基于PXI总线架构的电气系统通用测试设备设计

基于 PXI总线架构的电气系统通用测试设备设计

胡乃宽 , 秦发林

贵州航天风华精密设备有限公司

摘要：为进一步适应某产品多种类、小批量柔性生产的需要，提出一种基于PXI总线架构的通用测试设备设计方法，其采用标准化、模块化和成熟化的硬件，结合实际测试需求进行具体软件开发，实践表明基于PXI总线架构的通用测试设备可以满足多类型产品测试需求。

关键词：电气系统；通用测试设备；PXI

1 引言

目前某产品电气系统的复杂程度不断提高，而且某产品存在多种类、小批量柔性生产的特点，对此开展了的通用性较强的自动化测试设备的研制设计工作，该套电气系统通用测试设备具备电路良好性检查、电源参数监测、工作时序检查及控制、通讯正确性检查等功能^[1]。

在通用测试设备设计过程中，充分发挥了PXI总线技术通用化、模块化、种类化、程控化、仪器虚拟化的特点，运用了PXI测控组合内置功能板卡具备模块化、易于重新配置的特性,确立了基于PXI总线架构的通用测试设备方法。

2 系统硬件设计

通用测试设备核心是基于PXI总线架构的PXI测控组合，其内置功能板卡既可以选择厂家的货架测控功能产品、又可以根据种类产品特点定制测控板卡具有较强的拓展性。通用测试设备还包括信息处理组合、程控电源组合、模拟器等设备，如图1所示^[2]。

2.1 主控设备

主控设备通常有两种选择，一是工业计算机（含有显示器鼠标键盘），二是PXI标准板卡（另外购置显示器鼠标键盘）。在本文选择的主控设备为2.3GHz 4核处理器，16G内存，带宽性能提升型的PXI标准板卡。

通过其可以存储运行通用测控软件，能够完成对通用测试设备的控制及装订初始参数等数据的发送功能以及对测试数据的判读；在人机交互部分，包括测试某种类产品种类的选择、测试项目的选择，测试产品编号的填写、数据的监测等功能。

2.2 PXI测控组合

PXI测控组合内置功能板卡具备模块化、易于重新配置，适合大量的高速数据交换，适用于复杂、大型系统集成测试。

为了保证一定的可扩展性，其PXI主机箱采用了多槽位设计，根据具体种类某产品测试需求有选择的选择PXI控制器、波形发生器、万用表板卡、开关板卡、AD采集板卡、模拟量板卡、数字式10板卡、总线通信板卡(1553B、CAN等)、多功能串口板卡(RS422、HDLC等)。

2.3 信息处理设备

信息处理组合是通用测试设备的重要组成部分，主控设备通过PXI总线控制信息处理组合完成如下功能：

1. 1. 对电气系统所有状态信号的控制输出；

   2. 对电气系统所有需测量的状态量采集；

   3. 对电气系统及测试设备所有需要测量的模拟量采集；

   4. 能够检查产品通讯传输。

2.4电源模块

通用测试设备电源模块接收通用测试设备发出的控制指令，完成电源模块与被测电气系统之间的供配电通路控制，以及根据种类自动设置输出电压大小。用户运行测试软件，进入测试操作界面后，首先对不同种类电气系统测试进行选择，然后弹出电源设置确认对话框，通过测试产品类型自动程控设置电源电压参数和额定电流参数；电气系统加电前，测试软件会再次型号出确认电源参数的对话框，确认电源参数无误后，才会执行测试。

2.5 接口适配器

接口适配器的主要功能为实现电气系统加电的手动控制、计时及状态指示。对电气系统供电电流进行测量，为电气系统与PXI单元之间信号的采集、通信及开关控制提供通路。直流程控电源与PXI单元之间信号的采集连接提供通路^[5]。

2.6 模拟器

模拟测发控控制器发送的各种高频控制指令信号和询问信号，并能按照时序要求将指令信号、询问信号合成，通过高频电缆和收发耦合器发送给电气系统，接收电气系统下传的应答信号和下传信息，进行解码和计算，并将结果通过RS-422通信传输给PXI单元。

3 测试软件设计

测试软件是测试设备的核心部分，是测试设备的重要配置项。测试软件运行在测试设备的PXI单元内，控制测试设备其他组合共同完成测试。测试软件采用LabVIEW 2016语言开发，通过控制测试设备硬件完成对产品电气性能各个项目的检测测试，并完成测试设备自检功能、测试功能、辅助功能三部分项目。测试软件由主控模块、信息处理模块和测试数据管理模块组成。

a) 主控模块

主控模块由主功能模块、通用支撑模块组成。主功能模块包含电气系统测试，设备自检功能。通用支撑模块由全局函数模块、通用数据模块、主界面控制模块、A/D采集模块等模块组成。通用支撑模块用于给主功能模块提供总线读写、测试界面、对话框显示功能，并实现A/D采集、自定义数据接收、数据数字量调整、数据重新判读等辅助功能。

b) 信息处理模块

信息处理模块即判读模块，用于电气系统测试结束后对数据进行分路和判读。

c) 测试数据管理模块

测试数据管理模块由主界面控制模块、全局函数模块、产品种类表模块、查询模块组成。用于提供使用界面，实现XML文件读取、数据管理、数据查询、数据统计功能。

4 测试设备基本工作原理和工作过程

4.1 测试设备信号控制原理

测试设备信号分为激励和响应两类信号，激励信号由电源产生并通过继电器开关板卡选通实现信号产生时序，经过信息处理组合输出给被测电气系统；响应信号是被测对象的输出信号，经过信息处理组合转换给信号采集板卡。

4.2 基本测试工作过程

首先开启测试设备，然后测试设备预热，测试设备预热完毕后打开软件，

选择测试项目的自检模式，自检合格后方可对被测对象进行测试。

按照总体设计确定测试项目，测试设备控制响应组合、模块、板卡向被测电气系统发出指令信号等信号，然后从被测对象上采集相应的响应信号，转变成数字结果通过总线发送给测试设备，由测试程序进行分析处理，给出相应的测试结果。

5 总结

本文主要针对多种类某类型产品电气系统通用性测试的问题，提出了一种某种类产品通用测试设备设计方案，利用成熟的PXI总线架构配置通用功能板卡，结合自动化测试软件完成被测对象的进行测试。该测试设备集成度高、扩展性强，可以较强的适应不同种类某种类产品的测试工作。

参考文献

[1] 何进松.基于PXI平台的光电通信转换器自动化测试系统设计[J].设计应用，2015

[2] 赵冬青,程洪涛.基于PXI接 口的远程数据通信卡设计[J].仪表技术与传感器，2018