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家用電器安全綜合智能測試系統(tǒng)的研制

文檔作者：羅宇峰		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月12日
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分類號(hào)!塹!i
UD! 密級(jí)坌五
Y 78GOI$
學(xué)校代號(hào)1 056I
學(xué)號(hào)20013520921 10l 1
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文
家用電器安全綜合智能測試系統(tǒng)的研制
指導(dǎo)教帥
副導(dǎo)師
羅宇峰
塑叢明熬籃一．．
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申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工程亟± 專業(yè)名稱： 絲劍王理
論文提交日期：2QQ§：3：!Q
學(xué)位授了，單位和日期
答辯委員會(huì)主席
論文評(píng)閱人
論文答辯日期： 2005．4．24
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摘要
摘要
家用電器的安全測試是每個(gè)家用電器的生產(chǎn)企業(yè)和檢測單位都很關(guān)心和重視
的事情。在家電生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)品出廠之前，均要進(jìn)行幾個(gè)重要項(xiàng)目的測試，一
般包括電參數(shù)的測量、耐壓測試、泄漏電流測試、接地電阻測量等，這幾個(gè)項(xiàng)目
均合格后，才能出廠。如果出現(xiàn)不合格項(xiàng)，就需要返工重新檢查，消除安全隱患，
避免出廠后造成消費(fèi)者使用時(shí)發(fā)生觸電等安全事故。目前，在家電制造企業(yè)和技
術(shù)監(jiān)督檢測單位，對(duì)電器安全的檢測所需要進(jìn)行的幾個(gè)項(xiàng)目大部分是采用幾臺(tái)單
獨(dú)的測量儀器進(jìn)行測試，存在著人為因素影響大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，工作效率低等問
題。而采用綜合測試系統(tǒng)能提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。目前國內(nèi)普遍使用的
綜合測試系統(tǒng)是通過PLC進(jìn)行控制的系統(tǒng)，其智能化程度不夠高。
為提高家電安全檢測的效率和智能化程度，本文結(jié)合相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究成
果，將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，串行通訊技術(shù)等領(lǐng)域相關(guān)的理}^和技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的家
電檢測領(lǐng)域，將幾臺(tái)單獨(dú)的測試儀器組合成一套智能綜合測試系統(tǒng)。比傳統(tǒng)的綜
合測試系統(tǒng)在檢測精度和智能化程度方面都有一定的提高，能完成PLC控制系統(tǒng)
不能完成的數(shù)據(jù)記錄和查詢等功能。并通過計(jì)算機(jī)的控制，使系統(tǒng)對(duì)單三相電器
均能測量，并利用三相電參數(shù)測量儀測量單相電器的電參數(shù)，利用單相泄漏電流
儀測量三相電器的泄漏電流，對(duì)于那些需同時(shí)測量單三相電器的實(shí)驗(yàn)室可節(jié)省一
臺(tái)單相電參數(shù)測量儀和一臺(tái)三相泄漏電流儀的費(fèi)用。
文中分六大部分對(duì)本家電綜合測試系統(tǒng)進(jìn)行介紹，分別是：文獻(xiàn)綜述和家電
安全測試主要項(xiàng)目介紹、本智能綜合測試系統(tǒng)的組成及儀器選型、本系統(tǒng)與傳統(tǒng)
綜合測試系統(tǒng)的比較、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用、串行通信技術(shù)的應(yīng)用。
最后通過基于Windows操作系統(tǒng)下的Visual Basic軟件編程，為用戶提供友
好簡潔的操作界面。通過在實(shí)際工作中的應(yīng)用驗(yàn)證，采用本系統(tǒng)可提供生產(chǎn)效率，
并且依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢等以前PLC控制系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)的
功能，具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：家用電器；安全檢測：智能化；計(jì)算機(jī)技術(shù)
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文
ABSTRACT
The safety test of household electrical appliances has great concern for every
manufacturer and testing authority．Testing of some important items must be
undertaken to the newly made products，which includes electric parameters
measurement，electric strength test，leakage current measurement and earthing
resistance measurement．The products can’t be put into market unless they’ve passed
all the tests．If there is any nonconformity。the products have tO be remade and
rechecked tO eliminate potential danger，which contributes to avoiding electric shock
tO the consumers．So far,the manufacturers and the quality supervision authorities
carry out most of the tests with several separate measurement instruments．which has
adverse problems of human error，heavy work and low efficiency．Introducing
