【文章內(nèi)容簡介】 級需求，原理圖上增加到8路測試輸出。其中每一路的輸出均有熔斷器和續(xù)流二極管的保護，左下方是聲音傳感器的電源電路，右下方是啟動性能測試臺的驅動電路。圖9 耐久測試平臺驅動電路原理圖(3)特殊功能模塊的選型 耐久度測試平臺需要三個模擬量輸入：電壓、電流和聲音。三個模擬量都已經(jīng)轉變成電壓量，結合各方面因素選擇FX2N4AD模塊。 FX2N4AD有4個輸入通道，通過32緩沖寄存器(BFM)來設置通道的模式數(shù)據(jù)的讀取等功能。 該模塊的應用輸入端要共地和屏蔽，必要時要加濾波電容。本設計中都應用到。(4)傳感器信號采集做為過程控制系統(tǒng)的前端在整個系統(tǒng)中起著重要的作用，傳感器選擇的好壞直接關系到整個系統(tǒng)的成功與失敗。為了對控制系統(tǒng)中的相關參數(shù)進行精確測量，一般說來，傳感器的選擇應當遵循以下一些原則：(1)靈敏度：一般講，靈敏度越高傳感器性能就越好，因為靈敏度越高，意味著傳感器所能感知的變化量越小，即被測量存在微小變化時，傳感器就有較大輸出。(2)精確度：傳感器的精確度反映了傳感器的檢測值和被測對象的實際值之間的吻合程度，從理論上說，精確度越高實際值與檢測值越接近。(3)響應特性：在傳感器的響應特性的所測頻率范圍內(nèi)測得的信號保持不失真。(4)線性范圍：傳感器有一定的線性范圍，在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關系，線性范圍代表著傳感器的工作量程。(5)可靠性：工業(yè)控傳感器一般環(huán)境可能比較惡劣，現(xiàn)場干擾較大，而且要求使用壽命要長，因此，要保證傳感器在一定的工作環(huán)境內(nèi)長期可靠的運行，穩(wěn)定性要好。(6)其他：在傳感器的選擇上，除了以上要求以外對于安裝方式，是否經(jīng)濟，維護是否方便和現(xiàn)場是否易于更換部件等等問題也要進行相應的考慮。系統(tǒng)的電壓取樣：使用直流電壓變送器采集喇叭電壓值送入AD模塊；其參數(shù)如表1所示。表1 電壓變送器電氣參數(shù)電氣參數(shù)原邊額定有效值30V原邊電壓測量范圍120%Vpn額定輸出電壓5177。%V電源電壓12..24177。5%V靜態(tài)功耗600mW溫漂200PPM/℃線性度≤%FS響應時間≤350mS絕緣電壓2KV工作溫度 10～+60℃儲存溫度 20～+80℃系統(tǒng)的電流取樣：使用直流電流變送器采集喇叭電流值送入AD模塊；其參數(shù)如表2所示。表2 電流變送器電氣參數(shù)電氣參數(shù)原邊額定有效值5A原邊電流測量范圍120%Vpn額定輸出電壓5177。%V電源電壓12..24177。5%V靜態(tài)功耗300mW溫漂300PPM/℃線性度≤%FS響應時間≤350mS絕緣電壓2KV工作溫度10～+60℃儲存溫度20～+80℃系統(tǒng)的聲音傳感器模塊：改裝成品噪音計愛華awa5633直接獲取模擬信號送入FX2N4AD，聲音傳感器參數(shù)如表3所示。表3 聲音傳感模塊參數(shù)參數(shù)名稱：　數(shù)值頻率范圍20hz8khza加權35db130db精度加權時間125ms數(shù)字顯示4位數(shù)lcd()麥克風1/2 inch電容式麥克風操作及儲存溫濕度040℃, 1090%rh4 系統(tǒng)軟件設計 軟件設計思想程序在編制的時候，在完成系統(tǒng)基本功能的前提下，還要考慮以下幾點：（1）功能的可擴充性。系統(tǒng)具有的功能應隨著實際的需求而擴充，當實際應用中提出新的要求時，系統(tǒng)應能夠方便地在原有基礎上增加新的功能。（2）程序的可讀性。程序的可讀性對系統(tǒng)的后續(xù)維護、功能擴充有重要意義。（3）系統(tǒng)的更新。當系統(tǒng)微控制器或某些器件被更高性能的器件替代時，系統(tǒng)的程序要易于更新。（4）程序運行確實穩(wěn)定可靠、易于維護。因此，在軟件的結構設計上采用模塊化的編程方法，即將整個系統(tǒng)軟件按照一定的規(guī)則和功能分解為一個個單獨的模塊，模塊之間相對獨立，負責完成特定的功能。模塊是系統(tǒng)設計和實現(xiàn)的基本單元，每個模塊實現(xiàn)一個完整單獨的功能，模塊之間可以相互調(diào)用，共享數(shù)據(jù)。全部模塊構成整個系統(tǒng)。模塊化編程有以下優(yōu)點:（1）采用模塊化結構的最大的優(yōu)點是效率高。小塊程序更容易理解和調(diào)試。當知道模塊的輸入、輸出，就可直接調(diào)用該模塊。由于模塊之間共享數(shù)據(jù)，可以互相調(diào)用，因此可以非常靈活地組織每個模塊，達到非常高的整體效率。