張中前

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

關(guān)鍵詞：LabView;CPLD;自動(dòng)化測(cè)試

0 引言

XX電氣控制盒裝配完成進(jìn)行功能測(cè)試時(shí)，按要求需要測(cè)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(xiàng)目。通常的做法是做一個(gè)測(cè)試工裝，將產(chǎn)品的所有測(cè)試點(diǎn)引出來(lái)，然后使用電源、萬(wàn)用表、示波器根據(jù)測(cè)試要求連接到相應(yīng)的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。該方式雖然簡(jiǎn)單，但是全部測(cè)試過(guò)程需要人工手動(dòng)測(cè)量、記錄，當(dāng)待測(cè)產(chǎn)品數(shù)量較多或測(cè)試點(diǎn)較多時(shí)，這種方式會(huì)顯得費(fèi)時(shí)、效率低，且時(shí)間長(zhǎng)了人員注意力容易下降，易出現(xiàn)測(cè)量或記錄有誤的情況。因此，設(shè)計(jì)一種高效、自動(dòng)化的測(cè)試系統(tǒng)就非常必要。

1 系統(tǒng)組成及原理

測(cè)試系統(tǒng)以工控機(jī)作為上位機(jī)軟件的搭載平臺(tái)，在功能組成上可將其劃分為幾個(gè)模塊，如圖1。工控機(jī)和I/O板卡組成控制系統(tǒng)，萬(wàn)用表板卡和示波器模塊組成測(cè)量系統(tǒng)，通道板1～4負(fù)責(zé)切換選擇測(cè)試節(jié)點(diǎn)，電源模塊負(fù)責(zé)將220V交流電轉(zhuǎn)換成測(cè)試系統(tǒng)電路和待測(cè)產(chǎn)品可用的供電電源。

測(cè)試時(shí)，由工控機(jī)的上位機(jī)發(fā)出指令，通過(guò)I/O板卡傳送給通道板，通道板進(jìn)行譯碼后將萬(wàn)用表或示波器通道切換到需要的測(cè)試點(diǎn)，待測(cè)得數(shù)據(jù)（電壓、電阻、波形等）后，通過(guò)上位機(jī)軟件進(jìn)行讀取、顯示，并生成報(bào)表將結(jié)果保存于計(jì)算機(jī)中。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(wú)需設(shè)計(jì)。

2.1通道板繼電器驅(qū)動(dòng)電路

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

如圖2，I/O板卡通過(guò)16位總線輸出控制CPLD進(jìn)行測(cè)試點(diǎn)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(duì)16位地址數(shù)據(jù)譯碼鎖存，通過(guò)達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)芯片ULN2803驅(qū)動(dòng)繼電器陣列，切換通道進(jìn)行測(cè)試。

2.2上、下位機(jī)間通信協(xié)議

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

3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件流程

測(cè)試系統(tǒng)的上位機(jī)采用LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)獲取數(shù)據(jù)的處理、顯示和存儲(chǔ)。為便于軟件的維護(hù)和升級(jí)，軟件的程序采用模塊化結(jié)構(gòu)。整個(gè)程序主要分為：程序菜單（主程序）、萬(wàn)用表計(jì)量模塊和功能測(cè)試模塊。其中功能測(cè)試模塊包括：未加電導(dǎo)通測(cè)試模塊、靜態(tài)絕緣電阻測(cè)試模塊、繼電器加電導(dǎo)通測(cè)試模塊和自動(dòng)綜合測(cè)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(xiàng)測(cè)試時(shí)，只需要點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)名稱的測(cè)試按鈕，即可進(jìn)入二級(jí)測(cè)試界面，開始相應(yīng)功能測(cè)試。

同時(shí)為減少軟件的更改機(jī)率，在選擇測(cè)試點(diǎn)和對(duì)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷時(shí)，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(cè)試文件提供。外部文件主要包括功能測(cè)試表、接線關(guān)系映射表和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表。每次測(cè)試前軟件讀取測(cè)試表的測(cè)試點(diǎn)和判斷依據(jù)等參數(shù)，再對(duì)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(cè)試表。這樣當(dāng)外部條件有變化時(shí)也無(wú)需更改軟件，擴(kuò)大了軟件的應(yīng)用范圍。

3.2 萬(wàn)用表計(jì)量模塊

由于該測(cè)試系統(tǒng)主要由萬(wàn)用表板卡進(jìn)行電阻、電壓等測(cè)量，而測(cè)試臺(tái)在正式交付使用前需要計(jì)量合格，因此在上位機(jī)軟件中添加萬(wàn)用表計(jì)量模塊，以供測(cè)試臺(tái)計(jì)量時(shí)使用。對(duì)萬(wàn)用表的計(jì)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(cè)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(cè)試模塊

在測(cè)試產(chǎn)品的未加電導(dǎo)通時(shí)，上位機(jī)軟件先讀入測(cè)試表中的一對(duì)測(cè)試點(diǎn)，并去接線關(guān)系映射表中查詢對(duì)應(yīng)的通道板上的繼電器編號(hào)，然后使之切換，調(diào)用萬(wàn)用表測(cè)得該測(cè)試點(diǎn)間的阻值，判斷是否合格，最后令之前動(dòng)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(jì)算時(shí)，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(cè)試模塊

靜態(tài)絕緣電阻測(cè)試的流程大體與未加電導(dǎo)通測(cè)試的一致，都是先讀取測(cè)試表模板，然后創(chuàng)建測(cè)試表格、查找通道、測(cè)試點(diǎn)接入、調(diào)用萬(wàn)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(cè)試模塊

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

3.6自動(dòng)綜合測(cè)試模塊

在產(chǎn)品需要進(jìn)行全部測(cè)試時(shí)，可以直接使用主界面上的一鍵自動(dòng)測(cè)試功能，便將以上測(cè)試模塊按順序執(zhí)行，并將測(cè)試結(jié)果生成報(bào)表存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)，中間過(guò)程無(wú)需人員值守。

4 結(jié)論

本測(cè)試系統(tǒng)能夠有效替代人工測(cè)試，測(cè)試時(shí)間大大縮短，提高了測(cè)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(cè)試中不確定的人為因素，提高了測(cè)試的可靠性。