平台调试

关键词：

平台调试（精选七篇）

平台调试 篇1

海油平台是我国海洋油气资源开采中重要的设置, 其工作状况直接决定了油气开采的效率和质量[1]。海油平台作为复杂的采油设置, 包含了大量的不同型号仪表, 这就给仪表安装带来了调整, 并且仪表的工作状态直接影响了整个油气平台的工作情况[2]。仪表安装主要是根据海油平台的工作要求, 结合施工图纸和指导, 将电缆、仪表、电气设施和附属设施等安装到制定位置, 并检验其工作的可靠性[3]。仪表安装整个工作需要把握技术技巧, 按照相应的规定施工, 研究仪表安装及调试就是可以进一步提高其水平[4]。本文主要通过分析海油平台仪表安装中存在影响安装质量的因素, 提出了实际安装中存在的诸多问题, 并结合个人工作经验进行改善了该技术, 从而为我国海油平台仪表安装和调试提供参考。

2 海油平台仪表安装存在问题分析

影响海油平台仪表安装质量的因素有众多, 这与海油平台的具体情况和仪表安装过程有关。在仪表安装中的各个环节有着紧密的联系, 其中一个环节的疏忽就会导致整个安装的受到影响, 具体影响因素包括:

2.1 仪表安装人员

仪表安装人员素质决定了其工作能力, 由于海油平台仪表安装中缺乏工程施工人员的监督措施, 导致参与安装的人员素质参差不齐, 在施工中存在部分施工人员不了解海油平台的具体施工原理和工作要求, 并且对仪表技术缺乏足够的认识, 这就导致仪表安装质量不高, 存在使用过程发生故障的现象。

2.2 安装工程复杂, 涉及型号较多

由于海油平台中有着不同种类的仪表, 在安装工程中不同的仪表有着不同的安装要求, 施工中必须严格区分具体的分类。然而, 仪表安装中很容易出现仪表种类的错误安装, 导致仪表不能正常工作甚至烧毁。针对不同型号仪表控制方式也不同, 施工人员容易出现判断失误, 导致仪表工作失灵。

2.3 安装范围比较广

电气控制和仪表专业的安装施工是涉及到整个海油平台的工作范围, 覆盖整个油气开采过程, 并且电气设备在不同的工艺环节间是相互联系和连锁的, 一般都采用程序控制和连锁控制方式。仪表安装需要根据整个施工范围, 安装工作量大, 电气仪表的安装施工和调试是最终保证海油平台稳定可靠运行的重要环节。

3 海油平台仪表安装及调试分析

为了提高海油平台仪表安装及调试工作水平, 就需要对仪表安装涉及的每一环节进行分析, 并提出要求控制施工质量, 达到维护海油平台仪表正常工作的目的。

3.1 仪表安装前的准备工作

仪表安装前的准备工作主要是为实施仪表安装打下基础, 保证施工后的顺利进行。施工前的准备工作主要包括:

3.1.1 核实工作

核实工作主要是进行核对所采购仪表及附属材料的质量、数量, 按照施工质量要求检查所有采购物品是否符合要求。同时, 根据海油平台设置的安装要求, 进行核实所要施工的场合和场景, 保证熟悉施工环境。

3.1.2 掌握施工要求

由于海油平台施工较为复杂, 在施工前必须熟悉施工图纸和施工标准, 并且联系和比较所要施工仪表布置图、供电原理图和电气仪表一览表等, 这样可以有效的提高安装仪表的工作质量, 工作质量, 而且还能够对后期的测试和运行提供一定的便利。同时还可以避免因一个环节出错而导致整个系统不能正常工作。

3.1.3 仪表安装规划

施工前的仪表安装规划主要进行制定施工具体计划, 按照计划把握工程进度。并且, 制定好仪表安装规划能够起到控制施工质量的作用, 对施工中的涉及的各个质量施工细节进行说明。

3.2 仪表安装施工分析

仪表安装是整个施工环节中最为重要的, 仪表安装主要是要按照施工原则, 避免出现不符合规定的操作和完善整个施工操作, 并且要按照施工步骤, 实现标准化和专业化的海油平台仪表安装, 具体内容包括:

3.2.1 施工原则

施工原则说明了施工过程中存在诸多细节, 施工过程中只有按照施工原则才能防止出现工作失误, 具体内容包括:第一, 针对直接安装在官道上的仪表, 需要压力试验和管道吹灰结束就完成珍格格安装过程。若仪表安装和管道安装需要同步进行, 就必须在管道吹灰前卸下仪表。安装中避免仪表接线盒引线向上, 若必须采取该形式就要进行密封处理, 保证接线盒不出出现漏电情况。第二, 变送器和低压测量表的安装高度要保持与取压点一致, 接流件的安装方向应该以能够使液体从上游端向流向下游端向为准。第三, 仪表安装必须按照图纸要求进行操作, 仪表安装位置尽可能的选择有充足光源, 避免将仪表安装在振动大、噪声大、污染严重和环境潮湿的位置。安装过程中保证操作的稳定性, 切不可反复移动, 避免安装中仪表承受非正常外力。

3.2.2 施工步骤分析

海油平台的安装步骤主要如下:第一, 现场一次电和仪表盘安装, 安装需要在了解管道位置及工作方式后进行, 仔细核对安装固定件的连接要求, 保证安装的可靠性。第二, 管道和仪表的安装, 在安装前先进性各个部件的检查, 在按照施工要求进行安装, 保证施工符合标准。第三, 仪表安装, 根据前几步预留的连接处, 将仪表进行安装, 安装中注意各个连接件的紧密程度, 防止出现松动。第四, 接线及控制的安装。完成仪表安装就需要及时的进行接线盒控制的安装, 避免在施工过程中对安装的影响。第五, 调试分析。仪表安装后就要进行工作调试, 检验仪表安装的质量。调试中要进行多次检验, 防止出现安装失误, 并且调试中需要符合使用要求, 安装海油平台正常工作状态进行调试。

4 结束语

海油平台仪表安装及调试需要结合仪表安装技术、电气技术、油气开采流程等方面知识, 具有较高的专业性。在仪表安装中必须按照安装原则, 根据施工步骤就是安装, 保证施工的标准化, 进而保证安装质量。

参考文献

[1]肖红.浅析自动化仪表安装技术及发展趋势[J].中国新技术新产品, 2011 (3) .[1]肖红.浅析自动化仪表安装技术及发展趋势[J].中国新技术新产品, 2011 (3) .

[2]陈泰安.浅谈工业仪表安装流程及控制方法[J].技术与市场, 2011 (7) .[2]陈泰安.浅谈工业仪表安装流程及控制方法[J].技术与市场, 2011 (7) .

[3]王桂英, 郑浩东, 王非非.电气仪表安装施工的几点建议[J].玻璃, 2011 (7) .[3]王桂英, 郑浩东, 王非非.电气仪表安装施工的几点建议[J].玻璃, 2011 (7) .