combined testing system can raise the production efficiency and lower the production
cost．In our country，the combined testing system in common use，a system controlled
through PLC，is not intelligent enough．
In view of promoting the testing efficiency and intelligent level，this paper
applies the computer—control technique and serial communication technique tO the
traditional household electrical appliances testing field，combining the separate
testing instruments into an intelligent multi-purpose testing system．This system，with
its higher accuracy and intelligent level，is capable of performing data recording and
inquiring duties，which can’t be fulfilled through PLC control system．With
computerized control，both single—phase and three·phase electrical appliances can be
measured．Use is made of three·phase electric parameter measuring instrument tO
measure the electric parameters of single-·phase electrical appliances and of single，-
phase leakage current instrument to measure the leakage current of three-phase
electrical appliances．Thus the labs，where single—phase and three—phase electrical
appliances are required to be measured simultaneously，can save the cost of a
single-phase electric parameter measuring instrument and a three·-phase leakage
current measuring instrument．
The paper introduces the multi—purpose testing system in 6 parts：summary and
introduce of main items of household electric appliances safety test，composition of
the intelligent multi—purpose testing system and types of the selected instruments，
comparison of the system to the traditional combined testing system，and application
II
ABSTRACT
of computer-control technique，and application of serial communication technique．
Finally，as the program is based on Visual Basic software under Windows，users
are provided with a friendly and simple operating access．In its practical use，the
system is proved tO be capable of raising efficiency，performing data inquiring duties
and thus have practical value in engineering．
Key words：electrical appliance；safety test；intelligence：computer technique
III
華南理工大學(xué)
學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研
究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文
不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研
究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完
全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。
作者簽名：呵字碡日期： 年月日
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，
同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，
允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華南理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的
全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃
描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
保密口，在——年解密后適用本授權(quán)書。
本學(xué)位論文屬于
不保密囪。
(請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“4”)
作者簽名
導(dǎo)師簽名
日期：
日期：
年月日
年月日
第一章緒論
第一章緒論
1．1課題研究的意義和目的
隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各種電器、電子設(shè)備全面進(jìn)入社會(huì)生活各個(gè)
領(lǐng)域，成為社會(huì)文明進(jìn)步的重要標(biāo)志。在我國，人民生活水平不斷提高，對(duì)家用
電器的需求量越來越大。各類電器、電子設(shè)備在全國城鄉(xiāng)得到迅速普及，給生產(chǎn)
和生活帶來極大方便。但各類電器、電子設(shè)備的廣泛使用，帶來了人身傷害事故
的極大增加，給生命財(cái)產(chǎn)帶來危害，觸電傷亡和電氣火災(zāi)是常見例子。因此，電
器、電子設(shè)備的使用安全性成為決定產(chǎn)品質(zhì)量各要素中的首要因素，安全標(biāo)準(zhǔn)成
