通信電源系統(tǒng)是整個通信網(wǎng)絡的心臟和源動力，在通信系統(tǒng)中的地位舉足輕重,。為確保通信電源系統(tǒng)可以安全可靠的運行,，在生產(chǎn)過程中必須對它的各項性能參數(shù)進行全面的檢測。
原有對通信電源系統(tǒng)的測試方法為手動測試,，操作人員不僅要連接許多線纜和設備,，而且要人工判斷系統(tǒng)的各個量值。它的測試時間長,，重復測試結果的一致性差,，人為因素多,，測試不穩(wěn)定，測試數(shù)據(jù)不容易存檔,，等等,。因此，電源系統(tǒng)的性能得不到足夠的保障,。
本文提出的測試方法,，首先啟動氣動裝置實現(xiàn)測試端口的自動連接，這便省去了人工連接線路;然后基于LabWindows/CVI 的開發(fā)環(huán)境,，利用GPIB 卡控制各種儀器和設備,，通過TCP/IP 通信的方式與電源系統(tǒng)對話。該方法可以快速可靠地完成各個參數(shù)的測試,，從而提高了效率,，并且可對測量數(shù)據(jù)自動存檔。
1 概 述
1 .1 LabWindows/CVI 簡介
LabWindows/CVI 是美國NI (National Instruments)公司推出的交互式C 語言開發(fā)平臺,。它將功能強大﹑使用靈活的C 語言平臺與用于數(shù)據(jù)采集分析和顯示的測控專業(yè)工具有機地結合起來,，利用它的集成化開發(fā)環(huán)境﹑交互式編程方法﹑函數(shù)面板和豐富的庫函數(shù)大大增強了C 語言的功能，為熟悉C 語言開發(fā)設計的人員編寫檢測系統(tǒng)﹑自動測試環(huán)境﹑數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)﹑過程監(jiān)控系統(tǒng)等應用軟件提供了一個理想的軟件開發(fā)環(huán)境,。
虛擬儀器技術是近幾年發(fā)展起來的新一代儀器技術,，它的實質(zhì)是利用計算機來模擬傳統(tǒng)儀器的各項功能。LabWindows/CVI 是開發(fā)虛擬儀器應用程序的軟件工具中的佼佼者,，和其它虛擬儀器開發(fā)工具相比,，它的主要特點有:
(1)LabWindows/CVI 以功能強大、最為流行的C語言為基礎,，一般程序員無須再花時間去學習其它計算機語言,，從而節(jié)省了開發(fā)時間。
(2)友好的界面編輯方式,，在程序設計中靈活地應用各種工具可以方便程序設計,，減輕程序員負擔。
(3)各種功能強大的軟件包大大增強了LabWindows/CVI 的性能,，這些軟件包括接口函數(shù)庫,、信號處理函數(shù)庫、Windows SDK 等,。
1 .2 GPIB 總線技術
GPIB (General Purpose Interface Bus )被稱為通用接口總線,，是最早由HP 公司提出的一種接口儀器標準(HP IB )，1975 年被改進為IEEE485 標準,。目前的協(xié)議為488 .2 ,。GPIB 總線是廣泛用于自動測試系統(tǒng)的一種并行外總線標準，是專為儀器控制應用而設計的,。它是一種用于連接設備的總線,，計算機,、電壓表、信號發(fā)生器,、示波器等都可以通過GPIB 總線連接起來,，組成一功能系統(tǒng)。
該系統(tǒng)的特點是:積木式結構,，可拆卸,、易于重建;控制器可以是計算機、微處理器或簡單的程序;數(shù)據(jù)傳送可靠,，使用靈活,，價格低廉。正是由于以上特點,，GPIB 廣泛應用于對測試儀器進行計算機控制,、計算機與計算機之間的通訊，以及對其它電子設備的控制,。
LabWindows/CVI 中的GPIB 函數(shù)庫可以實現(xiàn)打開/關閉GPIB 設備,、總線配置、I/O 讀寫,、GPIB 設備控制,、總線控制和板控制等功能。
1 .3 TCP/IP 通信技術
Internet 中使用最為廣泛的網(wǎng)絡協(xié)議為TCP/IP協(xié)議集,。TCP 協(xié)議是TCP/IP 協(xié)議集中隸屬于傳輸層的傳輸控制協(xié)議,。IP 協(xié)議是Internet 網(wǎng)絡中隸屬于網(wǎng)絡層的基礎協(xié)議。IP 協(xié)議提供可靠的,、盡力的,、無連接的數(shù)據(jù)投遞服務，構成了Internet 網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A,。TCP 協(xié)議以此為基礎增加了連接管理和確認重發(fā)等機制,，向更高層的應用程序提供面向連接的、可靠的傳輸服務,。
在LabWindows/CVI 中可利用TCP 函數(shù)庫進行網(wǎng)絡傳輸,，在每次連接中都涉及到服務器和客戶。