（2）當相同功能的需求較多時，可把程序放入庫中以備使用。如果需要對模塊某一功能升級，只需要改寫相應的模塊，而不需要改動整個軟件結構。當需要增加系統(tǒng)功能時，也只需要增加相應的軟件功能模塊即可。（3）模塊化編程使得要解決的問題只與特定模塊有關，出現(xiàn)故障時，很容易找到出錯的模塊，大大簡化了調(diào)試，同時使系統(tǒng)更易維護。 啟動性能測試臺軟件設計 啟動性能測試臺完成的任務比較簡單，主要是精確控制波形的輸出與調(diào)整。程序設計包涵PLC控制程序設計和文本顯示器程序設計。 啟動性能測試臺PLC程序設計 PLC程序在GX Developer軟件中進行。如圖10，程序包含：初始化、參數(shù)設置、手動輸出和自動輸出等幾個方面。圖10 啟動性能測試臺程序流程圖 啟動性能能測試臺人機器界面編程 文本顯示器使用三菱的MD204LV5，程序編寫在TP204V5軟件中進行。如圖11，界面主要對脈沖時間、間隔時間和工作次數(shù)的設置以及手動自動切換和復位等操作。(a)文本顯示器前面板(b)啟動性能測試臺控制界面圖11 啟動測試臺文本顯示器界面編程 耐久性能測試臺軟件設計 主程序設計 主程序包括：A/D模塊初始化，清零、復位、暫停、啟動等操作，順序輸出計數(shù)，數(shù)據(jù)采集，失效判斷等部分。如圖12所示為程序流程圖，里面主要是控制各路喇叭輸出電路的波形，結合電壓、電流和聲音分貝等三個值反饋到PLC，判斷喇叭工作次數(shù)是否有效，統(tǒng)計喇叭工作次數(shù)和失效次數(shù)，通過各參數(shù)（聲音上下限、電壓上下限、電流上下限、允許失效次數(shù)和總工作次數(shù)）的設置，最終決定喇叭通道是否通過耐久度測試。圖12 耐久性能測試臺程序流程圖 A/D模塊初始化程序的設計 A/D模塊的初始化在程序中非常重要，通過該子程序完成A/D通道的打開、零點增益的設置。程序流程圖如圖13所示。圖13 A/D模塊初始化程序流程圖 延時與數(shù)據(jù)采集子程序的設計每一路工作后都會觸發(fā)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集后與設定值進行比較，判斷各路工作是否失效，最后輸出報警信號。程序流程圖如圖14所示。圖14 延時與數(shù)據(jù)采集子程序流程圖 耐久性能測試臺人及界面編程 耐久性能測試臺的人機界面有十個畫面，如圖15所示，分別是：主菜單、參數(shù)設置參數(shù)設置控制菜單、顯示菜單、工作和失效次數(shù)顯示工作和失效次數(shù)顯示電壓和電流顯示電壓和電流顯示2和聲音分貝。圖15 耐久性能測試臺人機界面5 系統(tǒng)測試與數(shù)據(jù)分析 啟動性能測試測試臺實驗測試 手動模式實驗 在手動模式下，做兩組實驗： ，間隔時間為1s，觀察輸出是否正常； ，觀察輸出是否正常。實驗結果如表7。表4 實驗結果1測試次數(shù)脈沖時間間隔時間正確與否11正確21正確31正確41正確51正確61正確71正確81正確91正確1011正確表5 實驗結果2測試次數(shù)脈沖時間間隔時間正確與否1正確21正確3正確42正確5正確63正確7正確84正確9正確105正確 自動模式實驗 自動模式下，時間間隔1s，工作次數(shù)從1次增加到10，觀察結果是否正常。實驗結果如表6。表6 實驗結果3測試次數(shù)脈沖時間間隔時間工作次數(shù)正確與否111正確212正確313正確414正確515正確616正確717正確818正確919正確101110正確 啟動性能測試臺實驗結果分析 實驗測試儀器的精確度是衡量儀器特性的主要指標，測量系統(tǒng)的測量誤差分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差，它們存在于測量的各個環(huán)節(jié)之中。本測試臺所使用的定時器是1ms的積算定時器，所以精度比測試條件高得多，再加上控制流程比較簡單，所以正確率100%非常合理。 耐久性能測試臺實驗測試 分時復用實驗測試 分時復用是在本測試臺的應用是：每個周期5s，1s導通和4s截止；總共有5路驅動電路輸出，每一秒只有一路導通，整個周期每一秒都有一路是導通的，這樣能夠共有電壓電流變送器、A/D模塊、聲音傳感器、隔音箱等設備，也符合GB157422004關于耐久度測試的規(guī)定。 分時復用單獨測試程序如下： 實驗結果：各路喇叭能正常輪流發(fā)聲。 A/D模塊測試與實驗 A/D模塊使用的是特殊功能模塊FX2N4AD。需要對該模塊進行通道設置，增益設置和數(shù)據(jù)讀取等操作。聲級計的模擬輸出在通道3，電壓電流分別在通道1