊圖； 圖5為遠程監控設備電路模塊圖。
具體實施例方式為使本發明更明顯易懂，茲以一優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。如圖1所示，為本發明提供的一種機械及電氣壽命試驗系統，在該系統中，由20套試驗回路構成電源裝置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通過工業以太網總線與集中監控裝置133相連接，集中監控裝置133通過以太網與遠程監控設備134相連接，分布式測量控制裝置132和集中監控裝置133構成測量控制裝置137，測量控制裝置137通過工業以太網總線與數據存儲裝置135相連接。所述電源裝置131是系統測量和控制的對象，包括20套試驗回路，每套回路有4 個獨立輸出電壓，任意時刻，可以有兩路不同的試驗電壓同時輸出。每個獨立電壓分10檔斷續可調，其電壓輸出范圍是22V-1650V分40檔斷續可調，電流從IOA到10KA，在相應國家標準規定的誤差范圍內，通過阻抗調節使電流連續可調，功率因數通過調節電阻與電抗的比例使其從0.35-1的范圍內連續可調。每套試驗回路可同時并聯連接6個試品，在一個周期內，錯時輪流進行試驗。所述分布式測量控制裝置132個數為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構相同，以第一分布式測控裝置121為例，包括實時保護模塊207，傳感模塊201，數據變送模塊202，數據采集模塊203，數字量輸入模塊204，信號放大模塊205，數字量輸出模塊206，邏輯運算部件208，第一人機接口模塊209及第一工業以太網接口裝置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的實時電壓和實時電流，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的輸出端與數據采集模塊203的輸入端相連接，數據采集模塊203的輸出端與邏輯運算部件208的輸入端相連接。 電源裝置131中試驗回路的回路開關元件的狀態輸出端與數字量輸入模塊204的輸入端相連接，數字量輸入模塊204的輸出端與邏輯運算部件208相連接。邏輯運算部件208的實時保護輸出端與實時保護模塊207的輸入端相連接，實時保護模塊207的輸出端與電源裝置131中試驗回路的保護元件相連接。邏輯運算部件208的另一個輸出端與數字量輸出模塊206的輸入端相連接，數字量輸出模塊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中控制試驗流程的開關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的被測載流導體進行電流測量，本實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的電壓進行測量，其特點是在其量程范圍內，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。數據變送模塊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的信號變換為與數據采集模塊203的信號相互兼容的信號，本實施例選用積分器作為電流信號變送模塊，用于對被測電流進行積分還原，以得到與實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，以實現電流采集與電壓采集使用相同型號的數據采集模塊203。數據采集模塊203為8通道模擬量采集板卡，其特點為，8個通道同步采集，每通道具備200KHz獨立采樣頻率，16bit分辨率和士 IOV模擬信號輸入。數字量輸入模塊204使用PLC的開關量輸入模塊，其特點是每個模塊包含32個通道，每通道輸入電流值7mA (24VDC),通道間光電隔離。數字量輸出模塊206使用PLC開關量輸出模塊，其特點是單通道輸出電流可到 100mA, 0N/0FF響應時間低于10ms。實時保護模塊207是一種硬件保護模塊，借助于高頻率的數據采集，使其電流或者電壓在某一時刻的瞬時值大于預先設定閥值時輸出一個開關量信號直接驅動電源裝置 131中的保護裝置動作，同時，電源裝置131本身也自帶保護裝置，可以設定報警值，雙重保護提高系統的安全性。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字量輸出模塊206，三極管的集電極與被控對象控制端負極相連接，被控對象控制端的正極連接至控制電源的正端，三極管的發射極為公共端，連接至控制電源的負極。邏輯運算部件208包括相應的控制器部件和軟件系統，是第一分布式測控裝置 121的核心部件，完成實時數據處理和實時控制之需求。其中的控制器部件可以是工業控制機，也可以是基于FPGA的嵌入式工業實時控制器。邏輯運算部件208與第一人機接口模塊 209相連接，實現數據的可視化顯示并將手動命令傳輸至邏輯運算部件208。