平台调试 篇2

关键词：风力发电；大型风力发电机组；安装与调试；培训平台

中图分类号：G718.5 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）16-0089-03

一、引言

我国在风电人才培养方面起步较晚，目前国内开设了风电相关专业的高校数量有20所左右，现仅有两个教学单位建有真实风电机组培训平台，一个是苏州某风电职业技术培训中心，配备的设备主要有850KW风力发电机组（不含叶片和塔架）、600KW风力发电机组部件、750KW风力发电机组部件（包括齿轮箱、发电机、机舱架、刹车钳等）等。另一个是天津某职业学院的风电技术培训中心，该培训中心由中广核风电有限公司于2012年投资建造，配备了两套850KW风力发电机组，配套包括齿轮箱、发电机、轮毂、机舱架、刹车钳、液压站及专用工具等。

湘电风能有限公司（湘电风能）是湘电集团旗下专业从事大型风力发电装备制造企业，是中国大型风力发电装备制造业的龙头企业。公司注册资本9亿元人民币，占地面积22万平方米，主要从事兆瓦级风力发电机组整机和部件的设计、制造、销售和售后服务，具备年产兆瓦级风力发电机组1000台套的能力。随着风力发电机组向大型化方向发展， 主流机型的容量都在1.5MW以上，这对专业学生的技能培养和从业人员的技术培训提出了更高的要求。为培养湘电集团急需的风电人才，湘电集团在其举办的湖南省示范（骨干）职业院校——湖南电气职业技术学院建设了“大型风力发电机组的装配与调试”培训平台[1] 。

二、平台的定位

湘电集团风电职业技术培训平台功能定位于湘电集团旗下湘电风能公司和湘电动能事业部新进员工的技能培训，并作为湖南电气技术学院高职学生的实训设备。培训平台开发的项目包括“兆瓦级永磁直驱风电机组结构认知”、“兆瓦级永磁直驱风电机组装配工艺”、“兆瓦级永磁直驱风电机组调试”等，同时还能承担风电主要职业岗位“风电机组机械装调工”、“风电机组电气装调工”等工种的职业鉴定工作[2]。

三、平台的构建与实现

1.平台的构建

大型风力发电机组的装配与调试培训平台引入的设备是湘电风能有限公司生产的典型产品—XE82—2000永磁直驱风力发电机组，这是一种采用水平轴、三叶片、上风向、升力型、可变速、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机发电并网的风力发电机组，这款风机的主要特点是可靠性高、发电效率高、对电网友好等[3]。本着实用性和可操作性原则，将风机的轮毂、机舱、塔基控制柜及其主要零部件等搬进实训室，构建“大型风电机组装配与调试”培训平台，培训平台的主要构成如图1所示。

2.平台的布局

由于风机的轮毂及机舱体积较大且高度近4m，考虑到设备的教学及培训功能，要求培训场所长度不低于22m，宽带不低于8m，高度不低于5m。为了解决好场地问题，建设小组提出了“2个实训室合并为1个实训室”的方案，并根据设备的大小和功能，将培训教室分为实训区和学习区，中间用1m高栏杆隔开，两边开门，如图2所示，图2中虚线部分为龙门吊轨道安装位置，跨距5.5m。培训中心总占地面积约200平方米[4] 。

3.职工的培训

经过近一年的建设，“大型风力发电机组的装配与调试”培训平台于2015年12月建成并投入使用，开始承担湘电风能公司多批次新进员工的培训工作。培训教师由学校专业教师和企业技术专家组成，专业教师主要负责培训对象的管理和风电技术基础的培训，如安全生产与质量管理、风电机械基础模块、风电电气基础模块等，企业专家主要提供技术指导和风电岗位职业技能的培训，如风机产品的工艺培训、风机的检测、风机的维护与检修等。同时，学院教师与企业专家共同探讨培训内容并开发了培训教材，培训的主要项目包括轮毂总成结构认识及工艺培训、机舱结构认识及工艺培训、轮毂电气系统的调试、机舱电气系统的调试、风机的联调等[5]，具体内容见表1。

同时经湖南省劳动和社会保障厅职业技能鉴定中心现场考察，培训中心取得了“风电机组机械装调工”、“风电机组电气装调工”这两个风电职业技术工种的职业等级鉴定资格，可承担这两个工种的 “初级工、中级工、高级工”三个技术等级的鉴定。

四、结束语

“大型风力发电机组的装配与调试”培训平台在市场需求下应运而生，由企业提供设备、技术和专业技术人员，由学校提供场地、管理和专业教师，是在校企双方共同合作、共同努力下建成的。这个平台的建立为湘电集团培训急需的风电人才提供了便利的条件，为学院开设的新能源设备技术专业和风电场运行与维护专业学生提供了良好的实训条件，为学院教师、企业科研人员提供了良好的风机试验和研发平台，同时可以承担风电机组机械装调工、风电机组电气装调工等工种的技能鉴定工作，是集“培训、教学、鉴定、研究”等功能于四位一体的兆瓦级风电机组培训平台。

因此，湘电集团风电职业技术培训平台的建成既是企业办学的优势所在，又是校企合作的典型案例之一，其建设意义重大而深远[6]。

参考文献：

[1]秦祖泽，刘迎春，覃事刚.发挥企业办学优势 创新“校企共同体”办学新模式[J].中国职业技术教育，2013（4）：57-59.

[2]叶云洋，陈文明，覃事刚，等.基于“校企共同体”，校企共建共享风力发电综合实训基地[J].信息化建设，2015（11）：1-3.

[3]叶云洋，陈文明.风力发电机组的安装与调试[M].北京：化工出版社，2014.

[4]姚兴佳，宋俊.风力发电机组原理与应用[M].北京：化工出版社，2010.

[5]何小雪.资源共享型实训基地建设发展的思考[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2015（3）：265-266.

[6]韩鹏.高职“六位一体”校企合作办学模式探析[J].教育与职业，2006（23）：32-33.

