基于虚拟仪器的电子式电能表线路板通用自动化测试系统.docVIP

介绍： ????旧的测试方法是采用万用表配合目测的方法测量电能表的电压、电流，而电能表的通讯测试则需要以逐一的方式进行，此种方法存在测试效率低、可靠性差、数据真实性差、生产周期长等问题，因此急需设计一种新的测试系统来进行改善。新的测试系统充分利用了NI公司的虚拟仪器平台，选择适当的硬件模块对各种输入、输出信号进行采集，利用LabVIEW图形化的开发环境，通过编程实现对测试过程和步骤进行自动化控制，对测量数据进行分析和自动判断，显著地提高了测试效率和可靠性，为工厂FIS系统的数据采集奠定了基础。 1．电子式电能表的测试需求和测试工作原理 某型号的电能表工作原理如下图1，电能表工作时，电压、电流信号经取样电路分别取样后，送入专用电能芯片进行处理，并转化为数字信号后由CPU进行计算，从而达到计量的目的。其中，计量过程中CPU通过RS485、红外接口与其他设备进行通讯与数据传输。 图1电能表工作原理 根据电能表的工作原理，对测试系统的基本要求如下： 1）? 提供多路直流稳压电源，进行多路交流信号的采集，为电能表提供工作电源、采样信号，并模拟电表运行； 2）? 通过红外、RS485通讯适配器对电能表通讯功能进行检测； 3）? 可采集电能表所有的工作电压； 4）? 可自动控制切换输入的测试信号； 5）? 完成以下停电测试内容： ?? 按键唤醒测试； ?? 红外唤醒测试； ?? 全失压电路检测； ?? 停电电池功耗测试（未上电、未唤醒前测试，要求唤醒与未唤醒时的功耗相差不差过200μA）； ?? 电路各测试点的电压值测试。 6）? 实现全部上电测试内容： ?? 计量功能是否正常测试（第一次上电无需任何设置，不需要初始化A/D芯片参数，能够计量电能的模块）； ?? 红外、RS485通讯功能测试； ?? 电路各测试点的电压值检测； ?? E2PROM、RTC是否正常工作检查。 7）? 电能表参数设置（功能可选，编程开关信号设计测试点）； 8）? 上电测试结果自动判断比较，输出比较结果，最后将结果保存在服务器上，可追溯电能表各个模块测试的历史数据； 9）? 系统采用灵活的测试方案设计，通过编程测试方案实现对不同产品任意功能测试。 ? ? ? 2．方案设计 1)????? 根据原有测试系统的情况，希望新的测试方案能达到以下效果： ???安全性：集成度高、自动化程度高，尽量减少人工干预； ???通用性：可适应不同型号的产品，减少重复开发工作； ???高效率：单板测试时间尽可能的短，以适应生产节拍要求； ???可靠性：对关键参数进行数据测试分析，提高直通率。 2)????? 软件网络运行模拟简图如图2所示。 图2软件网络运行模拟简图 通过测试要求分析，NI公司的虚拟仪器技术十分符合方案的要求，并且能够很好的达到方案预期的效果。可使项目快速量化。NI公司有着丰富的虚拟仪器测试、测量产品线，可以给我们提供很大的选择空间，LabVIEW是一个易学易用的开发平台，可以快速的制作出复杂、并行、有效，并且易于操作的测试系统。因此方案最终选择NI公司的虚拟仪器软硬件平台开发新的测试系统。 3)????? 总体方案设计如图3所示。 图3 总体方案框图 ◆通讯适配器模块：具有四个独立的通道，可同时对两路RS485、红外、RS232(PLC通讯)进行通讯测试，四个通信口的个数和顺序可以设定组合，通信协议可任意扩展，实现计算机与被测对象的读/写通信测试。 ◆被测计量信号加载模块： ? 提供三路交流电压信号源（0.7VAC，受控输出），三路交流电流信号源（20mA，受控输出）； ? 在夹具上安装合适的采样电阻后，直接为接入式（分流器）表计输入20mA的电流信号，从而产生电流采样的mv信号； ◆控制切换模块:利用板卡的工业数字I/O输出相应的信号，控制外部切换模块切换为被测板的状态，达到测试所需的要求； ◆系统电源配置模块：提供电表所需的电源（57V、100V、220V、380V，容量40VA供测试时选用）； ◆模拟信号采集测试： ? 目前工装只提供±10V电压信号测试，超过±10V的信号必须采用电阻分压降到10V以下，最后将采集的数据乘以一定的比例系数（可参考图6、图7、图8的设计）； ? 电池功耗测试。采用差分测电压的方式采集，电流在20mA～200mA时采用10Ω电阻，电流在20mA～200μA时采用100Ω电阻，电流在200μA以下时采用1KΩ电阻采样，其方式通过在电池测试点位置串接采样电阻，在电阻两端输入采样信号（可参考图8设计）。（注：电阻需选择误差小、温度变化影响小的精密电阻） 由于希望能够对多种型号产品线路板进行测试，我们设计了一种通用的测试针床底座，通过插座将底座和针床的信号连接起来，当测试其它型号的产品线路板板时，只需要更换相应的针床和调用相应的测试方案。