基于LabVIEW的电力自动化装置插件的自动测试系统设计

基于LabVIEW的电力自动化装置插件的自动测试系统设计

范文周兆庆吴凯曹玉保

（南京国电南自自动化有限公司江苏南京211100）

摘要：针对电力自动化装置插件的种类多数量大，采用人工方式进行功能性测试会导致效率低下的问题，提出了基于LabVIEW的电力自动化装置插件的自动测试系统的设计方案。分别对该系统的硬件平台搭建和基于LabVIEW的软件平台设计进行介绍，其优点是自动化程度高，减少了人工操作，借助于数据库完成测试信息载入以及测试结果存储，扩展性强，适用于多种类的插件测试。实践证明该系统可以高效地完成测试任务，准确定位故障，自动测试效率高。

关键词：LabVIEW；电力自动化；功能性测试；自动测试系统；数据库

DesignofAutomaticTestSystemofPowerAutomationDevicePlug-inBasedonLabVIEW

FanWenZhouZhaoqingWuKaiCaoYubao

（NanjingSACAutomationCo.,Ltd.,Nanjing211100）

AbstractConsideringthevarietyandthelargenumberofplug-insofthepowerautomationdevice,manualtestingforfunctionalcircuittestscanleadtoinefficientproblems.Forthoseoccasions,thispaperputsforwardadesignproposalofautomatictestsystemforplug-insinpowerdevicesbasedonLabVIEW.Thissystemishighly-automationwhichcanreducemanualoperation.Besides,thesystemcanachievetestinformationloadingandtestresultsstoragewiththehelpofdatabase.Thesystemalsohasstrongextensibilityandissuitableforavarietyofplug-intests.

Keywords：LabVIEW；Powerautomation；functionalcircuittest；Automatictest；database

电力系统的可靠运行关系着人类社会各个领域的日常工作，电力自动化是电力系统的发展趋势，随着电力自动化功能日趋复杂，硬件集成度越来越大，电力自动化装置的可靠性受到了广泛重视。电力自动化装置的可靠性主要取决于软件可靠性和硬件可靠性，其中硬件可靠性主要由插件的硬件性能决定，生产测试则是对对插件的硬件性能起着重要保障作用。自动测试系统[1]（automatictestsystem）是指在人极少参与或不参与的情况下，自动进行量测，处理数据，并以适当方式显示或输出测试结果的系统。与手动测试相比，自动测试不仅能提高调试效率，还能有效地保证产品质量的可靠性，对公司而言，每年数万次的插件测试需求，实现电力自动化装置插件的自动化测试是必然趋势。

LabVIEW[2]是一种基于G语言的测试系统软件开发平台，利用模块化硬件，结合高效灵活的软件完成各种测试、测量和自动化的应用。LabVIEW具有强大的数据采集及处理功能，并且提供了丰富的图标显示功能，所以目前被广泛应用在自动测试系统开发。基于LabVIEW的自动测试系统，通用性强、可扩展性好，自动化程度高，操作简单，对测试人员专业技能要求低，在保证可靠性的前提下能够大大提高工作效率。

1系统硬件平台设计

系统硬件由测试机柜、针床和测试仪器组成，硬件组成系统图见图1所示。系统采用37U标准机柜容纳全部的测试仪器及夹具。机柜从下到上分别装有用于提供自动测试平台电压激励的DSP-HR300可调直流电源，用于各硬件通讯连接的交换机、IPC-610工控机、用于放置键盘鼠标的外伸式工作台、放置夹具的操作平台、显示器，以及给整个自动测试系统供电的电源控制单元。

工控机通过标准PCI-E接口与高速DIO/AIO板卡及CAN板卡连接，高速DIO/AIO板卡是用于提供智能插件测试的时候需要的模拟量、数字量信号；通过CAN卡实现与智能插件的通讯和程序下载；可调直流电源的直流电压调节范围为0-300V，精度为0.01V，用于提供测试平台需要加的电压激励，比如开入的动作电压/返回电压测试，插件上下电测试。夹具采用一对一模式，采用上下压床式结构，分为子夹具和母夹具，母夹具负责机械运动和夹紧，子夹具负责探针接触与接线引出，需要更换测试的智能插件种类的时候，只需要更换子夹具。所以这套自动测试系统的优点在于可以适用于多种类的智能插件测试，测试内容变动的时候，只需要修改少部分的软硬件，灵活性更高。

