低壓電器制造業(yè)智能檢測裝備技術

低壓電器制造業(yè)智能檢測裝備技術探討匯報人：吳桂初單位：溫州大學浙江省溫州低壓電器技術創(chuàng)新服務平臺浙江省低壓電器智能技術重點實驗室溫州大學電器研究所2013年11月02日Ⅰ、概述Ⅱ、低壓電器制造業(yè)智能檢測裝備關鍵技術Ⅲ、低壓電器制造過程中的檢測裝備及其應用Ⅳ、溫州大學相關科研機構、研究方向簡介提綱Ⅰ、概述上半年兩會的《政府工作報告》中提到“中國制造業(yè)規(guī)模躍居全球首位，高技術制造業(yè)增加值年均增長13.4%，成為國民經濟重要先導性、支柱性產業(yè)”。中國已成為全球“制造大國”。

浙江省2012年全年生產總值34606億元，比上年增長8.0%，其中工業(yè)生產比重最大，占到所有生產總值的一半。中國制造絲綢、陶瓷、茶葉80年代前新的內涵？Ⅰ、概述傳統(tǒng)制造模式招工難工資成本上升質量和效率制造業(yè)勞動密集制約制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)代化制造模式中國制造業(yè)由大變強，其中裝備制造業(yè)很重要。

裝備制造業(yè)：是指投資類產品的制造，是為普通制造業(yè)生產“工作母機”，是制造業(yè)的核心，是制造業(yè)現(xiàn)代化的龍頭。Ⅰ、概述1.

2009年5月12日國務院頒布了《裝備制造業(yè)調整和振興規(guī)劃》2.2012年5月7日《智能制造裝備產業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》正式發(fā)布。3.

穩(wěn)步向自動化、數(shù)字化、集成化、網絡化和智能化發(fā)展。4.目的：提升和改造傳統(tǒng)制造業(yè)，提高我國制造業(yè)和裝備的自動化與智能化水平，實現(xiàn)我國從制造大國向制造強國轉變。Ⅰ、概述1

在制造業(yè)發(fā)展中，美、日、德、英均以裝

備制造業(yè)作為主要支柱，重點發(fā)展。2韓國、東盟各國與我國的臺灣地區(qū)，也都在把裝備制造作為制造業(yè)的重中之重來發(fā)展。Ⅰ、概述美國福特公司早期裝配生產線(1913年)二戰(zhàn)期間Ⅰ、概述5個莫托曼機器人組成的自動化裝配中心德國阿舒坦自動控制系統(tǒng)技術公司開發(fā)的5機器人水閥配件自動裝配線。Ⅰ、概述美國波音公司的自動化裝配車間一、背景設計是靈靈魂1材料是基基礎2工藝是保保障3測試是關關鍵4制造業(yè)保保證產品品質量的的20字方針：：測試——檢測試驗驗或者測量試驗驗低壓電器器制造業(yè)業(yè)中保護電器器的檢測技術術及裝備備Ⅰ、概述述保護特性性當供電線線路發(fā)生生過載或短短路等故故障時，在供供電線路路起保護護作用的的電器（（如斷路路器、熱熱繼電器器等）就就會動作作，使電電路切斷斷以保護護供電線線路、用用電設備備等不因因過載或或短路等等故障而而燒毀。。Ⅰ、概述述瞬時過電電流脫扣扣器電路發(fā)生生短路時時，為了了減少短短路電流流造成的的危害，，要求斷斷路器除除了在過過載時能能延時動動作，還還要在短短路時瞬瞬時動作作。即要要求斷路路器有兩段保護護特性。兩段保護護特性Ⅰ、概述述選擇性保保護：是指電器器中多級級保護元元件之間間的適當當分工。。低壓供電電線路保護特性性配合不不佳保護特性性配合良良好Ⅰ、概述述tio過載長延時短路短延時短路瞬動i利用三段保護特性實現(xiàn)選擇性保護。依靠短路電流大小和動作時間整定。三段保護護特性實實現(xiàn)局部部選擇性性保護Ⅰ、概述述試驗樣機出廠維護低壓電器器試驗的的目的Ⅰ、概述述試驗的分分類型式試驗驗常規(guī)試驗驗特殊試驗驗抽樣試驗驗Ⅰ、概述述斷路器是是保護電器器：過載保護護短路保護護漏電保護護保護電機機過熱保護線路路短路保護人體體觸電保護電器器在出廠廠前要進進行保護護特性的的校驗和和測試1.05In/2小時10In/0.2S30mA/即斷Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術◆1.13/1.45In◆1小時快速等效◆