数字电视平台的工程安装与调试研究 篇3

1系统的组建

数字前端为MMDS、MUDS提供信号源, 它组要由编码器、卫星接收机、复用器, QPSK调制器和其它组件组成。它的功能是通过编码器和复用器对不同渠道的信号源在次组合, 组成了地方电视台需要的多路信号的程序节目包, 向QPSK数字调制器发送加扰以后的数据包, 以后形成中频信号传送到数字MMDS, 无线多米波高频分配系统 (MUDS中) 发射机传输系统。

数字传输是通过现有的模拟传输电视信号的光纤电缆, 把数字信号传送给各个乡镇, 之后通过MUDS方式覆盖, 使用MMDS。数字MUDS使用分米波470-800MHz传输, 即广播电视U波段, 电视调谐器接收850MHz的最高频率。为此这下变频设备不需要在用户端使用, 就可以接收该频率。此系统主要的组成部分有发射器、馈线、天线。采用数字前面的QPSK调制器输出RF信号, 在通过HFC网传输至MUDS单元, 在通过功率放大器取得足够的功率, 通过馈线传送给天线然后向四周发射。

无线数字信号通过“001”接收天线和有线电视同轴电缆传输到数字机顶盒, 把信号解压和解扰之后, 模拟音频和视频信号被输出, 电视节目就可以出现在个人用户端。

2工程安装和调试安装和调试前端系统

当前本区域网一个前端机房由有线电视网络和农村网络共用, 本系统中的前端设备都安装于本市网络公司的中心机房, 以便于安装, 监控和维护。

安装前端设备机架, 共17个前端设备, 所有设备都安装在标准机架里, 和农村光发射机在一个机架内, 之间的连线要最短。安装顺序应该按照节目通道的顺序来进行安装, 方便监控和连线整齐。系统工作流程和信号传输过程:通道1:中星6号传送中央1、2、7、10、11、12套HFC中央新闻, 导视贵州少儿教育作为一个包经过复用后加扰机到调制器;通道2:中星6号传送中央四套、江苏、音乐、北京、深圳、广东;中央3、5、6、8作为一包复用后加扰机到调制器;通道3:HFC贵州1、2、3、4、5、上海、福建、安徽、四川, 作为一个包复用以后加扰后到调制器;通道4:运行程序代码设置节目盘县1、2、3、浙江、陕西、湖南、广东和天津, 广西是作为一个包通过复用后加扰到调制器。调制器包教学使用的复杂扰机。

接地要求:各个基础功能模块的优良的接地设计为整机工作提供稳定的, 可靠的基础, 同时它也可以起到避免干扰和雷击的作用。因此, 系统接地必须按照以下的要求进行;连接设备的金属机箱的外部和同轴电缆外导体和屏蔽接触面两端要保持良好的电气接触;地导体使用铜导体, 以减少高频率阻抗, 接地线要尽可能粗或者短, 接地线的两端连接点要确保良好的电气接触, 还要做防腐措施, 严格禁止使用其他设备用作接地线的连接组件;机柜连接防雷单元的地线的截面面积必须要大于或等于25mm2。机柜的接地端要和机房所提供保护的地铜排相连接。使用最少的接地线, 在安装时, 应切断太长的接线, 防止接地导线缠绕。接地端至地排线上的导线截面积应大于或等于25mm, 在设备接地时, 使用导线把地线线柱连接至总装机柜的地线接排上。

系统参数设置:该系统有很多指标:数字信号的电平、带宽、噪声电平、射频载波、相位噪声、码流参、载噪比、数等, 不用对每个参数进行测量或设置。确保数字信号的质量, 误码率是一个最重要的指标, 如果要确保一定的误码率, 就一定要确保载噪比 (CNR) , 假设噪声功率一定, 如果要确保CNR就必须确保一定的载波电平, 也就是说只有保证正确的电平设置, 才能确保合格的误码率。因此, 电平的调试和测量是电路设计的一个非常重要的一部分, 促使节点设备在正常的电平范围内工作。

安装及调试发射覆盖系统, 通过使用电视发射天线塔来安装发射天线, 经过和移动运营商协商, 电力供应系统和光纤线路可以共用, 这既可以节约成本也可以保证供电安全。

安装和测试用户接收器:“001”室外全频道天线作为接收天线, 45MHZ~860MHZ作为接收频率范围。首先, 天线应放在用户的屋顶, 要离楼面1m以上, 发射天线之间没有障碍物, 同时还要有固定的支架。接收天线和发射塔互相垂直并且要并排。这里需要特别注意的是在外面的连接处使用“703”橡胶作防水密封处理;其次是连接要规整, 要缩短接线的长度, 尽可能的减少弯曲。我们使用测试仪器和数字机顶盒的电视现场测试信号进行接收测试。测试信号强度使用电视现场测试仪器, 当前的信号载噪比 (信号质量) 通过机顶盒菜单框“频道搜索”按“确认”变可以显示, 信号强度和载噪比是两项参考技术指标, 所提供的信号强度和载噪比的数值都是这样得来的, 这些数值自然不会非常准确, 但可以用它来分析在不同覆盖范围内数字信号的变化, 所以所提供的数值有参考价值。选通过对发射阴影部分, 接收范围和临界范围进行测试, 天线如果没有做下倾角, 那么信号接收的盲区是在海拔高于310m的基站的下面2km的范围内, 有不规则场形, 不完整的节目包可以被接收到。在距离天线500m的高楼做了测试, 测试屋顶, 只收看了一个包的节目, (通道1) 没有办法收看。

参考文献

[1]余兆明, 余智编著.数字电视传输与组网[M].北京:人民邮电出版社, 2003.

平台调试 篇4

随着管道自动化水平的提高,控制的工艺越来越复杂,通过PLC软件的手工模拟测试也达不到对逻辑整体测试的要求,有些逻辑在实验室调试过程中难以真实的反映逻辑执行情况,而且有些逻辑很难在现场完成测试,这些对自动化系统的调试方法提出了更高的要求。数字量模拟系统是根据管道自动化控制系统的特点设计的。

在管道上SCADA系统监控的主要数字量设备包括电动执行机构,电气开关柜。通过对两种的逻辑控制实现大多数的工艺操作。对开关型电动执行机构的监控参数包括开、关到位;指示,正在开、关指示,就地/远控指示,综合报警及开关命令控制和紧急关断控制。开关柜则包括运行/停止,故障,启/停控制等信号。数字量系统平台在设计时充分考虑了上述信号的逻辑关系。

该系统采用51系列单片机作为控制单元,数字量接口采用光电隔离技术。系统可以处理同时两组数字量信号,每组信号中包括8个输出通道,4个输入通道,提供通道指示及4个就地控制按键。其中8个输出提供信号包括全开到位、全关到位、正在开、正在关、就地/远控、故障及两个预留报警信号;4个输入信号为开命令、关命令、停命令和ESD急停命令;按键控制包括就地远控切换、故障输出、就地开、就地关并兼有两个报警输出功能。该系统基本满足了控制仿真的需求。

2 硬件电路设计

系统的硬件电路采用对称结构,可以同时处理两组信号,从功能上分类,包括输入电路和输出电路、键盘电路及复位电路。

2.1 输入电路原理

如图1所示,来自PLC的信号从接线端子XVOUT接入,信号类型为24V有源信号,区分正、负极。供电回路中串联有10K的电阻,回路电流为≤2.4m A。信号经光电耦合器件后送入系统单片机接口电路。单片机接口电路采用OC门电路,电流≤5m A,具有较强的驱动能力,下面以接受关阀命令(XC)为例。

图1中接线端子XVOUT的1、2脚用来接收来自控制系统的关命令信号。当没有关命令时,回路中没有电流,光电耦合器件中的光敏管工作在截止区,Px.0的电位为高电平;当接收到来自控制系统的关命令信号时,光电耦合器件中的光敏管工作在饱和区,Px.0的电位被下拉为低电平。这个信号由单片机采集后,进行处理。