其中TCP 服務器可以通過網(wǎng)絡向客戶應用程序發(fā)送或從客戶應用程序接收數(shù)據(jù),。TCP 客戶可以向TCP服務器應用程序發(fā)送連接請求,，并從服務器接收數(shù)據(jù),。服務器注冊后就等待客戶向它發(fā)出連接請求,，而客戶只能向已經(jīng)存在的服務器發(fā)出連接請求。
2 系統(tǒng)的硬件設計
通信設備直流供電系統(tǒng)的組成如圖1 ,。系統(tǒng)的輸入為交流220V,，整流器一方面給通信設備供電,，另一方面又給蓄電池充電，以補充蓄電池因局部放電而失去的電量,，控制器用于監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài),，直流配電架主要連接和轉換直流供電系統(tǒng)中整流器和蓄電池組向通信設備供電的電源設備。蓄電池組用于保證不間斷供電,。
圖1 直流供電系統(tǒng)的組成
該電源系統(tǒng)測試的部件主要由一臺計算機,、一塊GPIB 卡、數(shù)據(jù)采集器,、直流電源,、負載測試治具和待測系統(tǒng)等組成，如圖2 ,。
圖2 電源系統(tǒng)測試的硬件結構圖
數(shù)據(jù)采集器Agilent 34970A 可配置成20 至120個通道,，6 位半分辨率，250 通道/秒掃描速率,，50 000 個讀數(shù)存貯,，0。004 %基本直流精度,，可測量交直流電流,、電阻、頻率和周期,，以及由熱電耦,、熱電阻和熱敏電阻提供的溫度直流和交流電壓，標準GPIB 和RS232 接口,。在該測試系統(tǒng)中,，它主要用來控制繼電器，通道切換和量測電壓,。
直流電源Agilent 3645A,，主要用來模擬蓄電池的功能，實現(xiàn)電池的過壓,、欠壓和低壓斷電,。
測試治具內(nèi)部由繼電器組，告警指示燈和氣動裝置組成,。氣動裝置用于自動連接測試端點,。繼電器組主要用于切換不同的測試設備和開關。告警指示燈共有4 組紅綠燈,，用于查看不同的系統(tǒng)告警,，如斷路告警、熔絲告警、溫度告警等,。
待測電源系統(tǒng)由兩個模塊,，一個控制器和一個直流配電架組成。模塊用于整流,，將220 V交流變?yōu)?4 V直流,。控制器用于設定系統(tǒng)的電壓,，監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài),。直流配電架用于放置模塊和控制器，它裝有自動空氣斷路器,、接觸器,、熔斷器等部件，為不同容量的負載分配電能,，當直流供電異常時,，產(chǎn)生告警起到保護作用。
交流電220 VAC 用于模塊的輸入供電,。
負載用于模擬通信設備,，用來提供AC 供電和電池供電時系統(tǒng)的負載。該系統(tǒng)測試時負載設定為20 A,。
3 系統(tǒng)的軟件開發(fā)
系統(tǒng)軟件以Labwindows 8 ,。5 為編程語言，可運行在Windows XP,，Vista 和Windows7 之上,。
3 .1 測試流程
根據(jù)測試要求，首先制定一個合理的測試流程,，如圖3 所示,，可分為三大部分，第一部分為自檢,，第二部分為AC 交流部分,，第三部分為DC 直流部分(即電池部分)。
(1)自檢,。操作人員將待測電源系統(tǒng)放置在治具上后,，先進行自檢，對系統(tǒng)中所有設備進行復位并初始化,，檢測系統(tǒng)供電的狀態(tài)是否正常,。
(2 )AC 部分。自檢通過后,， 先輸入交流電220 VAC,，在這一部分,，先量測空載時系統(tǒng)輸出電壓、電流,、系統(tǒng)狀態(tài)，加載后量測系統(tǒng)電壓及電流,，并檢測模塊是否均流,，接著將負載切換到電池端，量測電池電壓及電流,，然后執(zhí)行一些告警測試,，包括直流過壓、欠壓,、熔絲告警,、斷路器告警、溫度告警等,。
(3)DC 部分,。檢測電池供電后系統(tǒng)的輸出電壓、電流,、檢測AC 告警,、電池過壓告警、欠壓告警,，實現(xiàn)低壓關機功能,。
3 .2 核心代碼解析
下面列出幾個關鍵的測試代碼。
(1)GPIB 通信代碼
GPIB/GPIB-488 .2 函數(shù)庫一共包括10 個子類,，分別為Open/Close 子類,，Configuration 子類，I/O子類,，Device Control 子類,，Bus Control 子類，BoardControl 子類,，Callbacks 子類,，Locking 子類，Thread-Specific Status 子類,，GPIB-488 .2 子類,，該測試方法中主要應用GPIB-488 .2 子類中的函數(shù)實現(xiàn)GPIB 通信。
圖3 測試流程圖
SendIFC (0);//對所有GPIB 設備初始化,。
