航天測(cè)控公司電力桿塔試驗(yàn)載荷測(cè)控系統(tǒng)

電力高壓/超高壓輸電桿塔試驗(yàn)，主要是模擬電力桿塔受力的各種工況，以及在各工況下的應(yīng)變情況，特別是桿塔獲取破壞前的各種數(shù)據(jù)。桿塔試驗(yàn)的結(jié)果，可以用來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性、可靠性，也對(duì)以后的桿塔設(shè)計(jì)提供重要參考。

　　一．主要功能
　　1．傳感器標(biāo)定
　　每次試驗(yàn)前，對(duì)使用的力傳感器進(jìn)行檢查、標(biāo)定，計(jì)算生成傳感器誤差修正表，供試驗(yàn)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)采集的載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的非線性校正使用。每次校驗(yàn)完打印出傳感器標(biāo)定報(bào)表。
　　2．載荷伺服控制
　　在進(jìn)行桿、塔載荷試驗(yàn)過(guò)程中，可按試驗(yàn)規(guī)范要求，配置生成各種試驗(yàn)工況與載荷譜，并據(jù)此對(duì)各個(gè)載荷伺服通道進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，使各個(gè)受力點(diǎn)的載荷值按預(yù)定的載荷譜曲線均勻、平穩(wěn)地分級(jí)改變；當(dāng)穩(wěn)定在某一級(jí)時(shí)，自動(dòng)打印各路載荷值，以記錄加載的全過(guò)程。
　　當(dāng)出現(xiàn)載荷超限等故障情況時(shí)，控制閉鎖閥鎖定油缸，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒試驗(yàn)人員及時(shí)處理，以保障系統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象的安全。
　　3．破壞性試驗(yàn)的控制與數(shù)據(jù)采集
　　在進(jìn)行破壞性試驗(yàn)時(shí),對(duì)桿塔逐漸加載直至其發(fā)生斷裂倒塌，對(duì)破壞過(guò)程進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)采集與記錄，確保獲取最大瞬態(tài)載荷數(shù)據(jù)。

　　二．桿塔試驗(yàn)載荷測(cè)控系統(tǒng)構(gòu)成
　　載荷伺服控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

圖1 測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　三．上位計(jì)算機(jī)的功能

　　 1．對(duì)各種桿塔試驗(yàn)的工況進(jìn)行管理。可以察看、打印歷史數(shù)據(jù)。
　　 2．傳感器標(biāo)定過(guò)程中，當(dāng)標(biāo)定力值穩(wěn)定后，按照口令啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集，記錄傳感器輸出信號(hào)值，生成相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)力值的誤差校正表。
　　 3．在試驗(yàn)前以填表方式設(shè)定各通道所用傳感器的參數(shù)，最大載荷，加載方式等等，生成試驗(yàn)加載自動(dòng)程序。試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)下裝各通道加載值，顯示當(dāng)前力值，并可隨機(jī)進(jìn)行人工干預(yù)：通過(guò)暫停、閉鎖、單路調(diào)節(jié)加載過(guò)程，排除故障，待系統(tǒng)穩(wěn)定后從中斷處繼續(xù)執(zhí)行，或返回起始狀態(tài)。
　　 4．當(dāng)試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生越限報(bào)警情況時(shí)，自動(dòng)發(fā)出指令，通過(guò)E1442A數(shù)字量輸出模塊控制閉鎖閥鎖定載荷，避免事故發(fā)生。
　　 5．可以回放桿塔斷裂前的數(shù)據(jù)曲線。
　　 6．試驗(yàn)完，形成完整的歸檔數(shù)據(jù)，并打印出試驗(yàn)報(bào)表。

　　 四．關(guān)鍵部件性能指標(biāo)
　　 1．算法閉環(huán)控制器模塊E1415A，其主要性能指標(biāo)見(jiàn)表1：

VXI特性
尺寸	C
插槽	1
VXI設(shè)備類型	寄存器基
詳細(xì)說(shuō)明
A/D、D/A分辯率	16位
輸入輸出總通道數(shù)	64
最大采樣速率	56kSa/s
測(cè)量精度	典型值±0.01%
控制算法	PID

　　系統(tǒng)內(nèi)配置了兩塊E1415A算法閉環(huán)控制器模塊（可以根據(jù)需要擴(kuò)展），每塊內(nèi)安裝4片E1501A ，8通道直通式SCP和4片E1531A 8通道電壓輸出SCP，分別組成32個(gè)閉環(huán)PID控制回路。
　　E1415A算法閉環(huán)控制器模塊是采用了高速數(shù)字處理器DSP的智能化模塊，可以自主按照預(yù)先設(shè)定的周期（最小可達(dá)10mS），自動(dòng)采集各通道力值，與上位機(jī)下載的載荷設(shè)定值相比較，按照智能積分式PI算法計(jì)算、輸出控制電壓值；從而改變伺服閥的開(kāi)度，控制液壓油缸的拉力，保證在試驗(yàn)過(guò)程中準(zhǔn)確、均衡、平穩(wěn)地逐級(jí)加載。當(dāng)載荷值偏離設(shè)定值過(guò)大時(shí)，能夠產(chǎn)生報(bào)警中斷信號(hào)。
　　每一個(gè)模塊內(nèi)各有一個(gè)FIFO緩沖存儲(chǔ)器,可以存儲(chǔ)65024個(gè)數(shù),可以用于保存32個(gè)通道約10秒內(nèi)的采集數(shù)據(jù)。
　　2．64路繼電器輸出模塊E1442A，用以控制閉鎖閥，其主要性能指標(biāo)見(jiàn)表2：

VXI特性
尺寸	C
插槽	1
VXI設(shè)備類型	寄存器基
詳細(xì)說(shuō)明
通道數(shù)	64
最大功率/每個(gè)	DC 40W/AC 40VA
個(gè)最大電流（非感性）	1A
總動(dòng)作時(shí)間	13ms

　　本系統(tǒng)在國(guó)家電力研究院的桿塔試驗(yàn)基地已經(jīng)安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行了四年多時(shí)間，為我國(guó)輸電桿塔的各種工況試驗(yàn)提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

　　電力桿干塔試驗(yàn)控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺(tái)是基于框架式的結(jié)構(gòu)，通用性比較強(qiáng)。改變傳感器的類型，并相應(yīng)的改變信號(hào)調(diào)理部分，可以適應(yīng)多種不同的輸入信號(hào)。比如，將傳器改為溫度傳感器，在大型發(fā)動(dòng)機(jī)的熱試驗(yàn)中可以應(yīng)用。其控制原理和方法還可應(yīng)用于船舶、航空、航天等大型發(fā)動(dòng)機(jī)的熱試驗(yàn)控制系統(tǒng)。