基于嵌入式計(jì)算機(jī)的電氣產(chǎn)品測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊冉

摘要：針對(duì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)電氣產(chǎn)品的測(cè)試需求，基于嵌入式計(jì)算機(jī)平臺(tái)，研發(fā)了一套測(cè)試系統(tǒng)，并采用該系統(tǒng)對(duì)電氣產(chǎn)品性能進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)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(cè)試。

【關(guān)鍵詞】嵌入式計(jì)算機(jī) 電氣 測(cè)試系統(tǒng)

1 引言

電氣產(chǎn)品是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，電氣產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)及交付驗(yàn)收時(shí)，需要采用專(zhuān)用測(cè)試系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行檢測(cè)，本文對(duì)測(cè)試系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)功能進(jìn)行驗(yàn)證。

2 需求分析

根據(jù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)電氣產(chǎn)品功能，其測(cè)試系統(tǒng)需具備以下測(cè)試功能：

（1）自檢功能；

（2）電氣產(chǎn)品電路檢測(cè)功能；

（3）電氣產(chǎn)品穩(wěn)壓點(diǎn)檢測(cè)功能；

（4）電氣產(chǎn)品隔離電路檢測(cè)功能。

3 測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

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

3.1 主控制器設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)的主控制器采用倍福公司生產(chǎn)的CX1020嵌入式計(jì)算機(jī)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(cè)試系統(tǒng)測(cè)試需求對(duì)控制器進(jìn)行模塊化配置。

3.2 人機(jī)交互界面硬件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)的人機(jī)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(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)功能的對(duì)外展示，測(cè)試系統(tǒng)所有測(cè)試功能均可通過(guò)觸摸屏幕切換不同功能按鈕實(shí)現(xiàn)。

3.3 高精度測(cè)量控制模塊設(shè)計(jì)

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

3.4 電路設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊問(wèn)使用導(dǎo)線連接，主控制器和人機(jī)交互界而之問(wèn)的通訊通過(guò)網(wǎng)線實(shí)現(xiàn)，下而分別介紹測(cè)試系統(tǒng)各測(cè)試功能設(shè)計(jì)方案。

3.4.1 自檢電路設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)需要對(duì)內(nèi)部電源電壓進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)部包括四路直流電壓為測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)產(chǎn)品供電。四路信號(hào)通過(guò)信號(hào)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(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)換公式得到電源輸出電壓值。

3.4.2 電路檢測(cè)功能設(shè)計(jì)

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

3.4.3 穩(wěn)壓點(diǎn)檢測(cè)功能設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)需要對(duì)被測(cè)電氣產(chǎn)品調(diào)壓模塊完好性進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)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(diǎn)電壓值。

3.4.4 隔離電路檢測(cè)功能設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)需要對(duì)被測(cè)電氣產(chǎn)品隔離電路完好性進(jìn)行檢測(cè)。被測(cè)產(chǎn)品內(nèi)部配備了隔離變壓器，測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)主控制器的模擬量輸出模塊輸出電壓，通過(guò)頻壓轉(zhuǎn)換模塊變換為頻率信號(hào)輸入隔離變壓器，隔離變壓器輸出連接測(cè)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(shuō)明該隔離變壓器性能完好。

4 測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)所采用的軟件分為主控制器軟件和人機(jī)交互界而軟件兩部分。

4.1 主控制器軟件設(shè)計(jì)

主控制器軟件采用TwinCAT自動(dòng)化軟件、ST編程語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，使主控制器成為一個(gè)功能強(qiáng)大的PLC，并根據(jù)任務(wù)所需時(shí)問(wèn)周期不同，進(jìn)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(jī)交互界面軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)的人機(jī)交互界而軟件采用和泉顯示器專(zhuān)用編程軟件進(jìn)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(dòng)功能測(cè)試界而、調(diào)壓測(cè)試界而、隔離電路測(cè)試界而五部分。在系統(tǒng)主程序界而點(diǎn)擊按鈕即可進(jìn)入相應(yīng)子界而。5系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)論

測(cè)試系統(tǒng)完成研發(fā)后，使用該系統(tǒng)對(duì)20臺(tái)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)電氣產(chǎn)品進(jìn)行了性能檢測(cè)，20臺(tái)產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果均與產(chǎn)品出廠測(cè)試結(jié)果一致，證明本測(cè)試系統(tǒng)軟硬件匹配良好，對(duì)被測(cè)產(chǎn)品的性能測(cè)試完整、有效，圓滿(mǎn)完成了測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)工作，可應(yīng)用于相關(guān)電氣產(chǎn)品的性能檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)

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