2.2 输出电路原理

如图2所示,单片机将系统状态从接线端子XVIN输出,信号类型为无源信号,输出电路区分正、负极。以输出关到位状态信号(ZSL)为例:当单片机管脚信号Px.3为低电平时,发光管和光电耦合器件都不会被激发,光电耦合器件中的光敏管工作在截止区,输出回路断开;当单片机管脚信号Px.3为高电平时,发光管和光电耦合器件都被激发,光电耦合器件中的光敏管工作在饱和区,输出回路导通,同时发光管发光,提示全关到位;

2.3 键盘电路

如图3所示,当键盘按下时Px.n(n=4~7)的电位由高电平被下拉为低电平,单片机读到低电平信号后对其进行处理,实现相应的功能。

2.4 复位电路

如图4所示,采用的是经典的单片机复位电路,当按下复位键后,RST为单片机的复位引脚(RST)提供一个长时间的高电平,使单片机的工作状态复位。

2.5 单片机接口

单片机引脚图如图5所示,采用6 M H z晶振为其提供工作的时钟频率。内部设置模拟开、关全程时间为20秒。

3 软件设计

本系统软件是指下载到单片机中能够使该系统完成特定功能的程序,通过程序的执行实现对控制器命令及人工按键的监视,实现对电动阀系统的模拟,利用定时器和计数器实现对阀体机械性的模拟。

3.1 流程概述

系统流程被分为循环扫描流程和中断处理流程两部分。系统循环扫描流程(如图6所示)根据接收到的控制器命令和人工按键以及预定的控制字对模拟阀体的机械运动状态进行监控。中断处理流程(如图7所示)根据预定的控制字模拟执行阀体的机械运动,中断间隔Ti不小于0.1秒,每次中断可运动阀体的位移百分比为

3.2 预定的阀体寄存器

系统分配两套预定的阀体寄存器来分别监控两个模拟阀体,每套包括一个阀位寄存器(XVP)和一个控制寄存器(SWXV)。每个寄存器都是8位寄存器。阀位寄存器(XVP)用来记录模拟阀体的阀位,程序中使用的是通用寄存器R2和R3。控制寄存器(SWXV)用来控制模拟阀体的机械运动状态,该控制字只用到两个控制位分别是开/关控制位(SCM)和停阀使能位(SSV)。如图8所示。其实现的控制功能参见表1。

3.3 模拟阀监控流程

模拟阀监控流程指的是图6中阀门监控程序的流程。如图9所示。

4 结束语

本设计是结合工程的实际应用进行的,为实验室调试提供一个仿真的环境,并通过按钮设定就可以轻松切换要仿真的设备,实现设备仿真功能,具有很高的实用价值。该系统可用于自动化控制逻辑测试、校验,工厂验收演示,员工培训等方面。该平台已在西部管道、西气东输川气东送等大型管道的SCADA系统调试中得到了应用。

摘要：现场模拟系统是针对管道自动化系统集成测试而设计的,它为实验室调试提供了一个仿真的现场环境,可以对自动化系统的多个工艺控制流程进行测试,完成现场难以完成的控制逻辑测试,提高控制系统的可靠性及控制逻辑准确性,也可以用于对员工的培训,使员工的成长更迅速。现场模拟系统一共由数字量模拟系统、模拟量仿真系统及通讯调试设备三部分构成。本文主要对其中数字量模拟系统进行论述,分为硬件电路及软件设计两方面。该系统可以对现场的定速电机、电动阀等电气设备进行逻辑模拟及仿真。

平台调试 篇5

印尼BWA平台的电力系统由电源、变电装置、配电装置、电缆和用电设备组成。电源装置主要包括位于下层甲板的两台800kW的主发电机和一台600kW的应急发电机。变电装置主要是3台低压变压器480V/208V。配电装置主要包括位于应急间的两台容量为30kVA的不间断电源装置 (UPS) 、低压配电盘和马达控制中心、照明小功率配电盘。

二、调试方案的设计

2.1平台临时电源的确定

首先对平台的电制作一下说明, BWA平台采用的是480V、60Hz、三相三线制、中性点通过高电阻接地系统, 即我们经常说的IT (“I”表示所有带电零件与地绝缘或某一点经阻抗接地, “T”表示在某一点上牢固接地) 系统。国内平台一般采用380V、50Hz、三相三线制、中性点不接地的IT系统, 而陆地上采用TN-S系统既三相五线制, 线电压380V, 相电压220V。所以在380V、50Hz电制的平台调试时可以直接取岸电, 经简单处理后供电, V线=380V, V相=220V。但BWA平台设备调试时, 平台电制与陆地电制不符, 必须另取电源。

BWA平台上带有3台480V, 60Hz发电机, 可以考虑其中一台作为调试电源, 但考虑到以后及海上机械、仪表、工艺等专业调试时的长期供电, 以及两个平台建造初期, 柴油系统不可能完善, 正式电缆未完全铺设到位, 所以正式系统不能供电。而且如果在平台上架设临时油箱会带来很多不安全因素, 因为建造初期平台施工比较紊乱, 交叉作业很普遍, 在甲板上架设油箱并启动平台上的发电机都是非常危险的。从成本上考虑, 平台发电机容量大, 资源浪费严重, 根据平台调试用电量租用容量合适的发电机可以节约成本。同时, 如果开启平台发电机, 不但要派专人看守维护, 还可能一定程度上影响现场施工, 降低现场工作效率, 从而影响工作进度。所以考虑租用一台480V、60Hz的临时发电机为两平台供电。

2.2陆地临时电力系统的方案设计

电力系统自身需要设备资源支持, BWA平台的临时电力系统的组建需要发电机、电缆、空气开关等设备资源。这些设备的选择需经过严格计算审核, 如果选择的容量过小则会影响调试;如果选择过大, 则会形成资源浪费造成材料费、人工费的增加, 甚至还可能对工程进度产生影响。

*临时发电机的选择

考虑到平台海上调试的可移植性和印尼BWA平台的调试用电, 根据平台电制 (额定电压480V、频率60Hz、三相三线、中性点不接地) 并充分考虑功率储备后选用480V、60Hz、600kW三相三线、中性点不接地的发电机。不仅电制匹配而且满足平台用电量, 这样此临时发电机就基本满足了调试用电需求。

发电机的输出功率选择要恰当。负荷率太小, 说明在选型时没有选好, 容量太大, 不仅造成资源的浪费、运行成本的增加并且对机组的正常运行也没有好处;但如果把容量定小了造成负荷率太大也不行, 例如发电机在近100%负荷率运行时, 一台较大功率的电动机的启动 (电机启动时功率为额定容量的6倍左右) 或电站负荷的增大都会使电站过载, 引起过载保护, 造成跳闸停电事故, 降低了临时系统的可靠性。根据IEC规范, 发电机的负荷率不得高于85%。负荷中的电动机越大, 则发电机的负荷率就要相应的选的低一些。经计算, 调试期间BWA的最大负载总量为580kW, 但陆地调试时两个平台的设备不可能全部同时调试, 动态载荷率选取80%, 平台负载之和为464KW左右, 发电机负载率为77.33%, 满足要求。

