基于嵌入式計算機的電氣產(chǎn)品測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

楊冉

摘要：針對渦輪發(fā)動機電氣產(chǎn)品的測試需求，基于嵌入式計算機平臺，研發(fā)了一套測試系統(tǒng)，并采用該系統(tǒng)對電氣產(chǎn)品性能進行了檢測，檢測結(jié)果表明，系統(tǒng)功能完整、工作可靠，可應(yīng)用于相關(guān)電氣產(chǎn)品的性能測試。

【關(guān)鍵詞】嵌入式計算機 電氣 測試系統(tǒng)

1 引言

電氣產(chǎn)品是渦輪發(fā)動機的重要組成部分，電氣產(chǎn)品出廠檢驗及交付驗收時，需要采用專用測試系統(tǒng)對產(chǎn)品性能進行檢測，本文對測試系統(tǒng)軟硬件進行設(shè)計并通過試驗對測試系統(tǒng)功能進行驗證。

2 需求分析

根據(jù)渦輪發(fā)動機電氣產(chǎn)品功能，其測試系統(tǒng)需具備以下測試功能：

（1）自檢功能；

（2）電氣產(chǎn)品電路檢測功能；

（3）電氣產(chǎn)品穩(wěn)壓點檢測功能；

（4）電氣產(chǎn)品隔離電路檢測功能。

3 測試系統(tǒng)硬件設(shè)計

測試系統(tǒng)硬件原理框圖如圖1所示，其原理如下：測試系統(tǒng)主控制器與人機交互界而之問通過Modbus通訊協(xié)議交換數(shù)據(jù)，主控制器的輸出模塊控制測試系統(tǒng)內(nèi)部的繼電器吸合，對被測產(chǎn)品發(fā)出相應(yīng)測試信號。被測產(chǎn)品輸出的模擬量信號經(jīng)測試系統(tǒng)內(nèi)部信號調(diào)理模塊變換為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號后，通過主控制器的輸入模塊進行采集。測試系統(tǒng)中的電源為測試系統(tǒng)和被測產(chǎn)品供電。

3.1 主控制器設(shè)計

測試系統(tǒng)的主控制器采用倍福公司生產(chǎn)的CX1020嵌入式計算機系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備有1GHz的CUP，結(jié)合了工業(yè)PC和硬件PLC環(huán)境，適用于中等規(guī)模的控制任務(wù)，并可根據(jù)測試系統(tǒng)測試需求對控制器進行模塊化配置。

3.2 人機交互界面硬件設(shè)計

測試系統(tǒng)的人機交互界而采用和泉公司生產(chǎn)的10.1寸可編程觸摸屏，該觸摸屏實現(xiàn)了測試系統(tǒng)功能的對外展示，測試系統(tǒng)所有測試功能均可通過觸摸屏幕切換不同功能按鈕實現(xiàn)。

3.3 高精度測量控制模塊設(shè)計

主控制器的EtherCAT端子模塊為測量提供了電流、電壓、溫度、壓力、頻率、位置測量等多種輸入輸出端子模塊，可以視測試系統(tǒng)需求進行選用。

3.4 電路設(shè)計

測試系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，各模塊問使用導(dǎo)線連接，主控制器和人機交互界而之問的通訊通過網(wǎng)線實現(xiàn)，下而分別介紹測試系統(tǒng)各測試功能設(shè)計方案。

3.4.1 自檢電路設(shè)計

測試系統(tǒng)需要對內(nèi)部電源電壓進行測試。測試系統(tǒng)內(nèi)部包括四路直流電壓為測試系統(tǒng)和被測產(chǎn)品供電。四路信號通過信號調(diào)理模塊變換為OV-10V電壓，主控制器模擬量輸入模塊分別采集這四路電壓信號，通過轉(zhuǎn)換公式得到電源輸出電壓值。

3.4.2 電路檢測功能設(shè)計

測試系統(tǒng)需要對被測電氣產(chǎn)品自檢電路、起動控制時序電路，轉(zhuǎn)速電路完好性進行檢測。測試系統(tǒng)通過主控制器的數(shù)字量輸出模塊輸出高電平控制被測產(chǎn)品內(nèi)部不同繼電器吸合，發(fā)出相應(yīng)信號，如被測產(chǎn)品電路正常，則返回相應(yīng)電流、電壓和數(shù)字量信號，經(jīng)測試系統(tǒng)信號調(diào)理模塊變換為標(biāo)準(zhǔn)信號后由主控制器相應(yīng)模塊進行采集。

3.4.3 穩(wěn)壓點檢測功能設(shè)計

測試系統(tǒng)需要對被測電氣產(chǎn)品調(diào)壓模塊完好性進行檢測。測試系統(tǒng)通過主控制器的模擬量輸出模塊輸出OV- 5v直流電壓，控制可調(diào)電源調(diào)壓，由主控制器采集穩(wěn)壓點電壓值。

3.4.4 隔離電路檢測功能設(shè)計

測試系統(tǒng)需要對被測電氣產(chǎn)品隔離電路完好性進行檢測。被測產(chǎn)品內(nèi)部配備了隔離變壓器，測試系統(tǒng)通過主控制器的模擬量輸出模塊輸出電壓，通過頻壓轉(zhuǎn)換模塊變換為頻率信號輸入隔離變壓器，隔離變壓器輸出連接測試系統(tǒng)主控制器的模擬量輸入模塊，如模擬量輸出模塊可以采集到電壓值，則說明該隔離變壓器性能完好。

4 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

測試系統(tǒng)所采用的軟件分為主控制器軟件和人機交互界而軟件兩部分。

4.1 主控制器軟件設(shè)計

主控制器軟件采用TwinCAT自動化軟件、ST編程語言進行編寫，使主控制器成為一個功能強大的PLC，并根據(jù)任務(wù)所需時問周期不同，進行多任務(wù)操作。主控制器程序結(jié)構(gòu)圖如圖2。

4.2 人機交互界面軟件設(shè)計

測試系統(tǒng)的人機交互界而軟件采用和泉顯示器專用編程軟件進行編程，根據(jù)圖2程序結(jié)構(gòu)需求，共分為系統(tǒng)主界而、系統(tǒng)自檢界而、起動功能測試界而、調(diào)壓測試界而、隔離電路測試界而五部分。在系統(tǒng)主程序界而點擊按鈕即可進入相應(yīng)子界而。5系統(tǒng)測試及結(jié)論

測試系統(tǒng)完成研發(fā)后，使用該系統(tǒng)對20臺渦輪發(fā)動機電氣產(chǎn)品進行了性能檢測，20臺產(chǎn)品的測試結(jié)果均與產(chǎn)品出廠測試結(jié)果一致，證明本測試系統(tǒng)軟硬件匹配良好，對被測產(chǎn)品的性能測試完整、有效，圓滿完成了測試系統(tǒng)的設(shè)計與研發(fā)工作，可應(yīng)用于相關(guān)電氣產(chǎn)品的性能檢測。

參考文獻(xiàn)

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