山东省产品质量检验研究院 山东济南 250100
摘要：本文主要针对电气元件性能参数在线检验测试系统展开分析，论述了电气元件性能参数在线检验测试系统的设计思路和理念，并深入分析了设计的主要环节和关键点，供参考。
关键词：电气元件，性能，参数，在线检测，测试系统
前言
在电气元件性能参数在线检验测试系统的设计过程中，必须要考虑到如何对其进行科学合理的设计，提出更好的设计方法和设计对策，才能够提高设计水平。
1、电力电气化研究的重要意义
我国早在上世纪初就已经提出了电气自动化的概念，并且到了五十年代，在我国的各大高校中开始开设电气自动化的相关课程，因此我国的电气自动化的提出和发展是较早的。随着我国经济的高速发展和科学技术的进步，我国的电力电气自动化也得到不断的完善和发展，并且在近几年处在了蓬勃发展的阶段，在电力电子技术和微电子信息技术领域取得了重大的进步，传统的电力控制的概念已经不能适应现代企业的生产需要，所以为了提高现代电力电气的生产能力、管理水平和提高企业的市场竞争力，增强现在市场的电力电气自动化元件技术的应用，就显得尤为重要了。
市场经济的核心是市场，企业的生产是为了市场的需求而存在的。因此，只有提高企业的电力电气自动化程度，才能满足市场对产品的大需求，提高企业的市场份额。同时能够保证产品的质量，减少设备的故障发生和产品次品的产生，提高生产的安全性。
2、系统组成及工作原理
该测试系统由绝缘电阻测试部分（基于AT89C52单片机）、耐压测试仪（基于AT89C52单片机）、泄漏电流测试仪（基于AT89C52单片机）、PLC（选用OMRON公司CPM2A机型）、工控机（IPC）等组成。系统组成如图1所示。控制方式采用上下位机两级控制方式。上位机采用面向工业过程的工控机（IPC），主要完成测试数据的实时显示、测试数据的结果、以及报警、报表、通讯等项功能，并且向下位机传递控制参数。下位机由两部分组成：其中一部分由单片机组成的各个参数测试仪负责对电加热管的安全性能参数进行单项测试及数据采集，通过串行通讯口传送到上位机。各测试仪执行由PLC发送的控制命令。按照PLC的编程自动进行测试。以实现生产线上的各种复杂的测试需求。
图1 测试系统组成框图
3、硬件设计
硬件设计的主要工作是设计绝缘电阻测试仪、耐压测试仪、泄漏电流测试仪，这几个参数测试仪都是基于AT89C52单片机作为CPU，配上参数检测测量电路、参数值显示电路I/O、接口，通过通信接口与上位机（工控机）进行通信。
绝缘电阻测试仪的基本工作原理是：由被测物组成的电阻与标准电阻组成一个平衡电桥，由高压电压发生器对其桥路施加电压，当由于被测物电阻组成的桥路由于其阻值大小不同从而使桥路不平衡产生信号输出，此信号经过A/D转换器进行处理后，被送入CPU单元中进行处理，通过显示单元由数字显示出被测物绝缘电阻值的大小。同时，在绝缘电阻测试仪电路设计中，还设计有不合格（即表示被测物的绝缘电阻阻值小于设定的报警电阻值）输出接口电路，当不合格输出触电信号闭合时，可将此信号送给PLC进行处理，报警电路同时报警输出。通信接口采用RS232协议。
耐压测试仪与泄漏电流测试仪原理与绝缘电阻测试原理相似，在此不再多述。每个测试仪都有一个I/O接口与PLC相连（作为PLC的输入信号端），另外还有一个通讯接口与工控机直接相连接。下面以绝缘电阻测试仪为例说明接口的设计方法：
3.1绝缘电阻I/O接口定义如下：
1：D02：D13：D24：D35：D46：D57：D68：D79：十10：百11：千12：-5V13：+5V14：合格（+）15：合格（-）16：不合格（+）17：不合格（-）18：启动19：启动21：复位22：地
2.1.1绝缘电阻测试仪通讯协议
