基于PXI總線技術的風電測控系統設計

圖2 硬件結構圖

　　實時控制器應用程序對采集的數據進行處理，按照流程配置信息決定當前時刻哪些環境參數需要進行報警檢測，如發生報警按照用戶配置的報警等級決定流程執行跳轉到不同的安全流程，像正常停車或緊急停車；按照流程配置信息決定當前時刻是否進行振動噪聲采集和實時分析；按照流程配置信息決定哪些試驗數據需要存入硬盤。
環境參數信號調理
　　由于現場強電弱電環境并存、直流調速器中變頻器的使用等，導致電磁環境比較復雜，這對傳感器變送器等弱電信號的傳輸和采集提出了較高的要求。為了保證設備及人員安全并準確采集傳感器信號，首先，將試驗臺、數字量控制柜及測量系統機柜單點接地，避免地環干擾；其次，各傳感器信號線及激勵線經過屏蔽接入測量系統，減小電磁干擾；最后使用SCXI調理模塊對傳感器變送器信號進行隔離、放大、濾波，最大限度地提高測量精度。

　　在本系統的風電齒輪箱產品測試中，溫度、壓力等環境參數分別使用Pt100熱電阻、壓力變送器將物理信號轉化為電信號，通過SCXI-1581電流激勵模塊和SCXI-1102放大輸入模塊對鉑電阻信號進行信號調理，通過SCXI-1125隔離輸入模塊對壓力信號進行隔離、放大、濾波。為消除線路電阻對鉑電阻信號的影響，Pt100熱電阻使用4線制接入系統。環境參數屬于緩變信號，系統使用4Hz低通濾波器消除50～60Hz工頻干擾。

　　振動噪聲采集
　　對振動噪聲信號的采集，試驗方法關心24個測試點振動信號的相位關系，因此要求系統對振動信號進行同步采集。系統采用8通道NI PXI-4472動態信號分析儀對噪聲和振動信號進行采集，根據試驗標準，齒輪箱測試關心24路振動和2路噪聲信號，需要使用4塊PXI-4472。PXI-4472通道間可做到同步采集，為解決各模塊間的同步問題，如圖2所示，使用PXI-1050背板上的10MHz系統時鐘，將這個統一的時鐘信號通過PXI時鐘觸發同步總線傳遞到各個模塊。
要做到模塊間真正的同步，除時鐘信號統一外，還需要觸發信號觸發各模塊同時開始工作，系統將插在PXI-1050機箱2槽的PXI-4472作為主板卡(Master Device)，其它槽位的PXI-4472作為從板卡(Slave Device)，從主板卡發送觸發信號，該信號通過星形觸發總線(Star Trigger)到達各從板卡，電路設計上保證了星形觸發線傳送到每個模塊的時間相等，觸發信號偏斜小于1ns，主板卡到各從板卡之間的時延不超過5ns。利用PXI高度集成的時鐘觸發特性，以較高的性價比，完成了對多個振動噪聲通道的同步數據采集。
以一塊主板卡、一塊從板卡為例，以上同步觸發工作通過LabVIEW編程實現的代碼如圖3所示。

圖3 模塊間同步觸發程序