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公路机电产品电气安全性自动测试软件研发

文档作者：肖强 1,2段明 1,2杨金铨1,2王立军 1,2 潘洁 1,2 刘靖静马利平 1,2 张恒 1,2 文档来源：云南省交通工程试验检测企业重点实验室云南省交通科学研究院		点击数：	更新时间： 2021年07月12日
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公路机电产品电气安全性自动测试软件研发肖强。等
公路机电产品电气安全性自动测试软件研发
Research and DeVelOpment Of the AutOmatic Test SOftware
for EIectricaI Safety Of Highway EIectromechanicaI Products
主穹1，2
(云南省交通工程试验检测企业重点实验室1，云南昆明650011；云南省交通科学研究院2，云南昆明
侄1，2
650011、
摘要：公路机电产品的电气安全性能是保证使用人员人身安全的重要指标，主要包括介电强度和绝缘两项。针对其测试参数设置
繁琐、需手工记录等缺点，开发出一套自动测试软件。软件采用hbvIEw编程，通过RS-232接口控制耐压绝缘测试仪工作，采集相应
的漏电电流波形和绝缘性能等测试结果。该软件的应用减少了繁琐的人工操作，且可自动生成并导出相应的测试结果，提升了试验
效率。目前该软件已实际应用于公路机电产品的试验检测。
关键词：公路电气安全通信协议介电强度耐压绝缘自动测试IdbV皿w RS．232
中圈分类号：nI一39；卯319 文献标志码：A DOI：10．16086／j．cnki．is8n 1000—0380．201608016
Ah巾哺ct：The electrical强fety pedb瑚蚰ce of lIigh、忸y ele咖mechaIlical products is impc旺tallt iIldex t0 gua瑚tee tIle pe璐眦lal s8fety of
mailltainers蛐d users-wIIich maillly includes伽o iIldexes：dielectric shengtll锄d ingIlla_Iion．To agair域tIIe di强dvaIltages of也e complicated
procedures 0f p咖eter∞伍ng 8Ild test da旭弛comed manually，etc．-a set of auto哪dc test sdhare is developed．k山vIEW is adopted for
pro鲥mmiIlg，tlle tester of wi山stand volL＆ge明d i璐Illation is coIl咖ued tllrou曲RS一232证terf砬e。aIld tlle corresponding test I{esIIlts of electric
kakage current wavef油and i璐Ill撕on are coUected．The appdjc蚯on of tllis sofha咒c腿d玷c廿vely reduce complicated mnual ope瑚畸on觚d
auto瑚6cally export reports to improve tlIe test e伍cierlcy． Nowadays。the踟血wam h鹊been pmcⅡcally印plied to the test趾ld detecdon f打
llighway electmmech砌cal products．
KI猡咖rds：Highway E1ectrical s出y Co姗吼ic娟on pmtocol Diekctric s吮ngtll Pres眦e resistarlce Insulalion Automatic te8t
IabV【EW RS一232
0 引言
公路机电产品的电气安全性能是决定其质量的
重要参数，主要包括介电强度性能和绝缘性能。介
电强度测试又称作耐电压测试，它对判断电气设备
能否继续安全运行具有决定性意义。该测试是多数
产品制造厂商的必测项目，是比较有效和直接的鉴
定电气设备绝缘强度的方法，也是避免使用者因误
操作或电气安全性能失效而引发触电事故H。61的有
效手段。
通常使用自动耐压绝缘测试仪进行电气安全性能
测试，测试过程完全由人工操作。由于设备的设置较
麻烦，因此对测试人员的要求较高，在测试任务繁重时
