１概述 　　

        工業(yè)控制器作為工業(yè)監(jiān)測控制的關(guān)鍵設(shè)備，其應(yīng)用越來越廣泛，然而其使用前的測試還　停留在人工測試階段，采用人工測試存在測試時間長、不夠精確等缺點。本文作者在Ｗｉｎｄｏｗ　ｓ?。梗赶麻_發(fā)的基于ＰＣ機工業(yè)控制器測試系統(tǒng)，實現(xiàn)了帶ＲＳ２３２通訊接口工業(yè)控制器模擬量精度的自動校驗和開關(guān)量信號的自動測試。該測試系統(tǒng)的開發(fā)為工業(yè)控制器的測試提供了一種快速、準確、可靠的自動測試工具。

２ 測試系統(tǒng)組成及原理 　　

為使測試系統(tǒng)有良好的用戶界面，縮短開發(fā)周期，測試系統(tǒng)采用了現(xiàn)成ＰＣ機加上自行設(shè)計　的ＩＳＡ　總線Ｉ／Ｏ測試板卡的設(shè)計方案，其核心是一個基于ＩＳＡ總線測試板卡的數(shù)據(jù)采集與控制　系統(tǒng)。測試系統(tǒng)由ＰＣ機主板、ＩＳＡ總線測試板卡、鼠標、顯示器、打印機和相應(yīng)的測試軟件　組成，參見圖１，測試板卡信號輸出端（ＡＯ，ＤＯ）和控制器的信號輸入端（ＡＩ，ＤＩ）連接　，測試板卡信號輸入端（ＡＩ，ＤＩ）和控制器的信號輸出端（ＡＯ，ＤＯ）連接，ＰＣ機的ＲＳ２３２串　口和被測控制器的ＲＳ２３２串口相連，形成若干閉環(huán)測試回路。

當(dāng)測試控制器的ＡＩ通道時，通過測試板卡的ＡＯ通道向被測試控制器發(fā)出測試激勵信號（給　定值），經(jīng)Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換送到控制器ＡＩ通道，再進行Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換，所得實測值從串口返回ＰＣ機，和相應(yīng)給定值進行比較，得出該測試點測量精度；控制器ＡＯ通道的測試是先通過串口發(fā)給定值到控制器模擬輸出通道，通過測試板卡的ＡＩ通道采集實測值，計算該點測量精度。開關(guān)量的測試與之類似，將給定邏輯值和實測邏輯值進行比較即可。 　　

３ 測試板卡框圖及簡介 　　

測試板卡框圖見圖２，測試板卡由模擬輸入通道、模擬輸出通道，開關(guān)量信號的　輸入和輸出以及接口電　路組成，模擬輸入通道包括了模擬信號電流／電壓轉(zhuǎn)換電路、多路?！M開關(guān)、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換部分　，模擬輸出通道包括了多路Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器、恒流源電路和輸出信號轉(zhuǎn)接　電路。板卡共有８路模擬量輸入、１４路模擬量輸出和８路開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入輸　出信號為４￣２０　ｍＡ電流，模擬量輸入的測量精度為０１２５　‰，模擬量輸出的測量精度為?。蔼保怠?permil;。開關(guān)量輸入信號為無源觸點或ＴＴＬ電平輸入，開關(guān)量輸出信號為ＴＴＬ電平輸出，足　以滿足工業(yè)監(jiān)控器的精度測試和電氣連接要求?！—おお?/p>

４．１系統(tǒng)精度 　　

系統(tǒng)精度是指模擬輸入、輸出通道的精度，在設(shè)計中從７個方面進行了考慮。

（１）采用低溫漂系數(shù)精密電阻取樣 　　

取樣電阻將模擬量輸入信號０－２０ｍＡ變換成０－２Ｖ電平信號，選用０．２　‰低溫漂系數(shù)的精密電阻，以保證取樣精度。

（２）模擬濾波 　　

模擬量輸入信號經(jīng)ＲＣ低頻、高頻濾波，濾除高頻噪聲和低頻噪聲。

（３）采用４１／２位雙積分Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器ＩＣＬ７１３５ 　　

雙積分式Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器測量的是輸入電壓在積分時間間隔內(nèi)的平均值，能有效地抑　制工頻干擾，其轉(zhuǎn)換精度較高。

Ａ／Ｄ芯片外圍電路也是影響Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換精度的因素。為保證轉(zhuǎn)換精度，除了采用高精度　基準參考源，其正負工作電源必須穩(wěn)壓；為減少ＩＣＬ７１３５在積分轉(zhuǎn)換階段的非線性　，Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換時鐘頻率應(yīng)限制在１６６?。耄龋鷥?nèi)，取信號積分周期為工作電源周期的整數(shù)倍。