2系统软件平台设计

2.1软件系统总体框架

电力自动装置插件的自动测试系统的软件设计是基于LabVIEW的，该系统具有待测板健康检查、程序下载、功能测试、数据记录功能的功能，测试项目覆盖全部功能端口，软件系统的总体框架如图2所示。

图1硬件组成系统图

仪器驱动模块：在Windows编程环境下实现了基于DLL库的仪器的程序化控制。开发的仪器驱动模块有：PCIE-9221CAN卡驱动、PCIE-1816多功能卡驱动、DSPHR可编程直流源驱动、NsTest测试下位机驱动、博电测试仪驱动以及以太网抓包驱动。

嵌入式相关模块：完成本系统的很多具体功能依赖嵌入式一侧的主动配合，为此在BSP基础上编写了测试应用程序。

数据记录模块：实现了基于ActiveX的Excel操作，提供样本编辑与存储。实现了ADO接口的数据记录，以及html格式的报告生成。系统还实现了条形码扫描设备的接入。

图2软件系统总体框架

2.2软件系统程序设计

采用结构化和模块化的编程方法，依次完成上述各个模块程序设计。为了提高自动化测试系统的效率[3]，减少人工操作，系统与操作人员的交互只需条码扫描，测试信息主要经条形码扫描设备录入，由于子界面窗口可以自动弹出与隐藏，所以基本不需要测试人员进行键盘、鼠标操作。这也是本系统的优点之一，主界面如图3所示，以进度条显示各步骤进展，以红绿灯方式显示测试结论。本系统采用本地数据库和远程数据库相结合方式，本地数据库选择的是Access数据库，它具有SQL功能，调试方便，Access自带ActiveX数据对象ADO接口，故使用数据连接UDL与指定数据库连接。本地数据库中建立两张表，一张是板卡信息表，包含了板卡的配置信息；一张是测试数据表，用来存储每次的测试结果。远程数据模块通过ODBC数据源与MES系统连接，通过板卡条码查询远程数据库可获得ERP描述、工单等情况。将各个插件的配置信息存入数据库中，通过扫描条码读取单板条码，再根据条码在MES数据库中查询ERP描述，然后再根据描述从本地数据库中获得配置信息并载入。整个测试结束后，自动将各项测试记录写入MES，并在本地数据库中备份，存储数据库的部分程序框图如图4所示。通过这样的方式，自动载入测试板卡信息，减少人工操作，提高了测试效率[4]。

3系统联调

先按模块分别进行调试，能用LabVIEW对仪器进行自动控制，软、硬件按测试要求一项一项联调成功后，按图一所示搭建硬件系统，将仪器设备等放置在柜体中，软件封装，这样就完成了基于LabVIEW的电力自动装置插件的自动测试系统。整个测试流程如图5所示：将待测板放入夹具，扫描条码后，系统开始自动测试。通过扫描条码，自动查找单板配置，完成测试系统信息录入，单板的上电控制、程序下载、FLASH测试、通讯口测试、强电开入测试、GPIO测试等一系列生产测试，测试数据存储至MES数据库以及本地数据库。

图5自动测试流程

4结论

该系统在公司的生产制造部门经过一段时间的使用，以某种类型的插件为例，从2017年8月到2018年4月，在MES数据库中留下了针对该插件的4084次测试记录，系统显示的毛通过率为0.969。该测试系统界面友好易操作，实时显示测试子项目与进程，准确定位故障，插件测试支持条形码扫描和数据库记录，为今后的返修、质量分析，提供了数据支撑，便于质量统计分析和信息追溯，功能强、效率高、操作方便快捷。同时由于系统完全自动化测试，在不降低测试质量的同时降低了对操作人员的技术要求，此外可进一步提高IED生产的按时交货率，在人力资源费用日益高涨的今天，具有很大的现实意义。

参考文献

[1]公承.自动测试系统测试效率的提高策略[J].电子测试，2016,2(4)：122-123.

[2]杨乐平,李海涛,杨磊.LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社,2006.

[3]刘颖.基于虚拟仪器的电路板自动测试系统设计[J].计算机与网络，2010(2):46-48.

[4]于洪泽，贺永鹏.基于LabVIEW与TestStand的通用板卡自动测试系统[J].电气传动,2015.

作者简介

范文(1990-)，硕士，工程师，研究方向为测试技术，电力系统控制。