*BWA临时电缆的选择

由调试方案可知需要一根从临时机到应急盘的临时电缆, 平台为480V电源, 最大功率300kW, 故选用规格为600/1000V的电缆 (3C×95) 2根, 每根的额定载流量193A共386A。如果额定载流量计算过小, 过大电流通过电缆时, 则会出现事故;如果额定电流计算过大, 则会造成电缆直径增大, 材料和人工成本都会相应增加, 因为电径越大, 拉放电缆时所用的人力就越多。考虑到送电的经济性、方便性和安全性, 我们把其放置在两平台中间靠东一侧, 和平台各有5米的安全距离。BWA的临时电缆每根长度约为55米。

*BWA临时电气控制盘的选择

考虑到应急配电盘最先具备调试条件, 其上的断路器ACB302具有短路保护、欠压保护、过流保护和逆功保护等继电保护功能, 开关容量又能达到送电要求, 我们考虑把发电机的出线直接接到应急盘ACB302上, 由它作为BWA平台临时电力系统进线总开关。如果系统建立前, 我们没有仔细分析研究BWA平台原先的电力配置, 则会盲目的购置一台空气断路器, 现在利用ACB302则为公司节省了空气断路器的购置费。

三、临时系统分析

3.1临时系统的技术安全性分析

临时系统的框架已基本建立, 但由于海上平台设备调试对供电的可靠性要求较高, 为了保证可靠供电, 在发电机、变压器、主要用电设备上都要设置一些相应的保护继电装置, 它们的作用是当电站系统发生故障或不正常时, 发出信号使相应设备或线路上的断路器动作, 把故障部分从系统中断开, 以保证正常和非故障部分继续工作, 或发出相应报警, 以便工作人员相应采取措施。下面将从平台系统、发电机、设备三个方面分析整个系统的继电保护。

BWA平台采用的是三相三线制中性点通过阻抗接地的系统, 是一种IT系统, 通过检测接地电阻上的零序电流实现接地保护的。而在临时电力系统中, 只是将原来中性点通过阻抗接地的发电机更换为中性点不接地的发电机, 新的电力系统充分利用了正常系统中设备导电部分接地的特点, 组成了中性点不接地的新的IT系统。

在此临时系统中, 当接触到带电部分时由于不能形成导电通路, 在人体中不会产生电流。当系统绝缘非常低, 或单相对地短路时, 此相对地电压为0V、其它两相对接地相为280V、剩余两相间为480V, 此时系统仍然能够运行, 这时如果人触及到带电部分时, 能够形成导电通道, 发生触电危险。因此系统的绝缘检测仪应在工作状态, 开启报警功能, 监视系统绝缘情况, 当发生系统绝缘不好时, 应立即查找解决, 防止危险发生。另外系统所有导电部分设置了保护接地, 当系统漏电而导致其外壳带电时, 电流会经过阻值很小的接地线流入大地形成大电流, 从而使保护开关动作, 切断电源, 防止操作人、施工人员、调试人员触电事故的发生。

临时系统之所以不采用中性点接地的TT系统是因为在中性点接地系统中站在甲板上的人和电源中性点是连在一起的, 其电阻值很低, 如果人不小心碰到电源时, 电源、中性点和人体就组成了一个回路, 增加数十倍的风险性, 容易造成触电事故。

3.2临时系统的经济性分析

从短期角度考虑, 临时机的租借减少了项目成本, 但随着海外项目的增多, 国内外项目电制不一的供电矛盾日益突出, 长期依赖租用的发电机必然会造成成本的提高, 如果能自己拥有一台多制式的发电机组从长远角度来看必会降低成本。由临时机而产生的临时电缆一定程度上增加了成本, 但此电缆可采用其他项目的剩料, BWA、ZPC的临时电缆就是用的其他项目的利库电缆。同时我们通过计算论证, 合理利用了两个平台现有的2台ACB空气断路器, 避免了三十多万元的购置成本。在设计此临时供电方案时, 我们充分考虑到了成本的控制, 所以说此方案在经济上是可行的。

3.3临时系统移植到海上调试的可行性分析

对于这一点, 在系统的设计时应给予充分考虑, 因为海上调试初期, 平台的柴油系统和电力系统并不完善, 必须依靠临时发电机机的供电, 如果临时发电机出现问题则一定会影响工程进度, 相应的项目成本也会大大增加, 所以海上调试的可行性显得尤为重要。首先从安全上考虑, 临时机的安放位置必须安全可靠, 甲板上层有足够的放置空间可放置, 并且发电机是内置于集装箱内的, 只要固定牢靠, 天气状况是不会影响发电机的正常运行的;其次发电机的油源补给问题, 无论是柴油还是机油都可以从补给船上获得, 如果遇到天气恶劣, 补给船无法靠近的情况, 可在恶劣天气来临之前把柴油打到平台的柴油罐内, 架设临时管线则可保证发电机用油;最为关键的是要充分计算平台调试期间的负载情况, 此600kW临时发电机租用时考虑到了海上调试需求;至于接地保护, 则可直接把接地线焊到甲板上就可实现。由此可以基本确定此临时系统移植到海上是可行的。

四、总结

平台调试 篇6

1 智能变电站调试要求

基于IEC61850通信协议的智能变电站引起了一、二次设备的变革。尤其是二次设备较之常规变电站二次设备发生了很大变化, 造成传统的二次系统调试方案及手段已不能适应智能变电站的具体需求, 给变电站建设、运行、检修和维护提出更高的要求, 并带来全新的挑战[2]。

IEC61850标准使用的是分层分布结构, 将智能变电站自动化系统分为过程层、间隔层和站控层, 过程层与间隔层之间建立过程网络通信层, 间隔层与站控层之间建立间隔网络通信层, 两个网络层级之间及层级内部均采用光纤数字化传输[3]。通信规约按照不同功能的网络块区分为MMS、GOOSE、SV网络。其中间隔层与站控层只是网络接口和通信模型有细微不同, 而过程层却变化很大, 常规变电站的信号二次回路及控制回路被GOOSE网络传递替代, 交流回路也被SV网替代。所以智能变电站测试环境和测试内容与常规变电站比较, 则发生了较大的变化, 具体的调试内容如表1所示。

与常规变电站相比, 从管理角度来看, 智能变电站在二次系统调试过程的管理原则依旧适用, 即理清调试过程包括哪些阶段, 每个阶段包含哪些环节, 每个环节的输入和输出, 每个环节的工作内容和深度要求。