Send (Board _Index,，address ，buffer ,，Byte _Count ,，EOT_Mode );//發(fā)送地址和寫數(shù)據(jù),。Board_Index 表示GPIB 名稱，address 表示儀器地址,，buffer表示要發(fā)送的信息,，Byte _Count 表示發(fā)送信息的字節(jié)長度，EOT_Mode 表示發(fā)送模式,。
Receive (Board _Index,，address ，buffer ,，Byte _Count ,，Termination);//接收地址，從GPIB 設備中讀取數(shù)據(jù),。Termination 表示數(shù)據(jù)傳輸終止符,。
(2)TCP/IP 通信代碼
該電源系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡端口進行網(wǎng)絡通信，以讀取系統(tǒng)內(nèi)部信息,。
由于要讀取系統(tǒng)信息屬于客戶向服務器發(fā)出連接,，因此先確定該通信屬于客戶程序。與TCP 服務器連接時,，我們必須獲得服務器的名稱或IP 地址和服務器的端口號,。
ConnectToTCPServer (&serverHandle ，server-PortNumber ,，serverName ,，ClientCallback，callback-Data ,，timeout );//注冊TCP 服務器,，參數(shù)serverHandle 表示得到的連接句柄。參數(shù)serverPortNumber 和server-Name 表示服務器的端口號和名稱,，ClientCallback 和callbackData 表示TCP 回調(diào)函數(shù)名和回調(diào)數(shù)據(jù),。參數(shù)timeout 表示超時限制。
ClientTCPWrite (portHandle ,，writeData ,，data-Size ，timeout );//向服務器發(fā)送數(shù)據(jù),，參數(shù)writeData表示發(fā)送到服務器的數(shù)據(jù),，dataSize 表示數(shù)據(jù)塊的大小。
ClientTCPRead (portHandle ,，buffer ,，dataSize ，timeout );//從服務器讀取數(shù)據(jù),。參數(shù)buffer 表示存放從服務器讀來的數(shù)據(jù)塊的緩沖區(qū),。
DisconnectFromTCPServer (serverRouteHandle);//注銷TCP 服務器,。
(3)HP34970 控制代碼
由于HP34970 提供了程序的功能面板大大方便了編程，我們只需要調(diào)用其中的庫函數(shù)指令,，即可實現(xiàn)測試中所需要的通道切換和量值,。
hp34970_relay_Operate (1 ，6 ,，ON);//控制繼電器6 閉合,。
hp34970 _relay_Operate (1 ，6 ,，OFF);//控制繼電器6 打開,。
meter _Measure (METER1);//讀取表1 的電壓值,。
switch_lfmux_DMM (101);//切換測試通道至MUX101 ,。
4 總 結
在軟件調(diào)試過程中也曾出現(xiàn)了一些問題，經(jīng)過分析,，都得到了解決:
(1)將大量數(shù)值變量放置在C 文件中,，導致程序的可讀性、可維護性較差,。
解決方法:建立一個INI 配置文件,，將所需要的測試數(shù)值和范圍存儲在該文件內(nèi)，這樣一旦要修改數(shù)值,，只需更改INI 文件中的數(shù)據(jù),，無需重新編譯C 文件。
(2 )TCP/IP 通信讀取數(shù)據(jù)不穩(wěn)定,，會出現(xiàn)誤碼或亂碼,。
解決方法:設置斷點，單步運行調(diào)試后發(fā)現(xiàn),，部分是由于不同指令輸入后讀取的數(shù)據(jù)大小不同,，一些數(shù)據(jù)超出了Buffer 的最大范圍，只需將Buffer 設定到合適數(shù)值范圍即可,。
另外,，也可能是由于數(shù)據(jù)類型設置錯誤導致，在字符串處理過程中,，數(shù)據(jù)類型有整型,、浮點型、字符型等,，必須設置相符的數(shù)據(jù)類型,，否則有可能導致誤碼甚至編譯不通過。
(3)提示操作員查看告警燈狀態(tài)的次數(shù)有8 次,，明顯太多,，不利于生產(chǎn)也不符合自動化測試的理念,。
解決方法:改變測試方法，由目測告警燈狀態(tài)的判斷方法,，改為通過TCP/IP 通信讀取系統(tǒng)內(nèi)部告警信息來進行自動判斷,。
實際檢測和使用表明，該測試方法操作簡便,，測試周期大大縮短,，測試的穩(wěn)定性，精度都有了質(zhì)的提高,，并且所有測試數(shù)據(jù)都自動存檔,，從而有效地提高了產(chǎn)品的品質(zhì)。