2.55In◆

10多秒◆合閘相位位隨機◆電流±20%新型瞬動源◆過零合閘◆≤3%一、新型型恒流源源技術要解決的的關鍵技術術：穩(wěn)定、、快速、、可控的的恒流技技術Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術1、過載（延延時）檢檢測恒流流源整流市電直流逆變脈沖濾波交流恒流輸出脈寬調制Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術（1）單相過載載恒流源源原理Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術主要技術術指標電流穩(wěn)定定時間不不大于0.2S；精度高：：1%；波形失真真度低：：THD≤≤3%；電能轉換換效率高高：≥90%；Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術真有效值測量負載特性檢測恒流算法電流鎖相控制PWM合成PWM合成PWM合成功率輸出模塊功率輸出模塊功率輸出模塊電流互感器電流互感器電流互感器（2）三相恒恒流源原原理ABCⅡ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術智能恒流流源系列列程控恒流流源600W~恒流源20KW恒流模塊塊Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術傳統(tǒng)（電工式）斷路器瞬時特性測試系統(tǒng)原理10In±20%2、短路（瞬瞬時）保保護特性性測試原原理12In動作8In不動作Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術2、短路（瞬瞬時）保保護特性性測試原原理新型瞬動源◆過零合閘◆≤3%上限電流（≤3%）過零啟動合格判定脫扣電流瞬時源上限電流（≤3%）脫扣時間Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術IGBT模塊電流互感器核心控制模塊模塊智能正弦波調制模塊上位機設置輸出電流設置輸出時間升流變壓器整流濾波電壓輸出電流輸出電流采樣485通訊試品380V±10%三相四線直流輸出（1）瞬時電流流源原理理框圖Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術（2）特點:1:可在第一一個輸出出周波達達到預設設的電流流;2:輸出電流流誤差±±3%;3:可設置輸輸出電流流,高倍電流流,低倍電流流,以及對應應的周波波數(shù);4:輸出功率率可達15KW或更高;5:欠壓,過熱,過流等保保護.Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術3、漏電保護護特性測測試原理理