参考常规变电站的调试经验, 智能变电站二次系统的调试可大致分为单体设计、分系统调试、系统联调、全站验收等环节。由于智能变电站新技术的应用, 其内在业务活动、业务数据发生了很大变化[4], 即二次系统的信息交换载体由过去单纯的设计图纸变成了符合IEC61850标准的SCL语法的ICD、SCD、CID配置文件, 每个环节中的工作内容、输入输出及深度要求发生了很大的变化, 因此对每个阶段管理的方式方法及手段则提出了新的要求。

1) 调试工作需要依赖于符合标准的ICD文件和SCD文件, 上述文件版本应统一管理、版本有序。

2) 调试工作除常规保护逻辑功能验证外, 应紧密围绕SCD文件进行SV采样信息试验、GOOSE事件信息试验、信息互通互联试验和设备互操作试验。由于配置文件不具备人工直观的可读性, 因此应探索研究利用技术辅助手段自动完成涵盖上述内容的调试全套方案的自动生成。

3) 现场调试阶段二次系统存在多次修改、变动的情形, 所以必须有手段实现改动从提出、审核、整改及复核的闭环管理, 并可追溯统计。

4) 调试完毕后移交的资料中SCD配置文件成为重点, 且要保证移交的SCD文件与现场运行的装置配置一致。

智能变电站二次系统调试过程以SCD文件为核心, 它基于ICD文件和回路设计生成SCD文件, 再到系统联调、现场调试、系统验收等环节对SCD文件进行验证和完善。在此过程中存在多个阶段和不同参与单位, 每个阶段需要二次设备制造商、设计院、调试单位、系统集成商等多个角色参与, 参与者之间需要进行信息和数据交互, 业务活动与业务数据是否按时、准确、标准, 和上下游环节均会紧密相连, 进而对整个集成过程产生影响, 体现出二次系统的调试过程是一个经过多个阶段、由多方参与、共同协作的复杂的制造过程[5]。具有如下特征:

1) 过程涉及多个阶段, 每个阶段多个环节, 且多方参与。

2) 环节之间的工作开展需要统筹编排, 需要支持工作的并行和串行开展。

3) 各环节需要紧密协作, 需要进行数据交换与共享。

4) 各业务活动需要相应的技术手段进行支持。

2 调试支撑平台原理

当前智能变电站二次系统调试过程经历多个环节, 每个环节由不同的企业承接。从全局角度看, 整个调试过程需要有效衔接各环节, 保证SCD文件集成高效正确、二次设备逻辑无误, 可靠动作, 最终保障智能变电站正常投入运行。从某个环节看, 承接该环节的企业需要协调内部资源, 从而促进该环节业务目标的达成。从工程管理角度看, 管理单位需要全面、详细、及时地了解各参与单位在不同环节的执行情况, 并能够采取有效措施来约束、影响参与单位的业务活动。可见, 智能变电站二次系统调试过程是一个目标鲜明、阶段清晰、企业职责明确且涉及企业之间、企业内部资源协调与调度的业务流程。针对这样一个目标明确、经过多个阶段、由多方参与、共同协作的复杂的制造过程, 调试支撑平台将BPM业务流程管理的思想作为解决方案的理论基础[6]。

调试支撑平台利用SSI基础架构为核心的企业应用系统建设平台技术、先进的BPM流程引擎定制化技术构建IEC61850标准的SCL语法的各种配置文件数据库。该平台是一个把站控层和过程层紧紧结合的综合性系统, 平台依照读取智能变电站现在的SCD文件内容, 自动解析每台被测装置IED站控层对应的系统参数、保护定值、保护压板、保护控制字等的引用变量位置, 生成XML全站系统库, 供用户在配置IED模板时调用。完成模板配置之后, 就可以正确读取被测装置的参数和压板状态, 把系统CT、PT自动映射到过程层SV中, 过程层的SV、GOOSE配置根据用户模板配置自动完成参数映射, 自动检查虚端子连接情况和通道映射。

该平台工作主要依托于ICD和SCD检测工具。ICD检测工具的主要功能是验证各个厂家提交的ICD文件的正确性, 包括XML语义合法性校验, 根据IEC61850标准及Q/GDW 396《IEC61850工程继电保护应用模型》标准等扩展标准判定ICD文件是否符合。校验过程包括提交ICD文件时自动语义校验和手动进行IEC61850标准的合法性校验, 校验发现ICD文件不符合标准则给出相应提示。SCD检测工具的主要功能是对二次系统设计工具生成或其他集成商给出的SCD文件的合法性和有效性进行校验, 可以快速检测出SCD文件是否可用, 检测内容主要包括通信、IED、模板三部分。

BPM强调以业务流程为中心, 关注端到端的业务流转, 最大限度地实现技术上的功能集成和管理上的职能集成。其构建过程可总结为:以整合业务能力为基础, 以持续监控与改进为原则, 以价值增值为目的的循环过程, 如图1所示。

鉴于当前智能变电站二次系统集成过程业务及职责界定不清晰、业务考核维度不明确、业务的技术支持手段缺失等一系列问题, 提出了全面业务能力整合, 即通过业务整合, 规定业务能力, 并通过三个要素进行衡量、评估, 如图2所示。

通过对业务能力三要素的引申, 参与智能变电站二次系统调试过程的业务单位, 其业务活动和业务数据可从三个维度进行考核和约束:按时性、准确性、标准性。

例如, 智能变电站单体设备调试活动, 该业务处于整个调试过程的前端, 它能否按时保质交付设计结果对整个工程周期有着关键的影响。为了达到这个目标, 调试单位必须对单体调试阶段下包含的各项子业务的时限、质量提出要求和约束。通过责任的逐层分解, 促使相关参与方采取合适手段来完成目标。当然, 项目管理单位无需关注单体调试阶段具体子业务的执行情况, 只需掌握该阶段的前后端、任务执行的时效性、任务结果的标准性和准确性, 从而判断参与单位的工作态度、工作水平, 进而采取相应的管理手段进行干预。

围绕业务能力整合展开工作, 智能变电站二次系统调试管理工作的解决思路分为四大块内容:

1) 业务分析。分析达成目标所需的业务能力以及提供这些业务能力的组织和机构, 同时, 针对业务能力确定考核维度, 明确考核信息搜集汇总方式。

2) 业务建模。建立跨组织的业务流程模型, 建立业务输入输出的业务数据单元模型, 将业务能力分配到具体的组织和机构。

3) 平台搭建。构建一套支撑业务流、工作流、数据流运转, 并集成专业技术支撑工具的软件系统。它包含作业管理、数据信息管理、工程管理功能、指标统计功能等模块。

4) 工具支撑。紧密结合现场调试作业实际, 利用可视化工具、差异化比对工具和一致性检测工具协助调试人员直观、高效地完成调试工作。

3 平台建设思路

3.1 业务分析

业务分析包括业务分解、业务接口定义、数据标准定义。

业务分解:目标导向, 基于结果进行自顶向下的分析, 基于现有的业务进行自底向上的分析。智能变电站SCD配置文件集成活动, 以二次系统正常运转为目标, 为智能变电站运行维护可监测、可检测、可维护提供条件为最终目的;针对此目标进行分解, 并结合常规变电站的集成方法, 提出智能站的业务活动及业务流程。