（４）模擬量的輸出傳輸采用電流形式 　　

采用電流傳輸能消除傳輸電阻壓降對精度的影響，且電流傳輸時兩線間呈低阻，使外界干擾對傳輸線的作用減小。

（５）選用分辨率為１３位的Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器ＭＡＸ５４７ 　　

ＭＡＸ５４７為ＭＡＸＩＭ公司的并行八通道電壓輸出Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器，具有集成度高，滿１３位有效　、每路帶雙緩沖輸入鎖存器等特點。由于芯片Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換電路通過“Ｒ－２Ｒ”梯形網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)　，基準參考電壓輸入端的負載變化范圍達１０倍，需選擇負載調(diào)整率小的基準參考源，為消除Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換的互相影響，ＩＣＬ７１３５和ＭＡＸ５４７基準參考源分別進行了配置　。

（６）采用自行設(shè)計的高穩(wěn)定性恒流源電路 　　

恒流源電路如圖３所示，前級電路將ＭＡＸ５４７輸出電壓值＋２５?。洲D(zhuǎn)換成與后級電路輸出電　流４－２０?。恚联删€性比例的電壓值，且具備調(diào)零、調(diào)滿量程功能。后級電路起信號轉(zhuǎn)換、恒流驅(qū)動作用，即將前級輸出電壓變換成電流輸出，并保證輸出電流信號不隨外加負　載改變而變化。為保證精度，恒流電阻Ｒ１３選用了低溫漂系數(shù)精密電阻。

（７）接地 　　

為使數(shù)字電路中數(shù)字負載的噪聲耦合到模擬電路的誤差最小，將模擬地與數(shù)字地分開接，模擬地僅在一點和數(shù)字地相連，使得數(shù)字部分的電流不會流到模擬回路中去。 　　

４．２抗干擾措施測試 　　

系統(tǒng)位于實驗室環(huán)境中，且和被測控制器近距離連接，主要干擾源是電源系統(tǒng)。所采取的措施有：在每組電源輸入端加入高、低頻濾波，對每個芯片電源加對地濾波，大大地降低了各芯片間的串?dāng)_；板內(nèi)電源線、地線加粗、地線敷銅，從而減少接地參考點隨電流的變化。

４．３Ｉ／Ｏ地址沖突的解決 　　

測試板卡Ｉ／Ｏ端口編址方式為Ｉ／Ｏ端口單獨編址，該方式下Ｉ／Ｏ端口地址與存儲單元地　址　重疊，需用指令來區(qū)別是對存儲器操作還是對Ｉ／Ｏ地址操作。因此，板卡的端口地址譯碼電　路應(yīng)同時加Ｉ／Ｏ讀（或Ｉ／Ｏ寫）指令和表示ＤＭＡ操作正在進行的ＡＥＮ之反向信號來限定，當(dāng)ＣＰＵ　或ＤＭＡ訪問存儲器時，端口地址譯碼電路的輸出就不可能有效。

４．４總線驅(qū)動 　　

測試板卡板內(nèi)總線驅(qū)動是必須的，在板內(nèi)加雙向數(shù)據(jù)總線驅(qū)動，既可避免發(fā)生數(shù)據(jù)總　線競爭，又能減輕系統(tǒng)總線負擔(dān)。而板內(nèi)地址可不加驅(qū)動，因為板內(nèi)地址驅(qū)動為單向驅(qū)動，　地址信號對系統(tǒng)總線構(gòu)成的負載不會造成系統(tǒng)工作不正常。

５軟件設(shè)計 　　

試系統(tǒng)在Ｗｉｎｄｏｗ?。梗覆僮飨到y(tǒng)下開發(fā)，測試軟件用基于控件對象可視化編程的Ｖｉｓｕａ　ｌ?。拢幔螅椋恪。叮熬幹?，測試數(shù)據(jù)存儲管理選用了Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ?。粒悖悖澹螅蟆。罚啊?。整個系統(tǒng)具備自動、手動測試功能，自動測試方式自動完成被測控制器所有通道測試，手動測試方式測試任意單項、任意通道?？纱鎯?、顯示、打印當(dāng)前測試數(shù)據(jù)并查詢歷史測試數(shù)據(jù)。

軟件設(shè)計實現(xiàn)中共設(shè)４個模塊完成上述功能： 　　

①Ｉ／Ｏ端口的初始化； 　　

②數(shù)據(jù)采集模塊； 　　

③通訊模塊； 　　

④實時顯示模塊。