重复的人工操作会导致误操作。此外，人工操作无法
修改稿收到日期：2016—01—08。
第一作者肖强(1982一)，男，2009年毕业于华东交通大学机械制造
及其自动化专业，获硕士学位，工程师；主要从事机器视觉、公路交通工
程检测、虚拟仪器及自动化研发等工作。
记录整个电源升压过程和测试过程中设备的漏电电流
数据。
本文采用蚰VIEW编程，针对青岛艾诺生产的
AN9632xw交流耐压绝缘测试仪，进行了上位机软件
研发n]，解决了仪器设置困难、无法监测整个测试过程
的难题。该软件实现了测试报表的即时自动导出，减
少了人工操作，提高了测试效率。
l软件通信协议
软件采用上位机串口与AN9632xw交流耐压绝
缘测试仪的串口进行通信，从而控制耐压绝缘测试仪
工作。
1．1常用通信指令命令集
AN9632XW交流耐压绝缘测试仪提供了如表1所
示的命令集，主要有读取测试结论、启动测试、停止测
试、设置接地方式、选择测试方式、设置启动控制方式
等命令。
如需进行Rs-232串口控制，则要将仪器设置为
62 PRoC冠ss AUlroM觚10N玳sTRI删圆NTA-110N VoL 37 N仅8 Au到Ist加16
王跟
2
2 扬马 舍纠 铨平
2
2 役鲥 叨精 磊静
2
2 布馐 强沼
万方数据
公路机电产品电气安全性自动测试软件研发肖强，等
“uART”控制模式，并将测试仪器地址设置为0，波特
率设置为9 600 b∥s。
表l设备常用通信指令命令集
Tab．1 The c锄mon咖mllni训on in吼nlcn蛐s蛐d c咖a删b set fbr eq_lipmem
注：未列举所有完整的常用通信指令命令。
1．2握手协议
握手协议如图1所示，本系统的测控网络由上位
机(PC)和下位机(绝缘耐压测试仪)组成。首先由上
位机的下传命令发起通信，以下位机的应答作为结束。
所以本设备握手协议采用单向握手协议，即上位机解
析下位机上传的数据是否正确，以此决定是否重发控
制命令。
下传数据
卜＼
／
上位机下位机
／
＼
下传数据
图1握手协议示意图
Fig．1 Dia弘吼0f h舳dshal【e pmtocol
1．3通信数据格式
1．3．1上位机接收数据的通信格式
上位机接收数据的通信格式如表2所示。
表2上位机接收数据的通信格式
Tab．2 Co衄Ilni训蚰f岫at of恤e host伽咖哩，Ilter f打聃喇订ng蛐
帧头为十六进制7 B，有效字节数根据命令长短
的不同而不同。下位机地址一般设置为十六进制00，
上位机控制下位机的命令字如表3所示。校验和是除
《自动化仪表》第37卷第8期2016年8月
去帧头和帧尾外数据的累加和去低字节位，帧尾为十
六进制7D。
表3上位机控制下位机的命令字
1’ab．3 1■e∞删mnd words for host咖puter to
∞n仃oI sl盯e∞mput盯
注：未列举所有完整的常用通信指令命令。
1．3．2下位机发送数据的通信格式
下位机发送数据的通信格式如表4所示。其与上
位机接收数据的通信格式相同，只是依据上位机发送
的不同命令，返回不同的参数。
表4下位机发送数据的通信格式
Tab．4 C伽啪删训on fon眦t of恤e sIave∞mp叭er
t缸鼹n埘岫g讹
2软件设计
该软件使用LabVIEw软件进行开发，主要设计了
写串口模块、读串口模块、数据解析模块、数据显示模
块和报表导出模块等。
2．1写串口模块
写串口模块在程序中主要用于向串口写命令，该
子程序进行了如下的操作：
①定义了串口的资源和波特率，以及8位数据比
特位，无奇偶校验，停止位l位，无流控制。
②设置了接收和发送缓冲区的大小为8 192 B。
③将表2中的数据拼接后转换为字符串向串口写
数据，如需启动测试，则发送“7B 06 00 01 07 7D”。
将写串口程序写成子模块，方便了写串口子程序
的调用。
2．2读串口模块
读串口程序比写串口程序多一个步骤，下面对读
取测试结论子程序进行举例说明。
①首先对“读取测试结论”的命令进行拼接，帧头
为7B，长度为06；设置设备地址，默认为00，命令为
63
万方数据
公路机电产品电气安全性自动测试软件研发肖强。等
00；校验码通过子程序进行计算后拼接，帧头为7D。
②将拼接完成的命令存入TX—U8一ARRAY中，通
过状态机发送到写串口子程序。
③使用读串口程序来读取串口数据。在读串口
程序中，先判断状态机的状态，延时后读取串口数
据。此时，需注意此处串口vi(VIsA abc Read)的
Bytes at Port属性调用一定要连接读串口vi，否则将
出现读取错误。