业务接口定义:基于生产者/消费者模式进行业务接口定义。任何一个业务既是生产者, 又是消费者, 且业务生产与消费的对象是业务数据单元。

数据标准定义:

1) 关联到业务。任何业务数据单元都由业务产生, 并供业务消费, 包含到业务数据对象。业务数据单元由业务产生而业务执行时依赖于具体的业务数据对象。

2) 可识别。业务数据单元能够被识别, 业务流程运转时, 平台需要认识到某个业务产生了什么业务数据单元和哪些业务使用什么业务数据单元。

3) 完整性。业务之间交互的过程中, 要保证该业务数据单元是完整的, 要么整个业务数据单元被传递给消费者 (业务) , 要么完全没有传递给消费者。

4) 独立性。各业务数据单元之间没有互相依赖, 某个业务数据单元传递失败不应该影响已经完成传递的业务数据单元, 也不应该影响尚未传输的业务数据单元。

3.2 业务建模

业务建模包含业务流程建模、业务数据单元建模、组织机构建模。

业务流程建模:

1) 区分业务流与工作流。业务的参与者是组织, 而具体工作的参与者是人或自动化工具。

2) 关联业务流与工作流。业务流程体现组织之间的业务交互, 工作流程是组织内部人员的协同工作过程。一个业务包含一个或多个工作流程, 所有的工作流程结束后, 该业务也自动完成。

3) 关联业务与业务数据单元。每个业务拥有一个或多个业务数据单元的输入, 而输出且仅输出一个业务数据单元。

4) 业务流程模型中的业务与具体的组织无关, 业务的参与组织在运行时动态绑定。

5) 依据组织结构, 业务流程应该层次化建模, 第一层业务流程与组织对应, 第二层业务流程与部门对应, 以此类推。

业务数据单元建模:调试支撑平台应具备对过程数据进行统一管理的能力, 业务数据从类型、空间、时间三个维度进行版本化管理, 业务数据版本按类型、空间和时间三个维度标识确定。

1) 按业务节点类型确定类型维度。

2) 按业务数据产生地点确定空间维度, 同一类型的数据保证在空间维度标识的唯一性。

3) 按业务过程实例生成时间确定时间维度的标识。

组织机构建模:

1) 支持管理多企业。

2) 区分管理类企业与参与类企业, 管理类企业主要从事过程监视、技术决策等管理活动;参与类企业是具体业务的负责方。

3) 区分企业内部角色与工程项目角色, 企业内部角色属于企业, 由各企业维护, 而工程项目角色不属于任何企业。

4) 区分管理类角色与参与类角色, 管理类角色主要拥有管理类权限, 参与类角色拥有作业类权限。

5) 动态绑定企业与业务、人员与任务, 工程项目负责方直接对业务进行管理, 间接对企业与人员进行管理与绩效评估。

3.3 平台搭建

通过搭建平台支撑业务流、工作流以及数据流的运转。

3.3.1 调试流程管理

依托流程分工, 对智能变电站二次系统调试过程进行合理分工, 将各环节工作分配至相关单位, 有效理清各环节中不同单位的职责, 为整个调试过程的流畅运转创造前提。

以单体调试为例, 主要流程简述如下:

1) 根据调试规范, 编写现场调试方案和调试报告;

2) 调试人员按照调试方案开展现场调试工作, 并记录调试结果;

3) 调试人员负责汇总整理现场调试报告;

4) 调试人员向下一环节移交完整、准确的资料。

分系统调试、系统联调与上述流程类似。通过任务跟踪, 可实时追踪进展情况, 便于管理单位及时了解工程动态, 开展工作。通过作业管理, 实现了调试过程中各参与单位作业的规范化、流程化、标准化。上游作业完毕后, 自动生成下游作业任务, 并辅之以短信、邮件提醒, 第一时间将任务信息传递到责任人, 大大提高多方协作时管理工作的便利性。同时, 数据跟随业务进行自动流转, 保证了不同业务活动中数据的准确性、完整性。

依托统计分析, 将调试活动各参与单位任务的执行情况, 即执行时间、执行质量, 按照其准确性、标准性进行考核。平台可按照指定的要求, 定期自动或手动形成信息汇总, 涵盖调试报告总结、任务执行情况、缺陷汇总等方面, 为管理单位提供数据支撑。

依托缺陷追踪, 实现智能变电站二次系统验收环节中缺陷的及时发现, 被指定的问题责任方可迅速收到问题反馈并解决问题。一方面缩减问题发现到问题处理这个过程的沟通成本;另一方面也有助于积累智能变电站调试过程中遇到的问题, 为后续优化业务流程、改进业务规范提供素材。

3.3.2 资料管理

提供智能变电站调试过程中常用资料的统一管理入口。针对确定的变电站工程, 提供ICD、SCD配置文件、图纸资料等调试文档的集中管理功能, 实现了资料的可控在控, 为相关人员的检索、运用提供了便利。

3.4 工具支撑

技术支持工具是智能变电站二次系统调试过程中不可或缺的另一大要素, 应遵循如下原则:符合智能变电站调试过程实际某类业务的作业需求, 例如智能变电站SCD文件在调试现场存在修改的需求, 同时调试人员对于IEC61850标准理解掌握的通常不够深入, 不具备直接进行修改的能力, 就需要SCD可视化编辑软件能够支持调试环节对于二次系统的修改。对此, 平台提供各种高效易用的在线支持工具, 除去SCD可视化编辑软件外, 还包括配置文件一致性检测工具, 通过在线支持工具实现变电站智能设备配置文件在不同应用场景下的检测, 调试迭代过程中配置文件差异的快速展示, 以有效保证调试效率和调试质量。

4 结语

在“十二五”阶段, 智能变电站已大规模建设、投运。如果按照当前智能变电站的建设实际, 二次系统调试过程中各参与单位主体责任不明晰, 相互之间推诿扯皮, 各环节任务执行情况记录不全面、不及时, 造成无法追踪回溯, 进一步导致工程管理单位面对问题时缺乏考核数据而不能开展考核, 无法要求参与单位切实落实其工作职责, 这势必造成智能变电站调试周期增长, 调试质量无法保障, 且给将来的运行维护留下隐患, 以致很难实现智能化建设目标。因此本文提出了智能变电站二次系统调试过程的管理措施及其支持平台建设思路, 以解决智能变电站现场调试过程中遇到的一系列问题。这对于实现国内智能变电站的规范化调试具有现实意义, 对保证变电站建设质量、电网安全运行和行业技术进步也具有深远意义[7]。

