燃气轮机发电机组作为关键应急供电装备，其励磁控制器的运行稳定性直接决定电能输出质量。长期服役后，励磁控制器故障率呈显著上升趋势，传统人工测试模式逐渐暴露出诸多短板：依赖人工操作完成信号输入与数据记录，测试精度受人员经验影响较大；故障保护逻辑复杂、信号类型多样，人工排查故障点耗时费力；且测试数据缺乏标准化存储方式，难以实现测试过程追溯与故障规律分析。

针对上述行业痛点，依托 LabVIEW 图形化编程优势，搭建一套集信号模拟、数据采集、自动判据、报告生成于一体的自动化测试系统，替代传统人工测试，实现励磁控制器全工况性能验证与故障精准定位，适配当前工业自动化测试的发展需求。

需求分析

结合励磁控制器的工作特性与工程测试实际，明确系统需满足以下核心需求。在信号模拟方面，需精准复现机组正常运行及故障状态下的各类电信号，包括 24V 直流控制电源、不同频率与电压等级的交流反馈信号等，覆盖三级式无刷励磁系统的全部输入场景。在数据采集方面，需实现对励磁控制器输出电压、电流及故障报警信号的高速同步采集，采样率不低于 10kS/s，确保捕捉到瞬态故障信号。

在逻辑控制方面，需支持自定义测试流程，可按照励磁控制器出厂检测、故障维修检测等不同场景，灵活编辑测试步骤。在数据处理方面，需具备实时数据显示、离线数据分析及自动测试报告生成功能，满足工程师对测试结果的快速判定与归档需求。同时，系统需具备良好的扩展性，可兼容不同型号励磁控制器的测试需求，适配工业现场的多样化应用。

系统架构

测试系统采用 “硬件层 - 软件层 - 应用层” 的三层架构，以 LabVIEW 为核心搭建软件控制中枢，实现对硬件设备的统一调度与数据的全流程处理。硬件层由程控直流电源、三台不同规格静止变频电源、信号采集卡及接线工装组成，负责信号的输出与采集；软件层基于 LabVIEW 开发，包含控制模块、采集模块、分析模块、报告模块等核心功能模块；应用层则通过人机交互界面，实现测试流程的操作、数据的可视化展示与测试结果的导出。

系统采用离线调试模式，将励磁控制器与发电机组本体脱开，通过 LabVIEW 编程控制硬件设备输出模拟信号，完成励磁控制器的独立测试，避免了机组联试带来的安全风险与成本消耗。整体架构遵循模块化设计原则，各模块之间通过标准接口通信，便于后期维护与功能拓展。

硬件集成

硬件集成以信号模拟与采集为核心，所有硬件设备均通过工业通信总线与 LabVIEW 主机实现联动控制。直流稳压电源负责输出 24V 直流电压，模拟机组控制系统的指令电源，其输出电压精度与稳定性通过 LabVIEW 实时校准。三台静止变频电源分别输出 27V/800Hz、127V/400Hz、9.5V/400Hz 交流信号，对应模拟副励磁机励磁电源、同步发电机三相输出、主励磁机电流反馈信号。

信号采集卡选用 LabVIEW 兼容的 PCIe 总线采集卡，具备 16 路模拟量输入与 32 路数字量输入通道，模拟量通道分辨率为 16 位，可精准采集励磁控制器的电压、电流输出信号，数字量通道则用于捕捉故障报警开关量信号。接线工装根据励磁控制器接口定义定制，实现与测试系统的快速对接，大幅缩短测试准备时间。所有硬件设备的参数配置、启停控制均通过 LabVIEW 编写的驱动程序实现，无需人工手动操作。

LabVIEW 编程实现

程序架构设计

软件程序基于 LabVIEW 的事件驱动状态机与多线程技术搭建核心框架，将测试流程划分为初始化、参数配置、硬件自检、测试执行、数据保存、报告生成、系统关闭等多个状态。通过事件结构响应用户界面操作，如测试流程选择、参数修改、启动测试等；利用状态机实现测试流程的有序执行，结合队列机制实现不同状态之间的无缝切换。

