制导航空炸弹电控装置测试系统设计

王 贺，朱智平，王贵腾，冯 斌，王鸿睿，杨庆国

(湖南云箭集团有限公司，湖南 长沙 410100)

制导航空炸弹电控装置测试系统设计

王 贺，朱智平，王贵腾，冯 斌，王鸿睿，杨庆国

(湖南云箭集团有限公司，湖南 长沙410100)

为实现对制导航空炸弹电控装置的自动测试，提出了一种基于LabVIEW和PLC的电控装置测试系统设计方案。该测试系统硬件主要由PLC及其外围调理电路组成，能够执行测控软件的测试指令和回告测试结果。计算机测控软件采用LabVIEW进行编程，能够控制硬件进行自动或单步测试，并实时显示结果与存档。实际应用表明，该测试系统操作简便、测试结果正确、故障定位准确，达到设计要求。

电控装置；测试系统；LabVIEW；PLC

0 引言

电气系统是制导航空炸弹的重要组成系统之一，电控装置是电气系统的核心设备[1]。电控装置的主要功能包括为各用电设备转换、输送电能以及实现信号连接。电控装置能否可靠地工作直接关系到各种电气指令能否被正确响应，从而影响炸弹控制系统性能。

目前，对炸弹电控装置的测试主要基于万用表、示波器等测试平台，整个测试过程由人工手动控制。这种人工测试方式劳动强度大、工作效率低、对测试人员要求较高、无法自动生成测试结果以存档分析，不适于批量测试。为了解决上述问题，有必要研制一种电控装置测试系统，具有自动化程度高、人机界面友好、可靠性高、操作简便等特点。

LabVIEW操作简单、开发快捷灵活,具有强大的数据处理、转换和存储能力，在航空、汽车、通信和过程控制等领域应用普遍[2-3]。PLC由于具有使用方便、编程简单、可靠性高以及抗干扰能力强等优点而广泛应用于工业控制领域[4]。因此，在需求分析的基础上，本文提出并设计了一种基于LabVIEW和PLC的电控装置测试系统设计方案。

1 总体设计

1.1测试需求分析

电控装置按其信号处理方式包含三项主要功能：电源转换、电源通断控制和信号连接。

电源转换是指电控装置将输入的一次电源通过电源转换模块输出为二次电源；电源通断控制是指电控装置接收外部控制指令，通过继电器及其联锁，控制其为弹上其他设备供电电源的通断；信号连接是指信号从电连接器引脚进入，在电控装置内未作任何处理，直接从电连接器引脚引出的直连导线。

根据电控装置的功能，确定测试系统的测试需求为：

(1)短路测试。测试无直连关系的电连接器引脚之间是否存在短路现象。

(2)汇流条测试。系统上电后，电源及其电线汇流条带电，通过测试电连接器各一次电源引脚的电压，判断是否与汇流条连接，并测试电连接器各二次电源引脚的电压，判断电源模块是否正常。

(3)导通测试。测试在电控装置内未作任何处理的直连导线是否导通。

(4)继电器功能测试。测试单个继电器是否正常。

(5)继电器联锁测试。测试继电器联锁功能是否正常。

1.2总体方案

测试系统基于LabVIEW和PLC的架构，其组成结构如图1所示。测试计算机的测控软件采用LabVIEW编写，通过RS485发出测试指令到PLC，PLC产生控制信号并经调理电路后，将测试输入激励送到电控装置；之后，调理电路将采集到的电控装置输出响应处理后送至PLC，PLC处理并将测试数据发送至测试计算机，由测控软件完成结果的显示与存档。

图1 电控装置测试系统组成框图

2 系统硬件设计

测试系统硬件主要由PLC、调理电路和电源模块等组成。

2.1PLC选型

PLC选用西门子S7- 226，该PLC集成24输入/16输出数字量I/O，可连接7个I/O扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O或35路模拟量I/O；具有13 KB程序和数据存储空间；具有RS485通信接口，可用于本系统的设计。

2.2调理电路

调理电路主要由输入和输出模拟开关电路、ADC电路、继电器驱动电路组成。

虽然PLC的数字量输入和输出端口数量可以扩展，但电控装置接口引脚数目众多，故须采取多路复用的模式，从而完成PLC的测试激励点和响应点编码信号的译码工作。输入和输出模拟开关电路由锁存电路和多路复用开关电路构成，锁存器采用HD74LS373，多路复用开关采用DG406[5-7]。

PLC对电控装置接口所有的引脚编码。输出模拟开关电路原理如图2所示。在对电控装置接口某引脚进行短路和导通测试时，PLC输出6位激励编码信号AB0～AB5至锁存器U1，U1锁存输出AW0～AW5。其中，AW0～AW3作为地址总线输出至多路复用开关U3、U4、U5，用于选择激励引脚；AW4、AW5作为片选总线，经U2多路复用后，分别输出至多路复用开关U3、U4、U5。由此，通过PLC的6位编码信号，完成电控装置的短路和导通测试激励地址编码，将输入激励电压+5 V分时输出至电控装置接口引脚。

输入模拟开关电路原理如图3所示。在PLC输出激励编码信号后，PLC输出激励锁存信号LAO，将激励编码锁存。之后，PLC输出7位响应编码信号AB0～AB6至锁存器U11，U11锁存输出AR0～AR6。其中，AR0～AR3作为地址总线输出至多路复用开关U13～U18，用于选择响应引脚，并将响应引脚的信号输出至D1～D5；AR4～AR6作为地址总线输出至多路复用开关U12，用于选择D1～D5中的某一路输出CurData，供ADC采样。至此，PLC的7位编码信号完成了电控装置的短路和导通测试响应地址编码，之后将各接口引脚的响应信号输出至ADC采样。