2．3数据解析和显示模块
通过判断前面板的测试模式设置，读取数据后，根
据测试模式对数据进行解析；同时在前面板中显示，每
个数据的解析和显示要一一对应，否则将出现显示
错误。
2．4报表导出模块
报表导出模块的流程图如图2所示。
图2报表导出模块流程图
Fig．2 nowchaIt of repon export module
在报表中可以导出介电强度测试的升压和保压曲
线，击穿电流曲线以及绝缘测试值。在前面板中设置
好仪器参数后，可点击测试开始，测试完成后前面板中
的保存数据按钮将自动启用；可以打印测试结果，生成
word文档；在IJabVIEw中调用word文档需要使用
hbVIEW RepoIt Generation Toolkit for Microsoft O￡fice
开发包。81，以便于开发报表。
2．5主程序流程
程序使用了双线程进行开发，主程序流程如图3
所示。图3中：UI线程主要是对主界面的各种响应，
如鼠标点击释放、外部控件刷新等使用；串口线程主
要是打开串口、申请串口缓存、等待触发命令等。
图3主程序流程图
Fig．3 nowchart of main pmgram
3测试与总结
对本文开发的交流耐电压绝缘测试仪软件进行测
试，得到电子不停车收费(electronjc t0U c01lection，
ETC)天线(road side uJlit，RSU)介电强度升压曲线如
图4所示。设置其升压时间为60 s，测试时间为60 s，
测试电压为1 500 V‘9。1 0|。
图4介电强度升压曲线
Fig．4 ，I'lle cun，e of strengtll boost
部分产品测试结果如表5所示。
表5部分产品测试结果
Tab．5 Part ofthe product test懈lllts
(下转第68页)
64 PRoCESS AUTOMATloN玳S哪唧恤NTATloN VOL 37 N仉8 AugIlst 2016
1
I
l
1
0
0
O
0
^／靼罂
万方数据
重油常压塔硬件在环模拟仿真系统开发姜娜，等
对安全性能进行初步测试，如攻击，，。控制器，使
其与系统断开，可以得到，，。控制性能严重下降，如
图4(d)段所示，同时儿和y7的控制器效果也相对
延迟。
4结束语
本研究主要以重油常压塔为研究模型，搭建重油
常压塔半实物仿真工业控制系统。以SheU公司重油
常压塔为模型，使用Matlab建模；以西门子SIMAlrIC
S7—300 PLC作为控制器，在TLA Portal中组态控制
器，编写控制程序；通过KEPServerEx OPC服务器建立
M砒lab与PLc之间的通信连接；采用winCC软件绘制
组态人机界面，建立系统操作站；并对搭建的控制系统
进行了对象测试、参数整定与控制性能测试，最终实现
快、准、稳的控制效果。
通过搭建重油常压塔控制器硬件在环模拟仿真系
统测试床，可以为工业控制系统安全性能的评估与保
护研究作准备。不同于一般系统只用于对模型的攻击
性研究，该系统可同时用于对模型与控制器的攻击性
研究。特别是对于控制器的攻击性研究，由于采用
PLc，使得其与工业控制系统更加相似，试验结果也更
加准确。
参考文献：
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社，2012：75—89．
(上接第64页)
4结束语
本文针对耐电压测试仪器设置复杂，人工测试时
不能读取升压、保压曲线和击穿电流，需手工记录等缺
点，使用LabVIEw，通过串口编程开发了一套公路机
电产品电气安全性自动测试软件。该软件不仅提高了
重复性大的试验检测的工作效率、减少了试验检测工
程师的工作量，而且保证了公路机电产品在电气安全
性能方面的质量，具有很高的实用价值。
参考文献：
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’’’，，，●l，l''l’'''''''，'，'，，，l，，，’’，，，''，'，''’，，’’''，'''''，，，，l，''''''，，，l，'l’'''''''，，''，，，l
“第五届测量控制与仪器仪表行业文化艺术展”诚邀莅临1
2016年9月21—24日中国·北京新国际展览中心
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PRoCESS AI朋OMAⅡON矾STRI】M研盯A110N、U 37 N仉8 AllgIlst加16
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