采用多线程编程模式，将数据采集、硬件控制、界面显示分配至不同的执行线程，确保高速数据采集过程中，界面操作无卡顿，硬件控制指令实时响应。数据采集线程采用生产者 - 消费者模式，生产者循环负责从采集卡读取数据并写入队列，消费者循环负责数据处理与存储，有效避免数据丢失，提升系统运行稳定性。

核心功能开发

信号控制功能通过 LabVIEW 的仪器 I/O 助手与自定义驱动程序实现，针对不同型号的程控电源，编写标准化通信函数，支持电压、频率、输出幅值等参数的精准调节，调节精度可达 0.01V、0.1Hz。通过编程实现多电源协同工作，可模拟励磁控制器在正常运行、过流、缺相、频率异常等多种工况下的输入信号，复现各类故障场景。

数据采集与处理功能依托 LabVIEW 的波形采集与分析库开发，采集线程实时获取电压、电流波形数据，通过数字滤波算法去除工频干扰与噪声，提取波形的有效值、峰值、频率等特征参数。基于励磁控制器的技术规范，编写自动判据程序，将采集到的参数与标准阈值进行对比，自动判定测试项是否合格，对于故障测试场景，可精准识别故障报警信号的触发状态与响应时间。

人机交互界面采用 LabVIEW 的前面板设计，分为参数配置区、实时显示区、测试流程区、结果展示区四个部分。参数配置区支持测试标准阈值、电源输出参数的自定义设置；实时显示区以波形图、数值控件形式，动态展示采集到的电压、电流波形及关键参数；测试流程区显示当前测试进度与状态；结果展示区以表格形式呈现测试结果，标注合格与不合格项。

报告生成功能基于 LabVIEW 的报表生成工具包开发，测试完成后，系统自动读取测试数据与判定结果，按照工程师常用的报告模板，生成包含测试参数、波形截图、判定结论的 PDF 格式测试报告，支持报告的直接打印与本地存储，实现测试数据的标准化归档。

应用效果

该测试系统已投入实际工程应用，在励磁控制器出厂检测与故障维修检测中发挥了重要作用。相较于传统人工测试，测试效率提升 80% 以上，单台励磁控制器的全流程测试时间从原来的 2 小时缩短至 25 分钟。测试精度显著提高，电压、电流测量误差控制在 ±0.5% 以内，故障定位时间从数小时缩短至数分钟，可精准定位到励磁控制器的具体功能模块。

系统运行稳定可靠，可连续 24 小时不间断工作，适配批量测试场景。通过 LabVIEW 的数据分析功能，工程师可对历史测试数据进行统计分析，挖掘励磁控制器的故障规律，为产品设计优化与维修方案制定提供数据支撑。同时，系统的扩展性优势得以体现，通过修改 LabVIEW 程序与硬件配置，已成功适配 3 种不同型号励磁控制器的测试需求，具备广泛的工程应用前景。

技术总结

基于 LabVIEW 开发的励磁控制器自动化测试系统，充分发挥了 LabVIEW 图形化编程、仪器控制便捷、数据分析能力强的特点，有效解决了传统人工测试的痛点。图形化编程方式降低了程序开发难度，缩短了系统研发周期；丰富的仪器驱动库实现了对不同硬件设备的快速集成；强大的数据分析与报表生成功能，满足了工业测试对数据处理与归档的标准化需求。

该案例证明，LabVIEW 在工业自动化测试领域具备极高的应用价值，尤其适用于复杂电信号模拟、多设备协同控制、高速数据采集与分析的场景。通过 LabVIEW 搭建的测试系统，不仅提升了测试效率与精度，还实现了测试过程的自动化、标准化与智能化，为工业控制领域的测试系统研发提供了切实可行的参考方案。