专利名称：一种机械及电气寿命试验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种断路器、接触器和隔离开关的机械及电气寿命试验系统，更具体的涉及一种能同时完成多达20种不同试验参数、120个不同试品的机械及电气寿命试验系统。
背景技术：
断路器、接触器和隔离开关等低压开关电器的寿命试验，是一个长时间的、破坏性的试验。一方面，从满足国家标准的角度考虑，无法找到替代试验方法来克服“长时间、破坏性”这两大主要问题；另一方面，从发展趋势来看，试验需求的日益增长和低压开关种类的迅速发展，使传统的试验回路、监视、测量及控制方式已经很难适应现在多种多样的低压开关类型。申请号为200810136960. 5，名称为《基于动态特性的继电器可靠性寿命试验系统》 的中国专利提出了一种基于动态特性的继电器可靠性寿命试验系统。该系统虽然在一定程度上解决了寿命试验时间过长的问题，但遗憾的是，该试验系统不符合寿命试验的相关国家标准，诸如:GB 14048. 1-2006条款8. 3. 3. 7所规定的“寿命试验”、GB 10963. 1-2003条款9. 10规定的“机械和电气寿命试验”。基于此，专业检测机构无法使用该系统来完成机械及电气寿命试验。申请号为200710057767. 8，名称为《多功能综合寿命试验台及其控制方法》的中国专利提供了一种利用工业控制机集中控制1-20条试验回路的多功能综合寿命试验平台。该试验平台提供了包括手动可调电源、自动可调电源、直流手动可调电源和固定电源的1-20路试验用供电电源的不同搭配实现多规格试验。在该系统中，一方面，一旦集中控制点出现故障将导致整个系统瘫痪，影响所有试验回路的正常试验；另一方面，如果 20个试验回路同时进行不同的试验，一个集中控制点轮询所有设备状态并采集20个回路的模拟量信号，如果每个回路的试验周期小于ls，在一个试验周期内，每个试验回路需要完成一系列的接通、分断操作，很难实现稳定运行、精确控制、实时分析判断。
发明内容
本发明的目的是提供一种试验室测量控制系统，以达到高效管理、稳定运行、精确控制、实时分析判断的目的。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种机械及电气寿命试验系统， 其特征在于包括由至少20套试验回路构成的电源装置，电源装置连接分布式测量控制装置，分布式测量控制装置通过通信总线与集中监控装置相连接，集中监控装置通过以太网与远程监控设备相连接，分布式测控装置及集中监控装置通过通信总线与数据存储装置相连接。本发明提供的一种控制系统能同时完成多达20种不同试验参数、120个不同试品的机械及电气寿命的试验室测量，不仅运行稳定、控制精确、能够实现实时分析判断，而且完全符合国家的相关规范要求。
图1为本发明提供的一种机械及电气寿命试验系统的总体电路模块图； 图2为分布式测量控制装置电路模块图3为信号放大模块电路图； 图4为集中监控装置电路模块图； 图5为远程监控设备电路模块图。
具体实施例方式为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。如图1所示，为本发明提供的一种机械及电气寿命试验系统，在该系统中，由20套试验回路构成电源装置131，电源装置131直接与分布式测量控制装置132相连接，分布式测量控制装置132通过工业以太网总线与集中监控装置133相连接，集中监控装置133通过以太网与远程监控设备134相连接，分布式测量控制装置132和集中监控装置133构成测量控制装置137，测量控制装置137通过工业以太网总线与数据存储装置135相连接。所述电源装置131是系统测量和控制的对象，包括20套试验回路，每套回路有4 个独立输出电压，任意时刻，可以有两路不同的试验电压同时输出。每个独立电压分10档断续可调，其电压输出范围是22V-1650V分40档断续可调，电流从IOA到10KA，在相应国家标准规定的误差范围内，通过阻抗调节使电流连续可调，功率因数通过调节电阻与电抗的比例使其从0.35-1的范围内连续可调。每套试验回路可同时并联连接6个试品，在一个周期内，错时轮流进行试验。所述分布式测量控制装置132个数为10个，在图中分别为第一分布式测控装置 121，第二分布式测控装置122，直至第十分布式测控装置130。