線性遞增模式

恒流輸出模式精密恒流電源動作時間動作電流電流：2mA-2A系統(tǒng)誤差≤2%Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術二、智能能裝備通通信技術術監(jiān)控設備1設備2設備3設備4通信技術術通信：有線、無無線、因因特網Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術1、Modbus：1978年由Modicon公司（施耐耐德電氣一一個品牌））提出，是是全球第一一個用于工工業(yè)現(xiàn)場的的總線協(xié)議議。物理層層采用RS－485、RS－422接口，采用用請求/應答的主/從（單主機機）方式。。主站從站從站從站Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術單播模式廣播模式Modbus幀Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術主站1主站2主站3從站1從站2從站3從站4從站5從站6令牌環(huán)2、Profibus-DP:是德國國家家標準DIN19245現(xiàn)場總線。。國際公認認的現(xiàn)場總總線標準，，用于分散散外設的高高速數(shù)據(jù)傳傳送。RS-485接口。允許許組成單主主站和多主主站系統(tǒng)。。Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術國際互聯(lián)網網-以太網（802.3）以太網（商商用以太網網）：應用廣泛遍布全球技術成熟能否引入到到工業(yè)控制制系統(tǒng)？工業(yè)以太網網Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術工業(yè)以太網網與商用以以太網的區(qū)區(qū)別商用以太網工業(yè)以太網措施環(huán)境常溫、少塵、少干擾溫度、濕度、灰塵、干擾等環(huán)境惡劣布線、設備按工業(yè)要求性能數(shù)據(jù)量大、實時性低數(shù)據(jù)量小、實時性高、高可靠性冗余（雙備份）、寬帶、交換機、控制流量（<35%）Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術工業(yè)以太網網有許多種種類，國際電工委委員會的IEC61158標準定義了了多種工業(yè)業(yè)以太網，，如EPA實時以太網網、ProfiNet實時以太網網等。1998年施耐德公司司提出ModbusTCP，是第一家采采用TCP/IP以太網用于于工業(yè)自動動化領域的的標準協(xié)議議，施耐德德公司已經經為ModbusTCP注冊了502端口，是至至今唯一獲獲得IANA(互聯(lián)網數(shù)字字分配機構構)賦予TCP端口的自動動化通信協(xié)協(xié)議。Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術ModbusTCP在以太網上上傳輸Modbus→ModbusTCP其它現(xiàn)場總總路線→ModbusTCP3、ModbusTCPⅡ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術將Modbus幀嵌入到TCP幀中，使其其成為工業(yè)業(yè)以太網應應用層協(xié)議議，在以太網網上傳輸。Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術國內北京國內北京國內國際國際美國國內國際美國國際國內北京國際美國Modbus→ModbusTCP其它→ModbusTCP貨物運輸貨物運輸Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術Modbus→ModbusTCP國內北京國內北京國內國際國際美國海關網關（適配器））ARM芯片ModbusModbusTCPIEEE802.3適配器Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術4、ZigBee和WiFy無線協(xié)議：：ZigBee技術是一種種短距離無無線通信技技術，使用用頻段2.4GHz，數(shù)據(jù)傳輸輸速率最高高為250Kb/s。星型網絡樹型網絡網狀網絡協(xié)調器(Coordinator)路由器(Router)終端節(jié)點(EndDevice)Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術多協(xié)議融合合通信系統(tǒng)統(tǒng)Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術二、開關電電器動態(tài)沖沖擊力檢測測新方法1、沖擊力檢測測的意義接觸器電磁磁系統(tǒng)電器電接觸觸系統(tǒng)沖擊力是影響工業(yè)業(yè)開關電器器動態(tài)閉合性性能的重要參數(shù)數(shù)，對其在在頻繁閉合合過程中的的穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命影響重大。。