１　　概述

　　工业控制器作为工业监测控制的关键设备，其应用越来越广泛，然而其使用前的测试还　停留在人工测试阶段，采用人工测试存在测试时间长、不够等缺点。本文作者在Ｗｉｎｄｏｗ　ｓ　９８下开发的基于ＰＣ机工业控制器测试系统，实现了带ＲＳ２３２通讯接口工业控制器模拟量的自动校验和开关量信号的自动测试。该测试系统的开发为工业控制器的测试提供了一种快速、准确、可靠的自动测试工具。

　　２　　测试系统组成及原理

　　为使测试系统有良好的用户界面，缩短开发周期，测试系统采用了现成ＰＣ机加上自行设计　的ＩＳＡ　总线Ｉ／Ｏ测试板卡的设计方案，其是一个基于ＩＳＡ总线测试板卡的数据采集与控制　系统。测试系统由ＰＣ机主板、ＩＳＡ总线测试板卡、鼠标、显示器、打印机和相应的测试软件　组成，参见图１，测试板卡信号输出端（ＡＯ，ＤＯ）和控制器的信号输入端（ＡＩ，ＤＩ）连接　，测试板卡信号输入端（ＡＩ，ＤＩ）和控制器的信号输出端（ＡＯ，ＤＯ）连接，ＰＣ机的ＲＳ２３２串　口和被测控制器的ＲＳ２３２串口相连，形成若干闭环测试回路。

　　当测试控制器的ＡＩ通道时，通过测试板卡的ＡＯ通道向被测试控制器发出测试激励信号（给　定值），经Ｄ／Ａ转换送到控制器ＡＩ通道，再进行Ａ／Ｄ转换，所得实测值从串口返回ＰＣ机，和相应给定值进行比较，得出该测试点测量；控制器ＡＯ通道的测试是先通过串口发给定值到控制器模拟输出通道，通过测试板卡的ＡＩ通道采集实测值，计算该点测量。开关量的测试与之类似，将给定逻辑值和实测逻辑值进行比较即可。

　　３　　测试板卡框图及简介

　　测试板卡框图见图２，测试板卡由模拟输入通道、模拟输出通道，开关量信号的　输入和输出以及接口电　路组成，模拟输入通道包括了模拟信号电流／电压转换电路、多路模　拟开关、Ａ／Ｄ转换部分　，模拟输出通道包括了多路Ｄ／Ａ转换器、恒流源电路和输出信号转接　电路。板卡共有８路模拟量输入、１４路模拟量输出和８路开关量输入、输出，模拟量输入输　出信号为４￣２０　ｍＡ电流，模拟量输入的测量为０１２５　‰，模拟量输出的测量为　０５　‰。开关量输入信号为无源触点或ＴＴＬ电平输入，开关量输出信号为ＴＴＬ电平输出，足　以满足工业监控器的测试和电气连接要求。　

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　　４．１　　系统

　　系统是指模拟输入、输出通道的，在设计中从７个方面进行了考虑。

　　（１）采用低温漂系数精密电阻取样

　　取样电阻将模拟量输入信号０－２０ｍＡ变换成０－２Ｖ电平信号，选用０．２　‰低温漂系数的精密电阻，以保证取样。

　　（２）模拟滤波

　　模拟量输入信号经ＲＣ低频、高频滤波，滤除高频噪声和低频噪声。

　　（３）采用４１／２位双积分Ａ／Ｄ转换器ＩＣＬ７１３５

　　双积分式Ａ／Ｄ转换器测量的是输入电压在积分时间间隔内的平均值，能有效地抑　制工频干扰，其转换较高。

　　Ａ／Ｄ芯片外围电路也是影响Ａ／Ｄ转换的因素。为保证转换，除了采用高　基准参考源，其正负工作电源必须稳压；为减少ＩＣＬ７１３５在积分转换阶段的非线性　，Ａ／Ｄ转换时钟频率应限制在１６６　ｋＨｚ内，取信号积分周期为工作电源周期的整数倍。

　　（４）模拟量的输出传输采用电流形式

　　采用电流传输能消除传输电阻压降对的影响，且电流传输时两线间呈低阻，使外界干扰对传输线的作用减小。

　　（５）选用分辨率为１３位的Ｄ／Ａ转换器ＭＡＸ５４７

　　ＭＡＸ５４７为ＭＡＸＩＭ公司的并行八通道电压输出Ｄ／Ａ转换器，具有集成度高，满１３位有效　、每路带双缓冲输入锁存器等特点。由于芯片Ｄ／Ａ转换电路通过“Ｒ－２Ｒ”梯形网络实现　，基准参考电压输入端的负载变化范围达１０倍，需选择负载调整率小的基准参考源，为消除Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换的互相影响，ＩＣＬ７１３５和ＭＡＸ５４７基准参考源分别进行了配置　。

　　（６）采用自行设计的高稳定性恒流源电路

　　恒流源电路如图３所示，前级电路将ＭＡＸ５４７输出电压值＋２５　Ｖ转换成与后级电路输出电　流４－２０　ｍＡ成线性比例的电压值，且具备调零、调满量程功能。后级电路起信号转换、恒流驱动作用，即将前级输出电压变换成电流输出，并保证输出电流信号不随外加负　载改变而变化。为保证，恒流电阻Ｒ１３选用了低温漂系数精密电阻。

　　（７）接地

　　为使数字电路中数字负载的噪声耦合到模拟电路的误差，将模拟地与数字地分开接，模拟地仅在一点和数字地相连，使得数字部分的电流不会流到模拟回路中去。

　　４．２　　抗干扰措施

　　测试

　　系统位于实验室环境中，且和被测控制器近距离连接，主要干扰源是电源系统。所采取的措施有：在每组电源输入端加入高、低频滤波，对每个芯片电源加对地滤波，大大地降低了各芯片间的串扰；板内电源线、地线加粗、地线敷铜，从而减少接地参考点随电流的变化。

　　４．３　　Ｉ／Ｏ地址冲突的解决

　　测试板卡Ｉ／Ｏ端口编址方式为Ｉ／Ｏ端口单独编址，该方式下Ｉ／Ｏ端口地址与存储单元地　址　重叠，需用指令来区别是对存储器操作还是对Ｉ／Ｏ地址操作。因此，板卡的端口地址译码电　路应同时加Ｉ／Ｏ读（或Ｉ／Ｏ写）指令和表示ＤＭＡ操作正在进行的ＡＥＮ之反向信号来限定，当ＣＰＵ　或ＤＭＡ访问存储器时，端口地址译码电路的输出就不可能有效。

　　４．４　　总线驱动

　　测试板卡板内总线驱动是必须的，在板内加双向数据总线驱动，既可避免发生数据总　线竞争，又能减轻系统总线负担。而板内地址可不加驱动，因为板内地址驱动为单向驱动，　地址信号对系统总线构成的负载不会造成系统工作不正常。

　　５　　软件设计

　　测试系统在Ｗｉｎｄｏｗ　９８操作系统下开发，测试软件用基于控件对象可视化编程的Ｖｉｓｕａ　ｌ　Ｂａｓｉｃ　６．０编制，测试数据存储管理选用了Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ａｃｃｅｓｓ　７．０　。整个系统具备自动、手动测试功能，自动测试方式自动完成被测控制器所有通道测试，手动测试方式测试任意单项、任意通道。可存储、显示、打印当前测试数据并查询历史测试数据。

　　软件设计实现中共设４个模块完成上述功能：

　　①Ｉ／Ｏ端口的初始化；

　　②数据采集模块；

　　③通讯模块；

　　④实时显示模块。

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