魏偉 王艷 劉紅寧

摘要：依據(jù)固體功率控制器的試驗(yàn)條件，文章探討了研華工控機(jī)和STC15F2K60S2單片機(jī)結(jié)合檢測(cè)固體功率控制器的設(shè)計(jì)，上位機(jī)軟件采用圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW，實(shí)現(xiàn)主機(jī)數(shù)據(jù)分析處理，下位機(jī)采用C語(yǔ)言編程，完成數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：固體功率控制器;檢測(cè);數(shù)據(jù)采集

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）02-0114-01

0 引言

固體功率控制器檢測(cè)系統(tǒng)是用于固體功率控制器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)SSPC）性能參數(shù)檢測(cè)的專(zhuān)用自動(dòng)化智能測(cè)試設(shè)備，SSPC是固態(tài)配電技術(shù)的核心器件，主要應(yīng)用于飛機(jī)電源系統(tǒng)的二次配電管理、車(chē)載電源系統(tǒng)的二次配電管理、電機(jī)控制、火工品控制和檢測(cè)、火炮發(fā)控系統(tǒng)等軍用領(lǐng)域，是集繼電器轉(zhuǎn)換功能和斷路器的電路保護(hù)功能于一體的智能開(kāi)關(guān)設(shè)備。本文主要介紹了基于LabVIEW的固體功率控制器檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)控技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上研制出了以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和單片機(jī)為核心的SSPC檢測(cè)系統(tǒng)，測(cè)試SSPC的可靠性，以滿足和提高工業(yè)上對(duì)SSPC質(zhì)量的要求。

1 檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)

1.1 檢測(cè)裝置硬件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)由上位機(jī)（工控機(jī)）、下位機(jī)（單片機(jī)）、SSPC、負(fù)載電源、負(fù)載組合控制器、負(fù)載組成測(cè)試回路，由MAX1247BCPE模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路等組成數(shù)據(jù)采樣電路，由下位機(jī)軟件完成數(shù)據(jù)采集，上位機(jī)完成數(shù)據(jù)分析處理和顯示。

下位機(jī)控制芯片型號(hào)采用STC15F2K60S2，外部晶振為22.1184 MHz，工作在1T模式。其主要特點(diǎn)為具有雙串行通訊接口。串口1實(shí)現(xiàn)串口程序下載及控制芯片與SSPC產(chǎn)品的數(shù)據(jù)通訊，使用R232Z轉(zhuǎn)CAN智能協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其中R232串口波特率設(shè)置為115200bit/s，CAN總線波特率設(shè)置為500K bit/s。串口2實(shí)現(xiàn)控制芯片與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊， 串口波特率設(shè)置為9600bit/s。

下位機(jī)主要包含SSPC的輸入接口、輸出接口、負(fù)載電阻接口、負(fù)載電源接口，下位機(jī)主要完成SSPC的各項(xiàng)電性能測(cè)試、數(shù)據(jù)采集、及上位機(jī)與SSPC之間的數(shù)據(jù)傳輸。負(fù)載組合控制器根據(jù)測(cè)試需求合理組合內(nèi)接測(cè)試負(fù)載，滿足測(cè)試需求。

1.2 檢測(cè)裝置軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)軟件分為上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件。其中上位機(jī)軟件采用LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境，上位機(jī)界面包含SSPC狀態(tài)查詢界面及SSPC參數(shù)測(cè)試界面兩大部分。上位機(jī)包含現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試控件、測(cè)試結(jié)果顯示，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)SSPC各組輸出的各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果及在線狀態(tài)，保存相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果。