開關電器閉閉合過程中中沖擊力大大小的測量量，面臨兩兩個方面的的難點問題題：a)空間狹?。籦)高耐沖擊能能力。動能法是一一種以運動速度度為基準的間接測量量法，只能能以速度大大小間接反反映電器碰碰撞沖擊程程度，無法直接給給出沖擊值值。該方法嚴重重依賴運動動部件速度度的測量精度目前在工業(yè)業(yè)開關電器器碰撞沖擊擊檢測中，，通常采用用兩種方法法對其沖擊擊程度進行行測量,動能法和沖擊力傳感感器。Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術需要假設沖擊波在被被測介質中中的傳播損損耗忽略不計。。傳感器體積積限制，無無法測量狹狹窄空間內內觸頭碰撞產生的沖擊擊力，也無無法測量觸觸頭或者鐵鐵心界面處吸持力的大小。Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術第二種是基于沖擊擊力傳感器器的間接測量法法。將普通沖沖擊力傳感感器置于被被碰撞鐵芯的的底部，當動鐵芯芯撞擊靜鐵鐵芯時，沖沖擊力通過過鋼體直接接傳遞給底底部，進而而通過底部部的沖擊力力傳感器對對沖擊效果果進行測量量。2、Galfenol合金智能材材料外部沖擊力力電信號傳感檢測Galfenol合金是美國國海軍在2000年左右研制制成功的一一種既有良良好機械性能，又有優(yōu)良良磁致伸縮傳傳感效應的新型磁致致伸縮材料料，其脆性性小，抗拉強度高高，能承受轉轉矩、拉伸和沖擊等機械載荷荷；合金在工作作時將外部部機械負載信信號轉換成電信號，從而實現(xiàn)現(xiàn)力的檢測測與傳遞。。Ⅱ、低壓電器器制造業(yè)智智能檢測裝裝備關鍵技技術Galfenol磁致伸縮正正效應：外加磁場改改變材料尺尺寸與形狀狀，可以應應用于驅動動領域，H表示磁場場，L表示長度度尺寸，，i表示電流流Galfenol磁致伸縮縮逆效應應：外加應力力改變材材料磁化化率，引引起感應應電動勢勢，從而而可以應應用于傳傳感領域域，T表示外加加應力Galfenol合金材料料測力原原理Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術Galfenol磁化強度度（Y軸）與外外加應力力的關系系不同曲線線族代表表不同偏偏置磁場場將不同外外加應力力下的磁磁化強度度換算磁磁化率(Y軸)，從而可可以得到到不同應應力條件件下磁化化率的對對于關系系，通過磁化化率引起起的感應應電動勢勢對外加加應力(沖擊力)進行表征征Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術勵磁線圈圈電壓在L2端產生感應電動動勢；當Galfenol合金承受受外加負負載時，，由于Galfenol合金磁化率的改變，，線圈L2兩端產生生磁-機耦合感應電動動勢，對該信信號進行行解調，即可得得到與沖沖擊力對對應的感應電壓壓信號。數(shù)學原理理：依據(jù)據(jù)磁化率率的變化化，得到到感應電電動勢，，并進行行解調Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術增材制造造技術，，將保護護材料與與Galfenol材料進行行增材加加工，制制造出具具有抗沖沖擊性能能的傳感感薄片；；旋轉驅動動器超聲波發(fā)發(fā)生器材料加工工面單層材料料加工多層材料料加工Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術超聲增材材制造加加工中心心（美國國合作方方）Ⅱ、低壓電電器制造造業(yè)智能能檢測裝裝備關鍵鍵技術1、智能電源源系列程控恒流流源變頻電源源600W~恒流源20KW恒流模塊塊Ⅲ、低壓電器器制造過過程中的的檢測裝裝備及其其應用2、智能檢測測設備系系列漏電特性臺塑殼延時臺塑殼瞬時臺標準延時臺半自動延時臺Ⅲ、低壓電器器制造過過程中的的檢測裝裝備及其其應用恒流源3、小型斷路路器制造造檢測自自動化裝裝備裝配鉚合噴碼延時校驗瞬時校驗移印耐壓檢測包裝小型斷路器生產工序小型斷路器樂清600多萬只(極)/天生產速度：1只/秒，2.8萬只/天Ⅲ、低壓電器器制造過過程中的的檢測裝裝備及其其應用自動生產產線適用用量大的的生產，，為適應應量小品品種多的的訂單，，行業(yè)內內在推廣廣U形精益生生產線。。10人一組，，空間占占用小，，換產品品快。Ⅲ、低壓電器器制造過過程中的的檢測裝裝備及其其應用中國人民民電器應應用場景景Ⅲ、低壓電器器制造過過程中的的檢測裝裝備及其其應用正泰電器器應用場場景Ⅲ、低壓電器器制造過過程中的的檢測裝裝備及其其應用浙江電器器開關應應用場景景Ⅲ、低壓電器器制造過過程中的的檢測裝裝備及其其應用2、觸點連連接技術術3、模擬工工作條件件、在線線檢測技技術4、多MCU協(xié)調工作作技