短路、导通测试以及电控装置内部包含的DC-DC模块需要对电压进行AD采样。ADC电路采集测试响应点的电压并传输至PLC数字量输入端口。ADC选用通用8位ADC0809芯片。ADC0809可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路输入模拟量信号中的1路进行AD转换。采样频率为500 kHz。由于PLC的电平为24 V，ADC的输出电平为5 V，需进行电平转换。采用光耦TLP521进行隔离转换，具备良好的抗干扰能力。ADC电路原理如图4所示。

由于多路复用开关的输出电压无法直接驱动电控装置内的继电器线圈，继电器的测试需要继电器驱动电路。继电器驱动电路仍采用光耦TLP521隔离驱动[8-10]。

2.3电源模块

电源模块选用成熟的工业级模块，用以输出+24 V、±15 V和5 V直流电压，分别为PLC和继电器驱动电路、ADC电路和输入输出模拟开关电路供电。

3 系统软件设计

3.1PLC软件设计

PLC编程使用S7-200配套的STEP 7进行程序设计，PLC软件流程图如图5所示。PLC与测试计算机之间通过RS485进行通信[11]。

测试分为自动测试和单步测试。自动测试是指一次对电控装置进行全部内容的测试。单步测试是指针对重点关注的电控装置导通关系、继电器等进行单独测试，以便快速确认该测试内容是否正常。

在PLC初始化完成后，开始接收测试计算机下发的测试指令：若为自动测试，则回告确认指令后进行自动测试；若为单步测试，则回告确认指令后进行单步测试。自动或单步测试每完成一条基本测试项目后，将数据发送至测试计算机，待收到测试计算机回告的确认指令后，再判断测试是否已经完成。对于自动测试，电控装置的所有基本测试项目全部完成后，即认为测试完成；而对于单步测试，完成单步测试后返回，重新接受测试指令。

3.2测控软件设计

测试计算机的测控软件采用LabVIEW图形化编程语言编写，包含4个标签页，分别为自动测试、单步测试、测试日志和系统配置。

图2 输出模拟开关电路图

自动测试标签页主要包含测试报表、阶段显示、测试计时、状态显示、测试进度以及控制按钮等。

单步测试标签页主要包含测试结果、测试项选择、以及单步控制按钮等。

测试日志标签页主要包含了以往测试记录及其报表，方便查询与打印[12]。

系统配置标签页主要包含通信端口配置及帮助文档。

测控软件流程如图6所示。测试系统上电初始化完成后，测控软件发送测试指令，PLC收到指令后回告确认数据，测控软件进入等待接收数据状态。若收到数据，则测控软件进行状态显示，并回告数据已接收；若等待一段时间未收到数据，则请求再次发送。

图3 输入模拟开关电路图

图5 PLC软件流程图

图4 ADC电路图

4 测试结果

为了验证测试系统设计的正确性，对

图6 测控软件流程图

电控装置测试系统进行了相关的测试。自动测试启动后，测试软件能够快速、自动完成测试，并显示详细测试结果。单步测试时，在选定测试点范围、测试点和测试条件后，测试软件能够单独测试该测试点并显示测试结果。

通过上述项目的测试与检查，测试系统能够快速、准确地完成电控装置的功能测试，对有故障的测试点能够准确定位，并生成相关的测试报表。实际应用表明：电控装置测试系统测试快速准确、稳定可靠，达到设计要求。

5 结论

基于LabVIEW和PLC的制导航空炸弹电控装置测试系统能够快速、准确地完成电控装置的功能测试，提高了测试效率，降低了人工成本。电控装置测试系统满足设计要求。

[1] 丁栋威,林山. 新型弹箭载电控装置的研制[J]. 电讯技术,2013,53(7):957-960.

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[7] 黄安康,任秉银,崔贤玉. 线缆自动测试系统中程控矩阵开关设计[J]. 计算机测量与控制,2014,22(12):4043-4045.

[8] 王益,王彦蕾,高光波,等. 继电器盒自动测试设备研究[J].新技术新仪器, 2015,35(5):44-48.

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[11] 余中正,武玉,夏永胜,等.基于自由口模式的S7-200 PLC与上位机的通信[J].微型机与应用,2011,30(13):42-44.

[12] 曲海山,龚明,冯云.基于LabVIEW的Word报表生成方法[J]. 制导与引信, 2013,34(1):54-58.

2017-04-24)

王贺(1985-)，男，硕士，工程师，主要研究方向：控制装备研发。

朱智平(1977-)，男，博士，高级工程师，主要研究方向：控制装备研发。

王贵腾(1982-)，男，本科，工程师，主要研究方向：控制装备研发。

Design of distributor test system for guided air bomb

Wang He, Zhu Zhiping, Wang Guiteng, Feng Bin, Wang Hongrui, Yang Qingguo

(Hunan Vanguard Group Co., Ltd., Changsha 410100, China)

In order to realize the automatic test of the distributor of guided air bomb, a test system based on LabVIEW and PLC is designed. The test system hardware is mainly composed of PLC and its conditioning circuit, which can execute test instructions from measurement and control software, and report test results. The measurement and control software adopts LabVIEW as development environment, which can control the hardware to automatic or single-step testing, and display and archive test results in read time. Practical application shows that the test system has excellent performance, and achieves the design requirement.

distributor; test system; LabVIEW; PLC

TP304

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.22.013

王贺，朱智平，王贵腾，等.制导航空炸弹电控装置测试系统设计J.微型机与应用，2017,36(22)：45-48,52.