基于LabView的電氣控制盒測試臺的設(shè)計

張中前

摘 ?要：以LabView虛擬儀器作為上位機軟件開發(fā)平臺、CPLD可編程邏輯器件作為下位機電路控制器，為XX電氣控制盒設(shè)計了一種自動化測試系統(tǒng)。介紹了測試系統(tǒng)的原理、硬件和軟件的設(shè)計。該系統(tǒng)提供了一套友好的人機交互界面，簡單易操作，具有自動化的測試流程，并提供測試結(jié)果報表，大大提高了測試效率和可靠性，具有很好的實用性。

關(guān)鍵詞：LabView;CPLD;自動化測試

0 引言

XX電氣控制盒裝配完成進(jìn)行功能測試時，按要求需要測量絕緣電阻、未加電導(dǎo)通、二極管、瞬態(tài)抑制二極管、加電導(dǎo)通等項目。通常的做法是做一個測試工裝，將產(chǎn)品的所有測試點引出來，然后使用電源、萬用表、示波器根據(jù)測試要求連接到相應(yīng)的測試點進(jìn)行測量。該方式雖然簡單，但是全部測試過程需要人工手動測量、記錄，當(dāng)待測產(chǎn)品數(shù)量較多或測試點較多時，這種方式會顯得費時、效率低，且時間長了人員注意力容易下降，易出現(xiàn)測量或記錄有誤的情況。因此，設(shè)計一種高效、自動化的測試系統(tǒng)就非常必要。

1 系統(tǒng)組成及原理

測試系統(tǒng)以工控機作為上位機軟件的搭載平臺，在功能組成上可將其劃分為幾個模塊，如圖1。工控機和I/O板卡組成控制系統(tǒng)，萬用表板卡和示波器模塊組成測量系統(tǒng)，通道板1～4負(fù)責(zé)切換選擇測試節(jié)點，電源模塊負(fù)責(zé)將220V交流電轉(zhuǎn)換成測試系統(tǒng)電路和待測產(chǎn)品可用的供電電源。

測試時，由工控機的上位機發(fā)出指令，通過I/O板卡傳送給通道板，通道板進(jìn)行譯碼后將萬用表或示波器通道切換到需要的測試點，待測得數(shù)據(jù)（電壓、電阻、波形等）后，通過上位機軟件進(jìn)行讀取、顯示，并生成報表將結(jié)果保存于計算機中。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計及通信協(xié)議

系統(tǒng)中除通道板外的硬件模塊均為已有模塊，無需設(shè)計。

2.1通道板繼電器驅(qū)動電路

通道板為產(chǎn)品各待測點連通到測量模塊提供通道，本方案使用繼電器陣列實現(xiàn)，通道板的原理如圖所示：

如圖2，I/O板卡通過16位總線輸出控制CPLD進(jìn)行測試點切換，高8位中選取兩位分別做為地址鎖存位和數(shù)據(jù)寫使能位，低8位做為通道板的繼電器選通地址位和數(shù)據(jù)位復(fù)用。通道板電路以CPLD作為譯碼器對16位地址數(shù)據(jù)譯碼鎖存，通過達(dá)林頓驅(qū)動芯片ULN2803驅(qū)動繼電器陣列，切換通道進(jìn)行測試。

2.2上、下位機間通信協(xié)議

測試系統(tǒng)中有4塊通道板，每塊通道板最多有96個繼電器，按序號將繼電器分成12組，每組8個。在驅(qū)動某個繼電器時，上位機先發(fā)送地址位，包括該繼電器所在通道板編號及繼電器分組編號;再發(fā)送數(shù)據(jù)位，將該繼電器所在位置1。下位機通道板收到指令后進(jìn)行譯碼驅(qū)動。具體的通信協(xié)議和通信指令時序圖分別見表1和圖3。

3 上位機軟件設(shè)計

3.1 軟件流程

測試系統(tǒng)的上位機采用LabVIEW軟件實現(xiàn)對獲取數(shù)據(jù)的處理、顯示和存儲。為便于軟件的維護(hù)和升級，軟件的程序采用模塊化結(jié)構(gòu)。整個程序主要分為：程序菜單（主程序）、萬用表計量模塊和功能測試模塊。其中功能測試模塊包括：未加電導(dǎo)通測試模塊、靜態(tài)絕緣電阻測試模塊、繼電器加電導(dǎo)通測試模塊和自動綜合測試模塊等。軟件主流程圖如圖4所示。軟件主界面如圖5所示。當(dāng)需要進(jìn)行某項測試時，只需要點擊對應(yīng)名稱的測試按鈕，即可進(jìn)入二級測試界面，開始相應(yīng)功能測試。

同時為減少軟件的更改機率，在選擇測試點和對獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷時，軟件內(nèi)部并不設(shè)定固定的參數(shù)，相關(guān)參數(shù)均由軟件外部測試文件提供。外部文件主要包括功能測試表、接線關(guān)系映射表和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表。每次測試前軟件讀取測試表的測試點和判斷依據(jù)等參數(shù)，再對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將處理結(jié)果返回給測試表。這樣當(dāng)外部條件有變化時也無需更改軟件，擴(kuò)大了軟件的應(yīng)用范圍。

3.2 萬用表計量模塊

由于該測試系統(tǒng)主要由萬用表板卡進(jìn)行電阻、電壓等測量，而測試臺在正式交付使用前需要計量合格，因此在上位機軟件中添加萬用表計量模塊，以供測試臺計量時使用。對萬用表的計量包括電阻和電壓校準(zhǔn)，同標(biāo)準(zhǔn)源比較做差后，將結(jié)果保存在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表中，以供后續(xù)測試使用。程序流程如圖6所示，程序界面如圖7所示。

3.3未加電導(dǎo)通測試模塊

在測試產(chǎn)品的未加電導(dǎo)通時，上位機軟件先讀入測試表中的一對測試點，并去接線關(guān)系映射表中查詢對應(yīng)的通道板上的繼電器編號，然后使之切換，調(diào)用萬用表測得該測試點間的阻值，判斷是否合格，最后令之前動作的繼電器復(fù)位。

程序流程圖如圖8所示。在進(jìn)行電阻計算時，需要用采集到的電阻值減去校準(zhǔn)值得到最終結(jié)果。

3.4靜態(tài)絕緣電阻測試模塊

靜態(tài)絕緣電阻測試的流程大體與未加電導(dǎo)通測試的一致，都是先讀取測試表模板，然后創(chuàng)建測試表格、查找通道、測試點接入、調(diào)用萬用表、數(shù)據(jù)處理保存、系統(tǒng)復(fù)位。程序框圖見圖9。

3.5 繼電器加電通斷測試模塊

繼電器加電通斷測試的流程與上述測試類似，只是測試點多了一對給繼電器線圈加電的點，測試表相應(yīng)添加一欄加電點。程序界面如圖10所示。

3.6自動綜合測試模塊

在產(chǎn)品需要進(jìn)行全部測試時，可以直接使用主界面上的一鍵自動測試功能，便將以上測試模塊按順序執(zhí)行，并將測試結(jié)果生成報表存儲在計算機，中間過程無需人員值守。

4 結(jié)論

本測試系統(tǒng)能夠有效替代人工測試，測試時間大大縮短，提高了測試效率，節(jié)省了人力成本。穩(wěn)定的軟件和硬件保障，避免了測試中不確定的人為因素，提高了測試的可靠性。