基于LabView的電氣控制盒測試臺的設計

張中前

摘 ?要：以LabView虛擬儀器作為上位機軟件開發平臺、CPLD可編程邏輯器件作為下位機電路控制器，為XX電氣控制盒設計了一種自動化測試系統。介紹了測試系統的原理、硬件和軟件的設計。該系統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。

關鍵詞：LabView;CPLD;自動化測試

0 引言

XX電氣控制盒裝配完成進行功能測試時，按要求需要測量絕緣電阻、未加電導通、二極管、瞬態抑制二極管、加電導通等項目。通常的做法是做一個測試工裝，將產品的所有測試點引出來，然后使用電源、萬用表、示波器根據測試要求連接到相應的測試點進行測量。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，當待測產品數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，易出現測量或記錄有誤的情況。因此，設計一種高效、自動化的測試系統就非常必要。

1 系統組成及原理

測試系統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，萬用表板卡和示波器模塊組成測量系統，通道板1～4負責切換選擇測試節點，電源模塊負責將220V交流電轉換成測試系統電路和待測產品可用的供電電源。

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

2系統硬件設計及通信協議

系統中除通道板外的硬件模塊均為已有模塊，無需設計。

2.1通道板繼電器驅動電路

通道板為產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，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據寫使能位，低8位做為通道板的繼電器選通地址位和數據位復用。通道板電路以CPLD作為譯碼器對16位地址數據譯碼鎖存，通過達林頓驅動芯片ULN2803驅動繼電器陣列，切換通道進行測試。

2.2上、下位機間通信協議

測試系統中有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。在驅動某個繼電器時，上位機先發送地址位，包括該繼電器所在通道板編號及繼電器分組編號;再發送數據位，將該繼電器所在位置1。下位機通道板收到指令后進行譯碼驅動。具體的通信協議和通信指令時序圖分別見表1和圖3。

3 上位機軟件設計

3.1 軟件流程

測試系統的上位機采用LabVIEW軟件實現對獲取數據的處理、顯示和存儲。為便于軟件的維護和升級，軟件的程序采用模塊化結構。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：未加電導通測試模塊、靜態絕緣電阻測試模塊、繼電器加電導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。當需要進行某項測試時，只需要點擊對應名稱的測試按鈕，即可進入二級測試界面，開始相應功能測試。

同時為減少軟件的更改機率，在選擇測試點和對獲取數據進行判斷時，軟件內部并不設定固定的參數，相關參數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、接線關系映射表和校準數據表。每次測試前軟件讀取測試表的測試點和判斷依據等參數，再對采集到的數據進行分析處理，并將處理結果返回給測試表。這樣當外部條件有變化時也無需更改軟件，擴大了軟件的應用范圍。

3.2 萬用表計量模塊

由于該測試系統主要由萬用表板卡進行電阻、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，同標準源比較做差后，將結果保存在校準數據表中，以供后續測試使用。程序流程如圖6所示，程序界面如圖7所示。

3.3未加電導通測試模塊

在測試產品的未加電導通時，上位機軟件先讀入測試表中的一對測試點，并去接線關系映射表中查詢對應的通道板上的繼電器編號，然后使之切換，調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位。

程序流程圖如圖8所示。在進行電阻計算時，需要用采集到的電阻值減去校準值得到最終結果。

3.4靜態絕緣電阻測試模塊

靜態絕緣電阻測試的流程大體與未加電導通測試的一致，都是先讀取測試表模板，然后創建測試表格、查找通道、測試點接入、調用萬用表、數據處理保存、系統復位。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

在產品需要進行全部測試時，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行，并將測試結果生成報表存儲在計算機，中間過程無需人員值守。

4 結論

本測試系統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，節省了人力成本。穩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。