基于嵌入式計算機的電氣產品測試系統的設計與實現

楊冉

摘要：針對渦輪發動機電氣產品的測試需求，基于嵌入式計算機平臺，研發了一套測試系統，并采用該系統對電氣產品性能進行了檢測，檢測結果表明，系統功能完整、工作可靠，可應用于相關電氣產品的性能測試。

【關鍵詞】嵌入式計算機 電氣 測試系統

1 引言

電氣產品是渦輪發動機的重要組成部分，電氣產品出廠檢驗及交付驗收時，需要采用專用測試系統對產品性能進行檢測，本文對測試系統軟硬件進行設計并通過試驗對測試系統功能進行驗證。

2 需求分析

根據渦輪發動機電氣產品功能，其測試系統需具備以下測試功能：

（1）自檢功能；

（2）電氣產品電路檢測功能；

（3）電氣產品穩壓點檢測功能；

（4）電氣產品隔離電路檢測功能。

3 測試系統硬件設計

測試系統硬件原理框圖如圖1所示，其原理如下：測試系統主控制器與人機交互界而之問通過Modbus通訊協議交換數據，主控制器的輸出模塊控制測試系統內部的繼電器吸合，對被測產品發出相應測試信號。被測產品輸出的模擬量信號經測試系統內部信號調理模塊變換為標準電壓信號后，通過主控制器的輸入模塊進行采集。測試系統中的電源為測試系統和被測產品供電。

3.1 主控制器設計

測試系統的主控制器采用倍福公司生產的CX1020嵌入式計算機系統，該系統配備有1GHz的CUP，結合了工業PC和硬件PLC環境，適用于中等規模的控制任務，并可根據測試系統測試需求對控制器進行模塊化配置。

3.2 人機交互界面硬件設計

測試系統的人機交互界而采用和泉公司生產的10.1寸可編程觸摸屏，該觸摸屏實現了測試系統功能的對外展示，測試系統所有測試功能均可通過觸摸屏幕切換不同功能按鈕實現。

3.3 高精度測量控制模塊設計

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

3.4 電路設計

測試系統采用模塊化設計，各模塊問使用導線連接，主控制器和人機交互界而之問的通訊通過網線實現，下而分別介紹測試系統各測試功能設計方案。

3.4.1 自檢電路設計

測試系統需要對內部電源電壓進行測試。測試系統內部包括四路直流電壓為測試系統和被測產品供電。四路信號通過信號調理模塊變換為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，通過轉換公式得到電源輸出電壓值。

3.4.2 電路檢測功能設計

測試系統需要對被測電氣產品自檢電路、起動控制時序電路，轉速電路完好性進行檢測。測試系統通過主控制器的數字量輸出模塊輸出高電平控制被測產品內部不同繼電器吸合，發出相應信號，如被測產品電路正常，則返回相應電流、電壓和數字量信號，經測試系統信號調理模塊變換為標準信號后由主控制器相應模塊進行采集。

3.4.3 穩壓點檢測功能設計

測試系統需要對被測電氣產品調壓模塊完好性進行檢測。測試系統通過主控制器的模擬量輸出模塊輸出OV- 5v直流電壓，控制可調電源調壓，由主控制器采集穩壓點電壓值。

3.4.4 隔離電路檢測功能設計

測試系統需要對被測電氣產品隔離電路完好性進行檢測。被測產品內部配備了隔離變壓器，測試系統通過主控制器的模擬量輸出模塊輸出電壓，通過頻壓轉換模塊變換為頻率信號輸入隔離變壓器，隔離變壓器輸出連接測試系統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，則說明該隔離變壓器性能完好。

4 測試系統軟件設計

測試系統所采用的軟件分為主控制器軟件和人機交互界而軟件兩部分。

4.1 主控制器軟件設計

主控制器軟件采用TwinCAT自動化軟件、ST編程語言進行編寫，使主控制器成為一個功能強大的PLC，并根據任務所需時問周期不同，進行多任務操作。主控制器程序結構圖如圖2。

4.2 人機交互界面軟件設計

測試系統的人機交互界而軟件采用和泉顯示器專用編程軟件進行編程，根據圖2程序結構需求，共分為系統主界而、系統自檢界而、起動功能測試界而、調壓測試界而、隔離電路測試界而五部分。在系統主程序界而點擊按鈕即可進入相應子界而。5系統測試及結論

測試系統完成研發后，使用該系統對20臺渦輪發動機電氣產品進行了性能檢測，20臺產品的測試結果均與產品出廠測試結果一致，證明本測試系統軟硬件匹配良好，對被測產品的性能測試完整、有效，圓滿完成了測試系統的設計與研發工作，可應用于相關電氣產品的性能檢測。

參考文獻

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