根據(jù)目前我國礦井提升機性能檢測裝置的現(xiàn)狀和煤礦安全規(guī)程要求，研究了提升機性能檢測裝置中采用的測試方法和技術(shù)，開發(fā)了基于LabVIEW的提升機控制系統(tǒng)性能檢測裝置，并給出了測試結(jié)果。現(xiàn)場使用結(jié)果表明，利用虛擬儀器開發(fā)的檢測裝置測試能夠精確高效地完成測試工作，能夠滿足當(dāng)前提升機性能檢測的需要。
提升機是礦井生產(chǎn)的“咽喉”，其性能好壞直接關(guān)系著煤礦生產(chǎn)效率和生產(chǎn)人員的人身安全。按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，必須定期進(jìn)行提升機性能參數(shù)的全面測定，并進(jìn)行系統(tǒng)分析，以保證提升機處于良好的運行狀態(tài)。目前現(xiàn)場多采用萬用表、示波器、秒表等分離式測量儀器進(jìn)行檢測，存在人為誤差、儀器誤差和系統(tǒng)誤差，這些誤差嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的檢測效果。本文在對提升機電控系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析研究的基礎(chǔ)上，對提升機安全性能的測試方法進(jìn)行研究，提出切實可行的安全測試方法和措施，通過使用虛擬儀器，開發(fā)出基于LabVIEW的提升機安全性能的檢測裝置，方便現(xiàn)場對提升機控制系統(tǒng)的安全性能進(jìn)行測試和評價。
1. 檢測裝置硬件設(shè)計
1.1.虛擬儀器
虛擬儀器(Virtual Instrument，簡稱VI)就是用戶在通用計算機平臺上，根據(jù)需求定義和設(shè)計儀器的測試功能。影響最大的虛擬儀器編程語言是美國NI公司的LabVIEW。LabVIEW是目前國際上唯一的編譯型圖形化編程語言（G語言)，擁有完善的通信接口、良好的用戶界面和強大的函數(shù)庫。同時，LabVIEW繼承了高級編程語言的結(jié)構(gòu)化和模塊化編程的優(yōu)點，支持模塊化與層次化設(shè)計，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計增強了程序的可讀性。
1.2.硬件設(shè)計
基于LabVIEW 的提升機控制系統(tǒng)性能檢測裝置由監(jiān)測對象、傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、上位機、LabVIEW軟件等構(gòu)成，對電機電流、速度、液壓站壓力和閘瓦間隙等參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析與處理及結(jié)果顯示等功能。
為實現(xiàn)上述礦井提升系統(tǒng)檢測功能，首先進(jìn)行硬件部分的設(shè)計與選型。
1.2.1.速度測量系統(tǒng)：提升機的速度曲線是運行正常與否的一個重要參數(shù)，旋轉(zhuǎn)體速度的測量一般采用測速發(fā)電機方式，也可以采用軸編碼器方式。對于安裝了光電編碼器的提升機，其速度信號可從測速編碼器的 輸出取提升速度信號。未裝編碼器的提升機從測速發(fā)電機取速度信號，由于測速發(fā)電機的電壓與提升容器實際速度有差別，需要對實際速度進(jìn)行標(biāo)定。為準(zhǔn)確測量提升速度，在可能的情況下應(yīng)從安裝在低速軸上的速度傳感器上獲得速度信號，以避免減速器抖動等因素的影響 。
1.2.2.閘瓦間隙測量系統(tǒng)：采用非接觸專用渦流位移傳感器和模擬信號處理線路，閘瓦間隙一次測量過程時間較短，根據(jù)測量系統(tǒng)動態(tài)特性的要求，要求傳感器的動態(tài)特性必須滿足10倍的被測試系統(tǒng)動態(tài)特性的要求。
1.2.3.壓力是提升機液壓制動系統(tǒng)性能安全的重要信息，傳感器的選擇注意液壓回路的頻率特性、安裝方式和量程范圍。
1.2.4.電氣參數(shù)（如電流等）的測量通過采用相關(guān)隔離電路，首先保證信號的分流不影響原系統(tǒng)的性能，然后保證測試信號的靜態(tài)精度和動態(tài)精度。
1.2.5.由于提升機工作環(huán)境比較惡劣，在實際工況中對測試儀器的抗干擾能力要求比較高，所以本虛擬儀器硬件平臺采用PXI總線結(jié)構(gòu)。PXI是由美國NI公司于1997年推出的測控儀器總線標(biāo)準(zhǔn)，本系統(tǒng)采用4槽PXI機箱PXI-1033，采用PXI-6221和PXI-6624數(shù)據(jù)采集卡。
2. 檢測裝置軟件設(shè)計
為了使系統(tǒng)能充分發(fā)揮其功能，軟件設(shè)計的好壞是關(guān)鍵。本系統(tǒng)采用模塊化層次化的思想進(jìn)行編寫的，除了能滿足分析與監(jiān)控的功能外，還具有操作簡單，界面友好直觀，運行可靠，維護(hù)方便等優(yōu)點。根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)及功能，基于LabVIEW的提升機檢測檢驗裝置的軟件構(gòu)成主要由信號采集模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、歷史數(shù)據(jù)存儲和查詢模塊、比較報警模塊、數(shù)據(jù)記錄與查詢模塊等部分組成。
運行監(jiān)控程序是系統(tǒng)的主監(jiān)測界面。其監(jiān)控參數(shù)包括:速度、閘間隙、液壓站油壓、電機電流等。
監(jiān)控程序首先對提升系統(tǒng)信息進(jìn)行初始化，接著在啟動后，系統(tǒng)開始并行采集信號，包括模擬量、邏輯量以及脈沖計數(shù)。由模擬量采集得出閘間隙、油壓和電流的實時狀態(tài)，由脈沖計數(shù)將計數(shù)脈沖轉(zhuǎn)化為提升機的實時速度和加速度，同時將各參數(shù)的大小和狀態(tài)送到前面板顯示。通過選擇測試項目，對提升系統(tǒng)分別進(jìn)行測試，并對測試結(jié)果進(jìn)行分析并存入數(shù)據(jù)庫。
系統(tǒng)可對每次循環(huán)的提升速度圖進(jìn)行歷史再現(xiàn)。如果需要詳細(xì)查詢系統(tǒng)的運行參數(shù)和狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)庫查詢模塊可以得到各時間段的記錄或故障記錄，并可將報表打印出來。
基于LabVIEW 開發(fā)平臺開發(fā)設(shè)計出提升機性能檢測裝置，對提升機運行速度、電機電流、液壓站壓力、閘瓦間隙等重要運行參數(shù)進(jìn)行在線檢測并能對運行參數(shù)進(jìn)行分析處理，極大地提高了測試精度和測試效率，確保了測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，突破了傳統(tǒng)測試系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理、顯示存儲、打印等多方面的限制，使測試結(jié)果輸出迅速、直觀、準(zhǔn)確，實現(xiàn)了提升機性能參數(shù)測試的智能化，對提升機安全運行提供了有力的保障。