下位機(jī)軟件完成SSPC各項(xiàng)參數(shù)的采集、存儲(chǔ)，并通過(guò)RS232接口發(fā)送給上位機(jī)處理。

1.3 主要技術(shù)指標(biāo)及檢測(cè)項(xiàng)目

（1）系統(tǒng)具有6種規(guī)格SSPC測(cè)試輸入接口，可自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品規(guī)格并測(cè)試。（2）工控機(jī)（上位機(jī)）：運(yùn)行系統(tǒng)測(cè)試軟件，為測(cè)試系統(tǒng)的核心，完成人機(jī)交互功能、負(fù)責(zé)與下位機(jī)的通訊，顯示測(cè)試結(jié)果等。（3）下位機(jī)：負(fù)責(zé)與產(chǎn)品的通訊，完成各項(xiàng)功能測(cè)試的數(shù)據(jù)采集、處理，并將結(jié)果傳遞給上位機(jī)。（4）負(fù)載組合控制器：為被測(cè)品提供負(fù)載電阻，可通過(guò)程序進(jìn)行控制。（5）偏置電流測(cè)量精度：±0.5%，電流測(cè)范圍：DC 0-1A。（6）輸出斷態(tài)漏電流、欠壓保護(hù)漏電流測(cè)量精度：±5%，測(cè)量范圍：DC 0-200uA。（7）瞬態(tài)漏電流測(cè)量精度：±0.5%，測(cè)量范圍：DC 0-500uA。（8）接通時(shí)間、斷開(kāi)時(shí)間測(cè)量精度：±0.1%，測(cè)量范圍：100us-10ms。（9）輸出電壓降測(cè)量精度：±0.1%，分辨率：2.5mV;測(cè)量范圍：0-2.0V。（10）負(fù)載電流測(cè)量精度：±0.5%，測(cè)量范圍：0-125A。（11）負(fù)載電壓測(cè)量精度：±0.1%，測(cè)量范圍：0-300V。（12）可提供50V/120V/150V/180V/270V/500V瞬態(tài)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(tǒng)有短路保護(hù)，過(guò)流保護(hù)。（14）外接測(cè)試電源300Vd.c./150A，保護(hù)措施：過(guò)流、過(guò)溫、過(guò)載、短路。（15）內(nèi)部測(cè)試（偏置電源）電源5Vd.c./1A。（16）具有良好的人機(jī)對(duì)話界面，方便、簡(jiǎn)潔的參數(shù)設(shè)置及測(cè)試分析、統(tǒng)計(jì)功能。具有測(cè)試數(shù)據(jù)保存、打印功能。

根據(jù)當(dāng)前固體功率控制器檢測(cè)裝置的發(fā)展趨勢(shì)，提高設(shè)備的通用性，固體功率控制器檢測(cè)裝置的檢測(cè)項(xiàng)目應(yīng)包含：偏置電流、內(nèi)部溫度監(jiān)控、過(guò)熱保護(hù)狀態(tài)監(jiān)控、接通時(shí)間、斷開(kāi)時(shí)間、輸出電壓降、輸出漏電流、瞬態(tài)漏電流、負(fù)載電流、負(fù)載電壓、短路保護(hù)時(shí)間、欠壓保護(hù)狀態(tài)等;產(chǎn)品狀態(tài)信息查詢包含產(chǎn)品ID查詢、在線/離線狀態(tài)指示、接通/關(guān)斷狀態(tài)指示、短路保護(hù)狀態(tài)指示、負(fù)載電壓狀態(tài)指示、負(fù)載電流狀態(tài)指示等以增加其實(shí)用性能。

2 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

2.1 上位機(jī)程序的功能要求

上位機(jī)軟件是固體功率控制器檢測(cè)系統(tǒng)的核心，它控制著整個(gè)試驗(yàn)的進(jìn)行，通過(guò)上位機(jī)軟件用戶可以向程序輸入試驗(yàn)參數(shù)，而程序向用戶返回檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，并和用戶進(jìn)行信息交換。固體功率控制器檢測(cè)系統(tǒng)軟件主要完成的工作有：軟件的初始化、SSPC規(guī)格型號(hào)的選擇、試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置、故障的檢測(cè)和報(bào)警以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的報(bào)表打印等。

2.2 下位機(jī)程序的功能要求

下位機(jī)軟件是由Keil C平臺(tái)開(kāi)發(fā)的C語(yǔ)言程序，單片機(jī)通過(guò)CAN總線控制SSPC的動(dòng)作，通過(guò)采樣電路采集偏置電流、漏電流、電壓降等參數(shù)。采樣得到的數(shù)據(jù)通過(guò)RS-232總線發(fā)送給上位機(jī)，用戶通過(guò)上位機(jī)軟件可以得到檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，基于LabVIEW的固體功率控制器檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，己經(jīng)過(guò)多臺(tái)設(shè)備的驗(yàn)證并得到用戶好評(píng)，因其系統(tǒng)界面友好、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、測(cè)量精度高、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，解決了SSPC人工檢測(cè)速度慢、不適合批量生產(chǎn)的缺點(diǎn)，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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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