基于LabVIEW的固體功率控制器檢測系統的測控技術

魏偉 王艷 劉紅寧

摘要：依據固體功率控制器的試驗條件，文章探討了研華工控機和STC15F2K60S2單片機結合檢測固體功率控制器的設計，上位機軟件采用圖形化編程語言LabVIEW，實現主機數據分析處理，下位機采用C語言編程，完成數據采集軟件設計。

關鍵詞：固體功率控制器;檢測;數據采集

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）02-0114-01

0 引言

固體功率控制器檢測系統是用于固體功率控制器（以下簡稱SSPC）性能參數檢測的專用自動化智能測試設備，SSPC是固態配電技術的核心器件，主要應用于飛機電源系統的二次配電管理、車載電源系統的二次配電管理、電機控制、火工品控制和檢測、火炮發控系統等軍用領域，是集繼電器轉換功能和斷路器的電路保護功能于一體的智能開關設備。本文主要介紹了基于LabVIEW的固體功率控制器檢測系統的測控技術，并在此基礎上研制出了以工業控制計算機和單片機為核心的SSPC檢測系統，測試SSPC的可靠性，以滿足和提高工業上對SSPC質量的要求。

1 檢測裝置的設計

1.1 檢測裝置硬件設計

測試系統由上位機（工控機）、下位機（單片機）、SSPC、負載電源、負載組合控制器、負載組成測試回路，由MAX1247BCPE模/數轉換電路等組成數據采樣電路，由下位機軟件完成數據采集，上位機完成數據分析處理和顯示。

下位機控制芯片型號采用STC15F2K60S2，外部晶振為22.1184 MHz，工作在1T模式。其主要特點為具有雙串行通訊接口。串口1實現串口程序下載及控制芯片與SSPC產品的數據通訊，使用R232Z轉CAN智能協議轉換器，其中R232串口波特率設置為115200bit/s，CAN總線波特率設置為500K bit/s。串口2實現控制芯片與上位機的數據通訊， 串口波特率設置為9600bit/s。

下位機主要包含SSPC的輸入接口、輸出接口、負載電阻接口、負載電源接口，下位機主要完成SSPC的各項電性能測試、數據采集、及上位機與SSPC之間的數據傳輸。負載組合控制器根據測試需求合理組合內接測試負載，滿足測試需求。

1.2 檢測裝置軟件設計

測試系統軟件分為上位機軟件和下位機軟件。其中上位機軟件采用LabVIEW開發環境，上位機界面包含SSPC狀態查詢界面及SSPC參數測試界面兩大部分。上位機包含現場測試控件、測試結果顯示，可實時監測SSPC各組輸出的各項測試結果及在線狀態，保存相應的測試結果。

下位機軟件完成SSPC各項參數的采集、存儲，并通過RS232接口發送給上位機處理。

1.3 主要技術指標及檢測項目

（1）系統具有6種規格SSPC測試輸入接口，可自動識別產品規格并測試。（2）工控機（上位機）：運行系統測試軟件，為測試系統的核心，完成人機交互功能、負責與下位機的通訊，顯示測試結果等。（3）下位機：負責與產品的通訊，完成各項功能測試的數據采集、處理，并將結果傳遞給上位機。（4）負載組合控制器：為被測品提供負載電阻，可通過程序進行控制。（5）偏置電流測量精度：±0.5%，電流測范圍：DC 0-1A。（6）輸出斷態漏電流、欠壓保護漏電流測量精度：±5%，測量范圍：DC 0-200uA。（7）瞬態漏電流測量精度：±0.5%，測量范圍：DC 0-500uA。（8）接通時間、斷開時間測量精度：±0.1%，測量范圍：100us-10ms。（9）輸出電壓降測量精度：±0.1%，分辨率：2.5mV;測量范圍：0-2.0V。（10）負載電流測量精度：±0.5%，測量范圍：0-125A。（11）負載電壓測量精度：±0.1%，測量范圍：0-300V。（12）可提供50V/120V/150V/180V/270V/500V瞬態工作電源，最大輸出電流為100mA，每組電源都由軟件控制輸出。（13）系統有短路保護，過流保護。（14）外接測試電源300Vd.c./150A，保護措施：過流、過溫、過載、短路。（15）內部測試（偏置電源）電源5Vd.c./1A。（16）具有良好的人機對話界面，方便、簡潔的參數設置及測試分析、統計功能。具有測試數據保存、打印功能。

根據當前固體功率控制器檢測裝置的發展趨勢，提高設備的通用性，固體功率控制器檢測裝置的檢測項目應包含：偏置電流、內部溫度監控、過熱保護狀態監控、接通時間、斷開時間、輸出電壓降、輸出漏電流、瞬態漏電流、負載電流、負載電壓、短路保護時間、欠壓保護狀態等;產品狀態信息查詢包含產品ID查詢、在線/離線狀態指示、接通/關斷狀態指示、短路保護狀態指示、負載電壓狀態指示、負載電流狀態指示等以增加其實用性能。

2 數據處理系統的軟件實現

2.1 上位機程序的功能要求

上位機軟件是固體功率控制器檢測系統的核心，它控制著整個試驗的進行，通過上位機軟件用戶可以向程序輸入試驗參數，而程序向用戶返回檢測數據結果，并和用戶進行信息交換。固體功率控制器檢測系統軟件主要完成的工作有：軟件的初始化、SSPC規格型號的選擇、試驗參數的設置、故障的檢測和報警以及實驗結果的報表打印等。

2.2 下位機程序的功能要求

下位機軟件是由Keil C平臺開發的C語言程序，單片機通過CAN總線控制SSPC的動作，通過采樣電路采集偏置電流、漏電流、電壓降等參數。采樣得到的數據通過RS-232總線發送給上位機，用戶通過上位機軟件可以得到檢測數據結果。

3 結語

總之，基于LabVIEW的固體功率控制器檢測系統的設計方案，己經過多臺設備的驗證并得到用戶好評，因其系統界面友好、操作簡單、維護方便、測量精度高、可擴展性強等優點，解決了SSPC人工檢測速度慢、不適合批量生產的缺點，具有較高的實際應用價值。

參考文獻

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Measurement and Control Technology of? Solid Power Controller Detection System Based on LabVIEW

WEI Wei， WANG Yan， LIU Hong-ning

（Shaanxi Qunli Electrician Limited Liability Company， Baoji? Shaanxi? 721300）

Abstract：According to the test conditions of solid power controller， The article discussed the design of Advantech industrial computer and STC15F2K60S2 single chip microcomputer to detect solid power controller， the upper computer software adopts the graphical programming language LabVIEW to realize the data analysis and processing of the host computer， the lower computer is programmed with C language to complete the design of data acquisition software.

Key words：solid power controller; detection; data acquisition