邏輯運算部件 208與第一工業以太網接口裝置210相連接，以實現分布式測控裝置121與數據存儲裝置 135和集中監控裝置133的數據交換之需求。集中監控裝置133包括邏輯處理部件301，第二人機接口模塊302和第二工業以太網接口裝置303。邏輯處理部件301與第二人機接口模塊302相連接以實現數據的可視化顯示并將手動命令傳輸至邏輯運算部件301，其中第二工業以太網接口裝置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、遠程監控設備134、數據存儲裝置135相連接。邏輯處理部件301包括工業控制機和相應的軟件系統，其中的工業控制機提供軟件系統運行的平臺，軟件系統保證按照用戶需求實時顯示各分布式測控裝置的狀態和將用戶指令傳輸至各分布式測控裝置。遠程監控設備134包括邏輯運算部件401和人機接口模塊402。遠程監控設備134 通過互聯網連接至集中監控裝置133，實現遠程監控之功能。其中的邏輯運算部件包括便攜式計算機和相應的軟件系統，其中的軟件系統實時讀取集中監控裝置133的數據并將數據可視化至人機接口模塊402，同時將人機接口界面上的外部指令傳輸至集中監控裝置133。
權利要求
1.一種機械及電氣壽命試驗系統，其特征在于包括由至少20套試驗回路構成的電源裝置(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控裝置(133)相連接，集中監控裝置(133)通過以太網與遠程監控設備(134)相連接，分布式測控裝置(132)及集中監控裝置(133)通過通信總線與數據存儲裝置(135)相連接。
2.如權利要求1所述的一種機械及電氣壽命試驗系統，其特征在于所述至少20套試驗回路中的每套試驗回路具有至少4個獨立輸出電壓，每個獨立輸出電壓斷續可調，每套試驗回路同時并聯連接至少6個試品進行試驗。
3.如權利要求1所述的一種機械及電氣壽命試驗系統，其特征在于所述分布式測量控制裝置132的個數為至少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回路。
4.如權利要求1或3所述的一種機械及電氣壽命試驗系統，其特征在于所述分布式測量控制裝置(132)包括用以采集實時電壓和實時電流的傳感模塊(201)及數字量輸入模塊(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)的輸出端與數據采集模塊 (203)的輸入端相連接，數據采集模塊(203)的輸出端與邏輯運算部件(208)的輸入端相連接，電源裝置(131)中試驗回路的回路開關元件的狀態輸出端與數字量輸入模塊(204)的輸入端相連接，數字量輸入模塊(204)的輸出端與邏輯運算部件(208)相連接，邏輯運算部件(208)的實時保護輸出端與實時保護模塊(207)的輸入端相連接，實時保護模塊(207) 的輸出端與電源裝置(131)中試驗回路的保護元件相連接，邏輯運算部件(208)的另一個輸出端與數字量輸出模塊(206)相連接，數字量輸出模塊(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)中試驗回路的控制試驗流程的開關元件的控制端相連接。
5.如權利要求4所述的一種機械及電氣壽命試驗系統，其特征在于所述邏輯運算部件(208)分別連接第一人機接口模塊(209)及第一工業以太網接口裝置(210)。
6.如權利要求4所述的一種機械及電氣壽命試驗系統，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字量輸出模塊(206)，三極管的集電極與所述試驗回路中被控對象控制端負極相連接，三極管的發射極為公共端。
7.如權利要求4所述的一種機械及電氣壽命試驗系統，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.如權利要求4所述的一種機械及電氣壽命試驗系統，其特征在于所述數據變送模塊(202 )包括電流信號變送模塊和電壓信號變送模塊。
9.如權利要求1所述的一種機械及電氣壽命試驗系統，其特征在于所述集中監控裝置(133)包括邏輯處理部件(301)，邏輯處理部件(301)分別連接第二人機接口模塊(302) 和第二工業以太網接口裝置(303)。
全文摘要
本發明提供了一種機械及電氣壽命試驗系統，其特征在于包括由至少20套試驗回路構成的電源裝置，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控裝置相連接，集中監控裝置通過以太網與遠程監控設備相連接，分布式測控裝置及集中監控裝置通過通信總線與數據存儲裝置相連接。本發明提供的一種控制系統能同時完成多達20種不同試驗參數、120個不同試品的機械及電氣壽命的試驗室測量，不僅運行穩定、控制精確、能夠實現實時分析判斷，而且完全符合國家的相關規范要求。
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 優先權日2011年12月30日
發明者徐獻清, 王海帆, 耿健, 阮慶州 申請人:上海電器科學研究所(集團)有限公司