CM5系列智能型脱扣器电流测量功能校验系统设计
CM5系列智能型脱扣器电流测量功能校验系统设计[20200121204324]
摘要
本文鉴于在短时间内需要对大量不同型号和规格的CM5系列智能型脱扣器进行全面、准确的测试，设计了CM5系列智能型脱扣器电流测量功能校验系统。该校验系统配置信号调理电路和串口通信电路以及数据采集卡等硬件，采用NI LabVIEW 软件开发数据采集、分析以及处理软件，并以工控机为核心完成对整个测量校验过程的控制。该自动校验系统高度集成，通过PCI标准总线技术实现，能够同时检测并且对比CM5系列智能型脱扣器产品的电流测量功能与系统值之间的偏差，进而判定产品的参数是不是满足精密度要求，同时CM5智能型脱扣器的相应参数可自动标度。
文中首先介绍了该校验系统的研究背景与意义，分析了国际与国内目前在该领域的现势，然后对LabVIEW软件的常用功能进行了概述，详细介绍了CM5智能型脱扣器电流测量功能校验系统的硬件配置使用到的数据采集卡、WB876A智能电量变送器等，最后对软件部分的详细功能实现进行了说明。
本文中的工控计算机与WB1876A之间的串口通信采用Modbus RTU模式。在本文中，对基于Modbus协议的RTU技术进行了简要的介绍，详细阐述了RTU模式通讯的CRC错误码校验过程。软件功能实现部分对产品测量的精度要求、系统前面板、子程序、测量校验的详细实现等进行了介绍。实际应用表明，本文设计的系统具有人机界面友好，使用方便以及效率高等优点。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:智能型脱扣器虚拟仪器技术数据采集电流测量功能校验
目录
第一章.前言 1
1.1研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 研究方法和系统描述 3
1.4 论文主要工作和章节安排 4
1.4.1 论文主要工作 4
1.4.2 论文章节安排 4
第二章.基于LabVIEW的数据采集系统概述 6
2.1虚拟仪器技术简介 6
2.2 LabVIEW图形化编程的特点 7
2.3 LabVIEW开发平台的优势 8
2.4 LabVIEW数据采集介绍 8
2.4.1数据采集的基本概念 8
2.4.2 数据采集卡的定义与分类 9
2.4.3 数据采集的一些关键参数和概念 9
2.4.4 采样定理 10
2.4.5 常用数据采集函数介绍 11
第三章.校验系统总体方案设计与硬件配置 14
3.1 WB1876A智能电量变送器 14
3.1.1 WB1876A智能电量变送器简介 14
3.1.2 WB1876A智能电量变送器的主要技术指标 16
3.2 PCI-6289数据采集卡介绍 16
3.2.1 PCI-6289数据采集卡介绍 16
3.2.2 PCI—6289数据采集卡引脚说明 20
第四章.校验系统软件设计与功能实现 22
4.1 校验系统前面板设计 22
4.2 校验系统程序流程图 24
4.2.1 校验系统总体流程框图 24
4.2.2 三相电流校准测量功能程序流程图 26
4.3校验系统程序框图设计 26
4.3.1子程序设计 26
4.3.2 测量功能程序设计 28
4.3.3通讯程序设计 31
4.3.4 CM5测量记录报告生成程序设计 39
第五章.总结与展望 40
5.1 总结 40
5.2 展望 40
参考文献 41
致谢 42
1.前言
1.1研究背景与意义
智能脱扣器以微处理模块为重心，是低压断路器的核心控制单元，它是通过数据采集，数据处理和故障诊断，实现了对低压断路器的智能控制。低压断路器作为常见的保护器件被广泛的应用在化工、石油、配电厂、船舶、建筑设施等行业的低压配电领域中。整个脱扣器的性能很大程度上决定于脱扣电路的稳定性和可靠性，因而脱扣电路必须抗干扰能力强且工作可靠。若其保护特性不稳定可靠的话，将导致在电路中有故障发生时不能产生正确动作切断电路，用电设备装置以及电缆、人员生命安全等就会受到威胁；但如果其在系统正常运行时误动作切断电源，将会造成不必要的停电，对各项生产和机器设备造成一定的影响。在传感器和计算机技术方面的进步，以微处理机为核心的测控技术逐渐成熟，并已经被成功地施用到了低压电器中。模块化、智能化、高分断的发展方向是低压断路器不可避免的发展方向。
