基于LabVIEW的固体功率控制器检测系统的测控技术

魏伟 王艳 刘红宁

摘要：依据固体功率控制器的试验条件，文章探讨了研华工控机和STC15F2K60S2单片机结合检测固体功率控制器的设计，上位机软件采用图形化编程语言LabVIEW，实现主机数据分析处理，下位机采用C语言编程，完成数据采集软件设计。

关键词：固体功率控制器;检测;数据采集

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）02-0114-01

0 引言

固体功率控制器检测系统是用于固体功率控制器（以下简称SSPC）性能参数检测的专用自动化智能测试设备，SSPC是固态配电技术的核心器件，主要应用于飞机电源系统的二次配电管理、车载电源系统的二次配电管理、电机控制、火工品控制和检测、火炮发控系统等军用领域，是集继电器转换功能和断路器的电路保护功能于一体的智能开关设备。本文主要介绍了基于LabVIEW的固体功率控制器检测系统的测控技术，并在此基础上研制出了以工业控制计算机和单片机为核心的SSPC检测系统，测试SSPC的可靠性，以满足和提高工业上对SSPC质量的要求。

1 检测装置的设计

1.1 检测装置硬件设计

测试系统由上位机（工控机）、下位机（单片机）、SSPC、負载电源、负载组合控制器、负载组成测试回路，由MAX1247BCPE模/数转换电路等组成数据采样电路，由下位机软件完成数据采集，上位机完成数据分析处理和显示。

下位机控制芯片型号采用STC15F2K60S2，外部晶振为22.1184 MHz，工作在1T模式。其主要特点为具有双串行通讯接口。串口1实现串口程序下载及控制芯片与SSPC产品的数据通讯，使用R232Z转CAN智能协议转换器，其中R232串口波特率设置为115200bit/s，CAN总线波特率设置为500K bit/s。串口2实现控制芯片与上位机的数据通讯， 串口波特率设置为9600bit/s。

下位机主要包含SSPC的输入接口、输出接口、负载电阻接口、负载电源接口，下位机主要完成SSPC的各项电性能测试、数据采集、及上位机与SSPC之间的数据传输。负载组合控制器根据测试需求合理组合内接测试负载，满足测试需求。

1.2 检测装置软件设计

测试系统软件分为上位机软件和下位机软件。其中上位机软件采用LabVIEW开发环境，上位机界面包含SSPC状态查询界面及SSPC参数测试界面两大部分。上位机包含现场测试控件、测试结果显示，可实时监测SSPC各组输出的各项测试结果及在线状态，保存相应的测试结果。

下位机软件完成SSPC各项参数的采集、存储，并通过RS232接口发送给上位机处理。

1.3 主要技术指标及检测项目

（1）系统具有6种规格SSPC测试输入接口，可自动识别产品规格并测试。（2）工控机（上位机）：运行系统测试软件，为测试系统的核心，完成人机交互功能、负责与下位机的通讯，显示测试结果等。（3）下位机：负责与产品的通讯，完成各项功能测试的数据采集、处理，并将结果传递给上位机。（4）负载组合控制器：为被测品提供负载电阻，可通过程序进行控制。（5）偏置电流测量精度：±0.5%，电流测范围：DC 0-1A。（6）输出断态漏电流、欠压保护漏电流测量精度：±5%，测量范围：DC 0-200uA。（7）瞬态漏电流测量精度：±0.5%，测量范围：DC 0-500uA。（8）接通时间、断开时间测量精度：±0.1%，测量范围：100us-10ms。（9）输出电压降测量精度：±0.1%，分辨率：2.5mV;测量范围：0-2.0V。（10）负载电流测量精度：±0.5%，测量范围：0-125A。（11）负载电压测量精度：±0.1%，测量范围：0-300V。（12）可提供50V/120V/150V/180V/270V/500V瞬态工作电源，最大输出电流为100mA，每组电源都由软件控制输出。（13）系统有短路保护，过流保护。（14）外接测试电源300Vd.c./150A，保护措施：过流、过温、过载、短路。（15）内部测试（偏置电源）电源5Vd.c./1A。（16）具有良好的人机对话界面，方便、简洁的参数设置及测试分析、统计功能。具有测试数据保存、打印功能。

根据当前固体功率控制器检测装置的发展趋势，提高设备的通用性，固体功率控制器检测装置的检测项目应包含：偏置电流、内部温度监控、过热保护状态监控、接通时间、断开时间、输出电压降、输出漏电流、瞬态漏电流、负载电流、负载电压、短路保护时间、欠压保护状态等;产品状态信息查询包含产品ID查询、在线/离线状态指示、接通/关断状态指示、短路保护状态指示、负载电压状态指示、负载电流状态指示等以增加其实用性能。

2 数据处理系统的软件实现

2.1 上位机程序的功能要求

上位机软件是固体功率控制器检测系统的核心，它控制着整个试验的进行，通过上位机软件用户可以向程序输入试验参数，而程序向用户返回检测数据结果，并和用户进行信息交换。固体功率控制器检测系统软件主要完成的工作有：软件的初始化、SSPC规格型号的选择、试验参数的设置、故障的检测和报警以及实验结果的报表打印等。

2.2 下位机程序的功能要求

下位机软件是由Keil C平台开发的C语言程序，单片机通过CAN总线控制SSPC的动作，通过采样电路采集偏置电流、漏电流、电压降等参数。采样得到的数据通过RS-232总线发送给上位机，用户通过上位机软件可以得到检测数据结果。

3 结语

总之，基于LabVIEW的固体功率控制器检测系统的设计方案，己经过多台设备的验证并得到用户好评，因其系统界面友好、操作简单、维护方便、测量精度高、可扩展性强等优点，解决了SSPC人工检测速度慢、不适合批量生产的缺点，具有较高的实际应用价值。

參考文献

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[2] 王建群，南京瑞，孙逢春，等.基于LabVIEW的数据采集系统的实现[J].计算机工程与应用，2003（21）：122-125.

[3] 陈敏，汤晓安.虚拟仪器开发环境LabVIEW及其数据采集[J].计算机工程与设计，2001（5）：61-63.

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