電子電力控制器測試平臺中OPC技術的應用

馬高育++肖俊潔++張鐵軍

摘要：研究電子電力控制器測試平臺具有重大意義，文章分析了OPC技術在其中的應用，首先簡單介紹了OPC技術，然后分析了電子電力控制器測試平臺的功能及原理，最后對通訊方案的設計和實現進行了探究。

關鍵詞：電子電力控制器；OPC技術；PLC

中圖分類號：TM761；TP273.5文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）20-0079-02

為適應時代的要求，汽車行業必將走向綠色環保的道路。在新能源汽車的研發中，混合了純電動汽車及動力汽車的核心零部件尤為關鍵，需準確采集各種數據，并對其性能進行嚴格測試。作為核心零部件之一，電子電力控制器具有很大的潛力，在當前備受關注，相應的測試平臺更是成了研究重點。其上位機負責與儀表儀器的通訊，下位機主要起控制作用。為提高兩者的互操作性，更好地實現實時數據交互，有必要引進OPC技術。

1OPC技術

該技術是以Windows為基礎操作平臺，以數據存取規范為核心，在DCOM、OLE等技術的基礎上發展起來的一套工業控制軟件接口標準，為應用程序提供的信息集成更加高效。利用OPC技術，系統可以一種標準的方式從服務器處采集有效信息，并向客戶應用程序傳送，其目的是加強工業控制中各個環節的互操作性。

2電子電力控制器測試平臺

PEU，即電子電力控制器，主要有逆變器及DC轉換器構成，多用作汽車電動機的驅動，并且起到為車載低壓電器供電的功能。在運行中，逆變器負責直流電壓的轉換，以轉換后的三相幅值與頻率可變的交流電壓驅動電機；轉換器則負責直流高壓與低壓的轉換，用于低壓電器供電。在汽車構造中，CAN總線將電子電力控制器和外部設備相連，外部設備發出指令，PEU接收后控制逆變器和轉換器運行，將外部設備所需的信息通過CAN傳遞。

PEU發揮著關鍵性作用，需根據實際狀況建立起相應的測試平臺，對其性能進行測試。考慮到可擴展性，多選擇模塊化設計，可分為6個模塊：①控制模塊；②測試工作臺；③負載線圈模塊；④高壓低壓測試模塊；⑤高低壓接觸器；⑥冷卻回路。控制模塊最為重要，包括CCS、PLC及IPC幾部分，CCS是模塊的核心，負責為電子電力控制器提供測試資源，然后向數據中心傳遞將測試結果；PLC采用的是西門子S7-300系列CPU314C-2DP。

該測試平臺的測試原理為：由CCS向IPC，即工控機發送測試指令；IPC接收后轉發至PLC，同時對指令加以分析，然后控制各類儀表儀器就緒；PLC接收并反饋信息后，IPC以此為依據展開測試工作。測試模塊將測試結果發送至CCS，并最終顯示在測試報告面板上。

此外，PLV在整個電氣控制系統中需對高低壓接觸器加以控制，因CPU自身集成的I/O點數不足，所以要適當擴展數字量輸入輸出模塊，在此選擇1塊32輸入點的SM321模模塊機1塊32輸出點的SM322模塊。測試時需采集高精度的測量指標，主要由YOKO GAWA橫河功率計負責。因為PLC中的CPU模塊自身集成的模擬量能夠達到測試要求，所以無需擴展。PLV采用以太網模塊CP343-1Lean，加快了數據的傳輸速度。

3通訊方案的實現

PEU測試平臺的上位機選擇VC2008作為編程軟件，以西門子S7-300PLC作為下位機PLC。上位機與下位機PLC通訊連接共同控制系統，關于二者的通訊方式，如果選擇自定義串行通訊協議，即通過串口將兩者連接，不但傳輸速度慢，而且抗干擾能力較差。所以在此處利用OPC技術實現兩者之間的通訊，借助OPC服務器和下位機PLC相連接。

3.1OPC服務器組態

安裝完SIMATIC NET和SIMATIC STEP7軟件，可開始OPC服務器的組態工作，分為以下4步：

①在Station configurator中配置PC站，找到配置界面打開，先后向一號槽和三號槽中添加OPC Server和IE General；然后點開屬性對話框，設置以太網接口參數；配置完后將其命名為“PEUOPC”。

②開展控制臺Configuration Console的配置，在Access Point設定窗口中將S7ONLINE指向PC internal，為PC站組態下載做準備。

③在SIMATIC Manager中插入一個PC站，然后打開硬件配置裝置界面，找到硬件目錄窗口，選擇與已經安裝的SIMATIC NET軟件版本相符的硬件插入到相應的插槽中，完成PLC站的建立。

④在NetPro配置界面選擇OPC Server，在連接表第一行插入新的連接，確認編譯沒有錯誤后，將組態下載到PC站。

3.2OPC通訊類程序的設計

OPC客戶端既能讀取由PLC向OPC服務器發送的數據，還能夠對OPC服務器進行寫操作，將數據傳入PLC。測試平臺采用C++編程語言，為了能夠將OPC客戶端嵌入測試平臺軟件，在此設計一個自定義類MyPLC，對OPC客戶端進行類封裝。

程序開頭需有#include"opc.h"以及#include"opc_i.c"等內容；數據讀取函數則依靠OPC庫函數中的同步讀取函數來實現：m_pIOPCSyncIO->Read（OPC_DS_DEVICE，ItemNum，pReadS-

erver，&pItemValue，&pErrors）。該函數在讀取函數值后，會將其存儲到pItemValue指針指向的存儲區，并返回讀取狀態；寫操作則是利用庫函數中的同步寫函數實現；另外，Exit（）對象釋放退出函數，將數據項和組先后移除，然后將已創建的OPC對象依次刪除。

3.3PLC通訊程序的實現

電子電力控制器測試平臺的通訊包括CAN通訊、串口通訊、GPIB通訊以及OPC網絡通訊等。由于通訊類型眾多，數據量大，容易出現互相干涉的現象，影響到通訊效果。所以，各個通訊模塊分別單獨使用線程與儀器進行數據交互。交互時，上位機通過項的屬性Quality來判斷讀寫是否成功。在讀寫同一個程序時，如果失敗10次以上，則系統會自動判斷此次讀寫失敗，并發出報警提示。PLC通訊程序需要實時采集有關數據信息，且系統狀態要得到及時更新，為達到這一目的，需對線程加以控制，確保其能夠不斷讀取OPC服務器的項。

4結語

OPC技術在電子電力控制器中的應用日益突出，使其測試平臺中的上位機和PLC之間實現了較好的通訊。實踐結果顯示，運用該技術的測試平臺性能穩定、運行良好，有利于將來的平臺擴展。因此，該技術值得推廣，在今后應加大此方面的研究力度。

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