CM5系列塑壳式断路器采用双断点构造技术，是国际先进的全新一代塑壳式断路器。它的功能是可以测量三相三线或四线制情况下实际电网中的电流，CM5系列智能型脱扣器是CM5系列塑壳式断路器的核心控制部分，具有精确的选择性保护功能，分断能力，飞弧距离等方面性能大大提高，其现场可调的功能使得它的实用性和可靠性大大提高，极为有效的促进了塑壳式断路器的电子化和智能化。
本文鉴于在短时间内需要对大量不同型号和规格的CM5系列智能型脱扣器进行全面、准确的校验。设计的校验系统配有信号调理电路和串口通信电路，以及数据采集卡等硬件，采用NI LabVIEW 软件开发数据采集、分析以及处理软件，并以工控机为核心完成对整个测量校验过程的控制。该校验系统基于PCI标准总线技术高度集成，可以同步测量和标度CM5系列智能型脱扣器的电流测量功能，使其满足出厂精度要求。
1.2 国内外研究现状
脱扣器技术随着断路器的发展而逐渐成熟。热式和电磁式脱扣器是我们国家上世纪末脱扣器产品的主力军，电子式和智能脱扣器产品则凤毛麟角，一些发达国家与我们国家比较而言在脱扣器的智能化与电子化研究制造方面较为领先。为缩小脱扣器与发达国家水平之间的差异，使我国低压断路器的制造水准更为精密，断路器必然会向小体积、分断能力高、噪音低及安全、可靠、智能化趋势发展。
断路器因脱扣器的智能化而功能更加强大。我国目前新研制的许多个系列的脱扣器产品与PLC、工业控制计算机等通讯的功能已经实现。在智能脱扣器的通讯方面，已经相当先进的现场总线技术普遍被国际社会所重视采用，我国的一些企业在此基础上也加大了科研力度，推出了一些具有较高水平智能型脱扣器产品，这些产品除了智能型外，还采用了更加先进的结构设计和绝缘材料，产品小巧性能先进，缩短了与断路器国际先进水平的差距。国内外的研究人员在智能型脱扣器的研发与虚拟仪器技术的应用等方面进行了相关的研究，部分研究成果如下：
胡金鹏在《浅析断路器电流参数的意义及作用》一文中通过分析的各个电流参数的概念以及作用，为相关人员确定相关电流参数提供帮助，进而为配电系统安全有效运行提供保障[1]。
顾启民等在《万能式断路器电参量测量功能校验系统设计》一文中针对前几代断路器，CW2(P型)系列智能型万能式断路器增加了电参量测量功能，在出厂检验时必须对产品的电参量测量功能进行校验；研究了采用计算机、数据采集卡等硬件和在LabVIEW虚拟仪器平台上开发的软件构成一套完整的、全自动的智能型万能式断路器电参量测量功能校验系统，实现了对被测万能式断路器电参量测量功能的自动校验；从系统总体方案设计和软件的实现进行了详细的介绍[2]。
张宁等在《基于labVIEW的智能剩余电流保护器监控系统》一文中使用LabVIEW设计并开发了功能强大、性能稳定的剩余电流保护器监控系统；系统交互界面直观且灵活性强，能够实时监控各级断路器的结构和状态参数；完善的数据库结构保证了历史监测数据的储存、查询和打印等功能，实现了剩余电流保护器监控系统的网络化、智能化[3]。
冯永海等在《新一代塑壳断路器的设计及其在现场总线系统中的应用》中介绍了新一代塑壳式断路器的适用范围、结构特点、用途以及保护参数、设定和智能控制器的原理等，并分析探讨了现场总线的联网开发和计算机的网络化，对断路器增加了智能型脱扣器后在低压配电领域的良好应用前景做出了展望[4]。
孙伟峰等在《CM5Z电能监测型塑壳断路器智能脱扣器的研究》一文中完备的介绍了 CM5Z电能监测型塑壳式断路器的保护和测量功能，并叙述了其一般原理和组成；这可以为用户提供使用CM5Z塑壳式断路器提供参考[5]。
刘东升等在《基于虚拟仪器技术的电子测量仪器平台开发》一文中介绍了利用虚拟仪器技术LabVIEW和数据采集卡开发的基于PC机的电子测量仪器平台，完成了信号产生、示波器显示、电压表、电子计数器等常见仪器的设计，该系统经过测试可以代替传统的电子测量仪器，因而实用性很强[6]。