每个分布式测控装置的结构相同，以第一分布式测控装置121为例，包括实时保护模块207，传感模块201，数据变送模块202，数据采集模块203，数字量输入模块204，信号放大模块205，数字量输出模块206，逻辑运算部件208，第一人机接口模块209及第一工业以太网接口装置210。传感模块201的输入端与电源装置131相连接，以采集电源装置131的实时电压和实时电流，传感模块201 的输出端与信号变送模块202的输入端相连接，信号变送模块202的输出端与数据采集模块203的输入端相连接，数据采集模块203的输出端与逻辑运算部件208的输入端相连接。 电源装置131中试验回路的回路开关元件的状态输出端与数字量输入模块204的输入端相连接，数字量输入模块204的输出端与逻辑运算部件208相连接。逻辑运算部件208的实时保护输出端与实时保护模块207的输入端相连接，实时保护模块207的输出端与电源装置131中试验回路的保护元件相连接。逻辑运算部件208的另一个输出端与数字量输出模块206的输入端相连接，数字量输出模块206的输出端与信号放大模块205的输入端相连接，信号放大模块205的输出端与电源装置131中控制试验流程的开关元件的控制端相连接。传感模块201包括电流传感模块和电压传感模块，其中的电流传感模块用于对电源装置131的被测载流导体进行电流测量，本实施例中选用罗氏线圈作为电流传感模块。 电压传感模块用于对电源装置131的电压进行测量，其特点是在其量程范围内，副边按原边电压，成比例的输出模拟电流信号，满量程时副边模拟电流信号幅值为50mA。数据变送模块202包括电流信号变送模块和电压信号变送模块，其中的电流信号变送模块将传感模块201的信号变换为与数据采集模块203的信号相互兼容的信号，本实施例选用积分器作为电流信号变送模块，用于对被测电流进行积分还原，以得到与实际电流成比例的模拟信号，满量程时，积分器输出信号幅值为IOV。其中的电压信号变送模块为 200欧姆的精密电阻，将最大幅值为50mA的电流信号变换为最大幅值为IOV的电压信号，以实现电流采集与电压采集使用相同型号的数据采集模块203。数据采集模块203为8通道模拟量采集板卡，其特点为，8个通道同步采集，每通道具备200KHz独立采样频率，16bit分辨率和士 IOV模拟信号输入。数字量输入模块204使用PLC的开关量输入模块，其特点是每个模块包含32个通道，每通道输入电流值7mA (24VDC),通道间光电隔离。数字量输出模块206使用PLC开关量输出模块，其特点是单通道输出电流可到 100mA, 0N/0FF响应时间低于10ms。实时保护模块207是一种硬件保护模块，借助于高频率的数据采集，使其电流或者电压在某一时刻的瞬时值大于预先设定阀值时输出一个开关量信号直接驱动电源装置 131中的保护装置动作，同时，电源装置131本身也自带保护装置，可以设定报警值，双重保护提高系统的安全性。信号放大模块205为三极管放大电路，每组8个通道。其中三极管的基极通过电阻连接至数字量输出模块206，三极管的集电极与被控对象控制端负极相连接，被控对象控制端的正极连接至控制电源的正端，三极管的发射极为公共端，连接至控制电源的负极。逻辑运算部件208包括相应的控制器部件和软件系统，是第一分布式测控装置 121的核心部件，完成实时数据处理和实时控制之需求。其中的控制器部件可以是工业控制机，也可以是基于FPGA的嵌入式工业实时控制器。逻辑运算部件208与第一人机接口模块 209相连接，实现数据的可视化显示并将手动命令传输至逻辑运算部件208。逻辑运算部件 208与第一工业以太网接口装置210相连接，以实现分布式测控装置121与数据存储装置 135和集中监控装置133的数据交换之需求。集中监控装置133包括逻辑处理部件301，第二人机接口模块302和第二工业以太网接口装置303。逻辑处理部件301与第二人机接口模块302相连接以实现数据的可视化显示并将手动命令传输至逻辑运算部件301，其中第二工业以太网接口装置303包含多个接口，分别与逻辑处理部件301、分布式测量控制装置132、远程监控设备134、数据存储装置135相连接。逻辑处理部件301包括工业控制机和相应的软件系统，其中的工业控制机提供软件系统运行的平台，软件系统保证按照用户需求实时显示各分布式测控装置的状态和将用户指令传输至各分布式测控装置。远程监控设备134包括逻辑运算部件401和人机接口模块402。远程监控设备134 通过互联网连接至集中监控装置133，实现远程监控之功能。其中的逻辑运算部件包括便携式计算机和相应的软件系统，其中的软件系统实时读取集中监控装置133的数据并将数据可视化至人机接口模块402，同时将人机接口界面上的外部指令传输至集中监控装置133。