摘要：针对智能变电站调试出现的问题, 提出建设调试支撑平台的观点, 阐述了平台建设原理和平台建设思路。同时结合以往调试经验, 预估了该平台在实际工作中的使用效果, 简化了测试流程, 提高了工作效率, 确保了测试规范化和自动化。

关键词：智能变电站,业务流程管理,调试,平台

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平台调试 篇7

智能机器人已经不再只是单一地完成一项任务,还需要具有环境感知能力、决策规划能力、行为控制能力等。与固定位置的机器人相比,现在的智能机器人的工作环境具有不确定性的特点,任务较之以前也更加复杂,因而对机器人的运动控制提出了更高的要求。研究人员为了检验某个控制方案的实际效果,常常不得不花费大量时间、人力和物力来搭建一个专门的调试平台,严重地影响了研究进度。因此,一个开放程度高、信息处理能力强、运动轨迹控制准确、通用性好的智能机器人调试平台,不仅可以为关节电机的伺服控制提供调试环境,还可以方便非专业人员直观看到控制效果。本文设计了基于Lab VIEW的智能机器人调试平台上位机系统,通过Lab VIEW图形语言实现数据采集、数据处理、波形图显示等功能,建立友好的、开放式的人机界面,实现了电机运行方式的转换和控制,达到控制系统的高精度、高稳定性,极大地方便了机器人电机调试工作。

1 总体方案设计

智能机器人调试平台有如下需求:传感器数据采集功能、多种电机调试实验功能、实时控制功能、运行状态数据保存功能、友好的人机交互功能以及稳定可靠的通信功能。根据需求分析可知,上位机系统需要同时监控多个电机,可根据调试需要加减电机控制器终端节点,因而整体系统是个开放式的控制系统。基于分级控制的思想设计智能机器人调试平台,上级结构负责调试管理、命令发布以及信息集成等工作,下级则由各个控制器以及传感器模块组成分布式网络,单个下级节点负责实现一个电机的控制。上下级之间通过无线连接,形成分布式控制调试平台。控制系统总体结构如图1所示。

控制系统硬件由总控制器、子控制器、电机和PC等几部分组成。总控制器负责协调分配给各个子控制器对应的指令。子控制器是运动控制的执行单元,是机器人实现多电机协同和运动规划以及机器人各种运动功能的基础。PC机结合软件组成上位机系统,通过蓝牙与总控制器通讯,总控制器接收上位机命令后,将任务分配给各个子控制器,通过驱动器使各个电机动作,达到所需的要求。反馈系统如图2所示,各个传感器采集相关数据,通过与其连接的各个控制器反馈给上位机系统,将各种数据信息显示出来。智能机器人调试平台将控制系统与反馈系统相结合,通过控制系统控制各个电机,可以根据反馈系统进行相应的调整,使其能更好的完成任务。设计主要用于反馈电机的转动速度和舵机的转角。

2 调试平台上位机程序设计

智能机器人调试平台其工作性质要求上位机系统人机界面不仅具有实用性,还要满足专业性、适应性等要求。根据具体的应用场合,设计界面的显示内容、显示方式和操作方式等。界面主要用图形的方式显示,避免太多的文字。程序设计流程如图3所示。

在LabVIEW环境中开发串口通信程序,如图4所示。需要调用VISA Configure Serial Port完成串口参数的设置,包括串口资源分配、波特率、数据比特、奇偶校验位、停止位和流控制等。

3 数据处理、存储以及显示模块

3.1 数据处理模块

数据处理模块的主要任务是对下位机发送给上位PC机的数据进行计算,处理成可读的电机速度、角度信息。下位机发送的每帧数据是十六进制,八个字节中每两个字节可以转化为一组数据。缓冲区中,串口读取函数的数据格式基本是字符串,通过字符串至字节数组函数将其转换成字节数组,将索引数组函数中元素拼接起来进行深入计算,计算结果能够体现传感器采集的数据真实性。

3.2 数据存储模块

数据的存储是将经过转换处理的数据信息进行保存,为之后的观察分析提供相关参考帮助。在电机数据信息在屏幕显示之前,需要先将数据保存,之后发现数据显示错误时,可以根据保存的相关数据,进行分析计算,找出错误原因。LabVIEW软件中有许多文件I/O节点,它们与测量文件密切相关,如读取二进制文件、文本文件、电子表格文件等。通过写入文本文件节点可将数据保存下来,但是每次写入文本文件节点输入新的数据会默认将原始数据覆盖,影响到数据信息的完整存储。可在文本文件节点之前利用打开/创建/替换文件节点和设置文件位置节点对写入新的数据的位置进行简单设定,使每帧新的数据续写在旧数据的后面,这样不仅轻松解决了数据不能完整存储的问题,而且利用数组至电子表格转换节点可以设定数据的精度和格式,方便读取写入。数据显示存储程序如图5所示。

3.3 上位机界面显示

人机界面采用模块化设计,最终设计完成的上位机界面如图6所示。模块化分布可以使界面层次分明、简洁有序,有效避免了信息分布杂乱无章、用户体验差的情况。平台上位机界面主要包括启动配置、控制参数配置和反馈波形图三大模块。启动配置,包括串口通道配置、波特率、数据位、停止位、奇偶校验位、流控制等,需要一一配对。控制参数配置,主要包括履带底盘电机的控制、机械臂的控制、PID参数设置以及陀螺仪显示控制。反馈区域显示传感器实时采集的数据,可以直观地在显示器上观察电机的转速、位置情况。

4 测试结果

调试平台控制电机,并实时监视电机的工作状态,结合对电机控制性能的要求,对电机控制参数进行优化配置,通过反馈回的数据分析运动关节可能出现的故障。既可调试单个电机的控制算法,也可多个电机协调控制。该平台既能在线显示电机运行状态,又能将获取的各电机状态信息以数据文件预存下来以备后面分析之用。

以车载机器人底盘电机转速实验为例。先进行启动配置,包括串口通道、波特率、数据位、停止位、奇偶校验位、流控制等,需要一一配对;接着通过控制面板发布指令,选择对应电机,按下相关启动按钮,并且设置PID参数,执行PID控制算法;然后电机启动后,相应波形图就会在上位机界面中显示出来,可以进行数据存储以及分析,再做出相应调整。

设定智能机器人底盘电机最大转速为30 rad/s,编码器反馈的电机速度波形如图7所示,可以观察到速度先上升再匀速,输出平稳上升。由实验数据得知,电机转速由0上升至30 rad/s,匀速时速度波动率为1.5%,稳态误差约为0.007%,满足实际智能机器人电机调试需求。

该调试平台不仅支持在线观测实验结果,还具有保存数据的功能,用于离线分析。

5 结语

通过测试实验可以发现,上位机系统发布指令、接收采集数据等功能可以精确控制多个电机协同动作,验证了调试平台的性能。该上位机系统从一定程度上能够解决了目前机器人多电机协同控制调试方式中存在的一些问题,提高了智能机器人调试平台控制调试的效率,具有一定的实用性。

参考文献

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