摘要
本文鉴于在短时间内需要对大量不同型号和规格的CM5系列智能型脱扣器进行全面、准确的测试，设计了CM5系列智能型脱扣器电流测量功能校验系统。该校验系统配置信号调理电路和串口通信电路以及数据采集卡等硬件，采用NI LabVIEW 软件开发数据采集、分析以及处理软件，并以工控机为核心完成对整个测量校验过程的控制。该自动校验系统高度集成，通过PCI标准总线技术实现，能够同时检测并且对比CM5系列智能型脱扣器产品的电流测量功能与系统值之间的偏差，进而判定产品的参数是不是满足精密度要求，同时CM5智能型脱扣器的相应参数可自动标度。
文中首先介绍了该校验系统的研究背景与意义，分析了国际与国内目前在该领域的现势，然后对LabVIEW软件的常用功能进行了概述，详细介绍了CM5智能型脱扣器电流测量功能校验系统的硬件配置使用到的数据采集卡、WB876A智能电量变送器等，最后对软件部分的详细功能实现进行了说明。
本文中的工控计算机与WB1876A之间的串口通信采用Modbus RTU模式。在本文中，对基于Modbus协议的RTU技术进行了简要的介绍，详细阐述了RTU模式通讯的CRC错误码校验过程。软件功能实现部分对产品测量的精度要求、系统前面板、子程序、测量校验的详细实现等进行了介绍。实际应用表明，本文设计的系统具有人机界面友好，使用方便以及效率高等优点。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:智能型脱扣器虚拟仪器技术数据采集电流测量功能校验
目录
第一章.前言 1
1.1研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 研究方法和系统描述 3
1.4 论文主要工作和章节安排 4
1.4.1 论文主要工作 4
1.4.2 论文章节安排 4
第二章.基于LabVIEW的数据采集系统概述 6
2.1虚拟仪器技术简介 6
2.2 LabVIEW图形化编程的特点 7
2.3 LabVIEW开发平台的优势 8
2.4 LabVIEW数据采集介绍 8
2.4.1数据采集的基本概念 8
2.4.2 数据采集卡的定义与分类 9
2.4.3 数据采集的一些关键参数和概念 9
2.4.4 采样定理 10
2.4.5 常用数据采集函数介绍 11
第三章.校验系统总体方案设计与硬件配置 14
3.1 WB1876A智能电量变送器 14
3.1.1 WB1876A智能电量变送器简介 14
3.1.2 WB1876A智能电量变送器的主要技术指标 16
3.2 PCI-6289数据采集卡介绍 16
3.2.1 PCI-6289数据采集卡介绍 16
3.2.2 PCI—6289数据采集卡引脚说明 20
第四章.校验系统软件设计与功能实现 22
4.1 校验系统前面板设计 22
4.2 校验系统程序流程图 24
4.2.1 校验系统总体流程框图 24
4.2.2 三相电流校准测量功能程序流程图 26
4.3校验系统程序框图设计 26
4.3.1子程序设计 26
4.3.2 测量功能程序设计 28
4.3.3通讯程序设计 31
4.3.4 CM5测量记录报告生成程序设计 39
第五章.总结与展望 40
5.1 总结 40
5.2 展望 40
参考文献 41
致谢 42
1.前言
1.1研究背景与意义
智能脱扣器以微处理模块为重心，是低压断路器的核心控制单元，它是通过数据采集，数据处理和故障诊断，实现了对低压断路器的智能控制。低压断路器作为常见的保护器件被广泛的应用在化工、石油、配电厂、船舶、建筑设施等行业的低压配电领域中。整个脱扣器的性能很大程度上决定于脱扣电路的稳定性和可靠性，因而脱扣电路必须抗干扰能力强且工作可靠。若其保护特性不稳定可靠的话，将导致在电路中有故障发生时不能产生正确动作切断电路，用电设备装置以及电缆、人员生命安全等就会受到威胁；但如果其在系统正常运行时误动作切断电源，将会造成不必要的停电，对各项生产和机器设备造成一定的影响。在传感器和计算机技术方面的进步，以微处理机为核心的测控技术逐渐成熟，并已经被成功地施用到了低压电器中。模块化、智能化、高分断的发展方向是低压断路器不可避免的发展方向。