权利要求
1.一种机械及电气寿命试验系统，其特征在于包括由至少20套试验回路构成的电源装置(131 )，电源装置(131)连接分布式测量控制装置(132)，分布式测量控制装置(132)通过通信总线与集中监控装置(133)相连接，集中监控装置(133)通过以太网与远程监控设备(134)相连接，分布式测控装置(132)及集中监控装置(133)通过通信总线与数据存储装置(135)相连接。
2.如权利要求1所述的一种机械及电气寿命试验系统，其特征在于所述至少20套试验回路中的每套试验回路具有至少4个独立输出电压，每个独立输出电压断续可调，每套试验回路同时并联连接至少6个试品进行试验。
3.如权利要求1所述的一种机械及电气寿命试验系统，其特征在于所述分布式测量控制装置132的个数为至少10个，每个分布式测量控制装置132同时连接至少两套所述试验回路。
4.如权利要求1或3所述的一种机械及电气寿命试验系统，其特征在于所述分布式测量控制装置(132)包括用以采集实时电压和实时电流的传感模块(201)及数字量输入模块(204)，传感模块(201)的输入端与所述电源装置(131)相连接，传感模块(201)的输出端与信号变送模块(202)的输入端相连接，信号变送模块(202)的输出端与数据采集模块 (203)的输入端相连接，数据采集模块(203)的输出端与逻辑运算部件(208)的输入端相连接，电源装置(131)中试验回路的回路开关元件的状态输出端与数字量输入模块(204)的输入端相连接，数字量输入模块(204)的输出端与逻辑运算部件(208)相连接，逻辑运算部件(208)的实时保护输出端与实时保护模块(207)的输入端相连接，实时保护模块(207) 的输出端与电源装置(131)中试验回路的保护元件相连接，逻辑运算部件(208)的另一个输出端与数字量输出模块(206)相连接，数字量输出模块(206)的输出端与信号放大模块(205)的输入端相连接，信号放大模块(205)的输出端与电源装置(131)中试验回路的控制试验流程的开关元件的控制端相连接。
5.如权利要求4所述的一种机械及电气寿命试验系统，其特征在于所述逻辑运算部件(208)分别连接第一人机接口模块(209)及第一工业以太网接口装置(210)。
6.如权利要求4所述的一种机械及电气寿命试验系统，其特征在于所述信号放大模块(205)为至少8组三极管放大电路，其中三极管的基极通过电阻连接至数字量输出模块(206)，三极管的集电极与所述试验回路中被控对象控制端负极相连接，三极管的发射极为公共端。
7.如权利要求4所述的一种机械及电气寿命试验系统，其特征在于所述传感模块 (201)包括电流传感模块和电压传感模块。
8.如权利要求4所述的一种机械及电气寿命试验系统，其特征在于所述数据变送模块(202 )包括电流信号变送模块和电压信号变送模块。
9.如权利要求1所述的一种机械及电气寿命试验系统，其特征在于所述集中监控装置(133)包括逻辑处理部件(301)，逻辑处理部件(301)分别连接第二人机接口模块(302) 和第二工业以太网接口装置(303)。
全文摘要
本发明提供了一种机械及电气寿命试验系统，其特征在于包括由至少20套试验回路构成的电源装置，电源装置连接分布式测量控制装置，分布式测量控制装置通过通信总线与集中监控装置相连接，集中监控装置通过以太网与远程监控设备相连接，分布式测控装置及集中监控装置通过通信总线与数据存储装置相连接。本发明提供的一种控制系统能同时完成多达20种不同试验参数、120个不同试品的机械及电气寿命的试验室测量，不仅运行稳定、控制精确、能够实现实时分析判断，而且完全符合国家的相关规范要求。
文档编号G01R31/327GK102565693SQ20111045459
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者徐献清, 王海帆, 耿健, 阮庆州 申请人:上海电器科学研究所(集团)有限公司