①波特率1200bps.帧格式为：起始位+8位数据+1位中止位；
②RS232接口引脚定义：2（TXD）3（TRD）7（GND）；
③下位机通讯接口与上位机光电隔离；
④绝缘电阻测试仪从串口收到任一字符，仪表从串口送出三个字节：第一字节：测量数据的高8位（DH）；第二字节：测量数据的第8位（DL）；第三字节为测量数据的小数点位置（N）；其他仪表的接口及通讯协议设计相类似。
4、软件设计
测试系统软件由上位机（组态软件）和可编程控制器（梯形图）软件、单片机（C51语言）三部分组成。
4.1上位机监控程序
上位机软件负责现场数据的监视、分析、同时发出控制命令交由PLC执行，并完成对数据的实时处理与后处理（包括实时给出测试结果———合格或不合格、测试值、测试条件等的数据管理、报表和曲线输出）。上位机软件基于WINDOWS2000平台，采用了组态软件（Microcontroller，微控组态软件）进行测试监控界面的开发。
从各参数的测试值，按照冷态绝缘电阻、耐压、泄漏电流、热态绝缘电阻的测试次序依次实时的显示在组态界面上。本组态软件由下列几部分组成：冷态绝缘电阻测试主程序、耐压测试主程序、泄漏电流测试主程序、热态绝缘电阻测试主程序。下面以冷态绝缘电阻测试主程序为例说明组态软件后台程序设计方法。
If工作方式.Hand=0Then，//处理冷态绝缘电阻数据，判断数据是否有效IfRS=100OrRS=101Then//对冷态电阻进行测试；
If冷电阻取值=0Then//令冷态电阻为0；
RRECFLAG=1//冷态测试标志为1
EndIf
Else
RRECFLAG=0
冷电阻取值=0
EndIf，
有效则记录
IfRRECFLAG=1AndNUMBER=0Then//进行冷态
测试，从0号开始；
IfRS=100Then
RSUC=0
RRECLFAG=0
NUMBER=5//如果冷态电阻不合格，测试结束；
EndIf
IfRS=101Then
RSUC=1
RRECFLAG=0
NUMBER=1
EndIfVALUE_R=RV如果冷态电阻合格，记录下冷态
电阻值，清冷态电阻测试标志；
冷电阻取值=100
EndIf
其他参数测试的组态软件程序设计方法与电阻测试程序设计相类似，在此不再详述。
4.2PLC控制程序
PLC在系统中的作用是按照生产线上的工艺要求，完成对被测试的电
器元件进行单只、多组、装配前、装配后、自动、手动等各种功能要求，控制各测试仪的动作时序。
PLC采用OMRON公司的CPM2A微型机，提高了现场应用的可靠性。整个控制系统除工控机外全部配置在一个控制柜中。
4.3基于AT89C052单片机程序设计
绝缘电阻、耐压、泄漏电流、接地等参数测试设计程序，采用单片机专用的C51开发系统程序进行设计。包括主程序和中断服务子程序、通讯子程序。主程序的功能是完成系统初始化、数据采集及处理、数据显示、合格与不合格结果输出、单片机与上位机的通讯协议处理等。软件设计中采用了容错设计技术、抗干扰技术等。在此不再详细叙述。
结束语
综上所述，为了确保电气元件性能参数在线检验测试系统的设计更加有效果，本文总结了电气元件性能参数在线检验测试系统的设计方法和措施，对今后的设计工作具有一定参考意义。
参考文献
[1]黄大炜.电力电气自动化元件技术的运用[J].黑龙江科技信息,2016.12.
[2]梅晓云.刍议电力电气自动化元件技术[J].城市建设理论研究,2016.56.
论文作者:胡晖,李鑫
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/18
标签：电阻论文; 测试论文; 测试仪论文; 在线论文; 上位论文; 系统论文; 元件论文; 《基层建设》2018年第2期论文;