CM5系列塑壳式断路器采用双断点构造技术，是国际先进的全新一代塑壳式断路器。它的功能是可以测量三相三线或四线制情况下实际电网中的电流，CM5系列智能型脱扣器是CM5系列塑壳式断路器的核心控制部分，具有精确的选择性保护功能，分断能力，飞弧距离等方面性能大大提高，其现场可调的功能使得它的实用性和可靠性大大提高，极为有效的促进了塑壳式断路器的电子化和智能化。
本文鉴于在短时间内需要对大量不同型号和规格的CM5系列智能型脱扣器进行全面、准确的校验。设计的校验系统配有信号调理电路和串口通信电路，以及数据采集卡等硬件，采用NI LabVIEW 软件开发数据采集、分析以及处理软件，并以工控机为核心完成对整个测量校验过程的控制。该校验系统基于PCI标准总线技术高度集成，可以同步测量和标度CM5系列智能型脱扣器的电流测量功能，使其满足出厂精度要求。
1.2 国内外研究现状
脱扣器技术随着断路器的发展而逐渐成熟。热式和电磁式脱扣器是我们国家上世纪末脱扣器产品的主力军，电子式和智能脱扣器产品则凤毛麟角，一些发达国家与我们国家比较而言在脱扣器的智能化与电子化研究制造方面较为领先。为缩小脱扣器与发达国家水平之间的差异，使我国低压断路器的制造水准更为精密，断路器必然会向小体积、分断能力高、噪音低及安全、可靠、智能化趋势发展。
断路器因脱扣器的智能化而功能更加强大。我国目前新研制的许多个系列的脱扣器产品与PLC、工业控制计算机等通讯的功能已经实现。在智能脱扣器的通讯方面，已经相当先进的现场总线技术普遍被国际社会所重视采用，我国的一些企业在此基础上也加大了科研力度，推出了一些具有较高水平智能型脱扣器产品，这些产品除了智能型外，还采用了更加先进的结构设计和绝缘材料，产品小巧性能先进，缩短了与断路器国际先进水平的差距。国内外的研究人员在智能型脱扣器的研发与虚拟仪器技术的应用等方面进行了相关的研究，部分研究成果如下：
胡金鹏在《浅析断路器电流参数的意义及作用》一文中通过分析的各个电流参数的概念以及作用，为相关人员确定相关电流参数提供帮助，进而为配电系统安全有效运行提供保障[1]。
顾启民等在《万能式断路器电参量测量功能校验系统设计》一文中针对前几代断路器，CW2(P型)系列智能型万能式断路器增加了电参量测量功能，在出厂检验时必须对产品的电参量测量功能进行校验；研究了采用计算机、数据采集卡等硬件和在LabVIEW虚拟仪器平台上开发的软件构成一套完整的、全自动的智能型万能式断路器电参量测量功能校验系统，实现了对被测万能式断路器电参量测量功能的自动校验；从系统总体方案设计和软件的实现进行了详细的介绍[2]。
张宁等在《基于labVIEW的智能剩余电流保护器监控系统》一文中使用LabVIEW设计并开发了功能强大、性能稳定的剩余电流保护器监控系统；系统交互界面直观且灵活性强，能够实时监控各级断路器的结构和状态参数；完善的数据库结构保证了历史监测数据的储存、查询和打印等功能，实现了剩余电流保护器监控系统的网络化、智能化[3]。
冯永海等在《新一代塑壳断路器的设计及其在现场总线系统中的应用》中介绍了新一代塑壳式断路器的适用范围、结构特点、用途以及保护参数、设定和智能控制器的原理等，并分析探讨了现场总线的联网开发和计算机的网络化，对断路器增加了智能型脱扣器后在低压配电领域的良好应用前景做出了展望[4]。
孙伟峰等在《CM5Z电能监测型塑壳断路器智能脱扣器的研究》一文中完备的介绍了 CM5Z电能监测型塑壳式断路器的保护和测量功能，并叙述了其一般原理和组成；这可以为用户提供使用CM5Z塑壳式断路器提供参考[5]。
刘东升等在《基于虚拟仪器技术的电子测量仪器平台开发》一文中介绍了利用虚拟仪器技术LabVIEW和数据采集卡开发的基于PC机的电子测量仪器平台，完成了信号产生、示波器显示、电压表、电子计数器等常见仪器的设计，该系统经过测试可以代替传统的电子测量仪器，因而实用性很强[6]。
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