為最重要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一。
防觸電是所有安全標(biāo)準(zhǔn)中最基本也是最重要的內(nèi)容，通常列為產(chǎn)品安全的首
項(xiàng)。電氣安全性能試驗(yàn)項(xiàng)目包括；耐電壓試驗(yàn)、泄漏電流試驗(yàn)和接地電阻試驗(yàn)等。
70年代末期起，專用于各類電子、電器產(chǎn)品電氣安全性能試驗(yàn)的儀器迅速發(fā)展，
形成了一個(gè)嶄新的電子儀器門類。
目前家電生產(chǎn)企業(yè)和技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)家用電器產(chǎn)品的安全性檢測均十分
重視，它們?cè)谏a(chǎn)線和檢測室里都會(huì)配備相應(yīng)的儀器進(jìn)行質(zhì)量控制，通常檢測的
項(xiàng)目包括電參數(shù)檢測、泄漏電流檢測、耐壓測試和接地電阻測試等。但目前安全
檢測儀器的智能化程度不夠高，大部分企業(yè)停留在使用一臺(tái)儀器檢測一個(gè)項(xiàng)目，
需要重復(fù)接線，對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果使用人手記錄的狀態(tài)，導(dǎo)致大量人力和時(shí)間的浪費(fèi)。
在生產(chǎn)線檢測上表現(xiàn)為需要幾個(gè)獨(dú)立的工位來完成一臺(tái)電器的安全檢測。而現(xiàn)有
的PLC控制的綜合測試系統(tǒng)其測量精度較低，不能滿足要求較高的實(shí)驗(yàn)室的要
求，并且其智能化程度也較低。本設(shè)計(jì)通過將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)引入到
傳統(tǒng)的家電安全檢測中，將幾臺(tái)性能優(yōu)良的測量儀器集成為一個(gè)綜合測試系統(tǒng)，
可縮短電器安全檢測所需的時(shí)間，節(jié)省人力和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)用到生產(chǎn)線上，
可將幾個(gè)檢測工位合并為一個(gè)。還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)單相和三相電器的檢測。并且利
用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄和查詢等功能。極大地提高了家電安全檢
測的智能化程度。
1．2文獻(xiàn)綜述
1。2．1國家標(biāo)準(zhǔn)GB4706．卜1998簡介
GB4706．1-1998《家用和類似用途電器的安全第一部分：通用要求》是我國
華南理丁大學(xué)碩士學(xué)位論文
對(duì)家用和類似用途電器在電氣安全方面的通用要求，屬于強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。它等效采
用國際電工委員會(huì)IEC 335．1(1991)第3版《Safety of household and similar
electrical appliances Part l：General requirements》和其第l修正件(1994)。該標(biāo)
準(zhǔn)對(duì)家用電器所需要符合的安全要求作出了詳細(xì)的規(guī)定。對(duì)于具體的產(chǎn)品，還會(huì)
有對(duì)應(yīng)的特殊要求，這些標(biāo)準(zhǔn)是GB4706．2等一系列幾十個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)均需
與GB4706．1配合在一起使用。下面引述一下標(biāo)準(zhǔn)中與本設(shè)計(jì)有關(guān)的章節(jié)：
1．標(biāo)準(zhǔn)第lO章“輸入功率和電流”要求，“對(duì)器具在額定電壓且正常工作溫
度下，其輸入功率對(duì)其額定輸入功率的偏差不應(yīng)大于一定的偏差”。這一要求是為
了考核一臺(tái)電器其實(shí)際功率與其標(biāo)稱的功率的偏差值，如果這一偏差值超標(biāo)，就
會(huì)對(duì)使用者產(chǎn)生一定的誤導(dǎo)，并有可能對(duì)配電線路產(chǎn)生損壞。要對(duì)這一指標(biāo)進(jìn)行
測量，要具備電參數(shù)測量儀。
2．第13章“工作溫度下的泄漏電流和電氣強(qiáng)度”和第16章“泄漏電流和電
氣強(qiáng)度”要求，器具的泄漏電流不應(yīng)過大，而且它的電氣強(qiáng)度應(yīng)是足夠的。這兩
章是要求電器的絕緣應(yīng)該是良好的，其正常情況下對(duì)外的泄漏電流應(yīng)該是很小的，
同時(shí)還應(yīng)能承受一定的意外高壓，不產(chǎn)生絕緣失效。泄漏電流要通過泄漏電流儀
進(jìn)行測量，電氣強(qiáng)度用耐壓測試儀進(jìn)行測量。
3．第27章“接地措施”中第27．5條要求“接地端子或接地觸點(diǎn)與接地金屬
部件之間的連接，應(yīng)具有低電阻，接地電阻值不應(yīng)超過0．1 Q”。這一章是要求電
器的接地電阻應(yīng)是足夠低的，當(dāng)電器一旦發(fā)生漏電時(shí)，應(yīng)能及時(shí)提供接地保護(hù)。
接地電阻一般用接地電阻測試儀測量。
GB4706．1標(biāo)準(zhǔn)的修訂緊跟著IEC標(biāo)準(zhǔn)的變化，測量儀器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)與標(biāo)準(zhǔn)
的要求是緊密聯(lián)系在一起的，一旦標(biāo)準(zhǔn)要求的檢驗(yàn)項(xiàng)目和測試線路圖有變化，儀
器也必須馬上更改，否則就會(huì)引起不必要的爭議。例如，在1992年版的GB4706．1
中有絕緣電阻的要求，生產(chǎn)企業(yè)和檢測單位也必須具備絕緣電阻測試儀，市場上
銷售的電器安全綜合測試系統(tǒng)也具有絕緣電阻測試功能，但1998版的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)取
消了這一要求。還有對(duì)耐壓測試儀的要求，1998年版的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)耐壓裝置的短路電
流和跳閘電流做出了規(guī)定，而GB4706．1—1992則沒有。所以以前的耐壓測試儀跳
閘電流通常只做到20mA，但新標(biāo)準(zhǔn)則要求儀器要做到100mA。如果不注意這些
區(qū)別，在儀器的選擇上就會(huì)出現(xiàn)失誤。
1．2．2電氣安全性能試驗(yàn)儀器介紹
電氣安全性能試驗(yàn)儀器的技術(shù)指標(biāo)完全取決于安全標(biāo)準(zhǔn)的要求和規(guī)定，測試
對(duì)象除各類家用電器、電子產(chǎn)品外，遍及一切電網(wǎng)供電或由指定的額定交直流供
電的低壓電器設(shè)備，這是電氣安全性能試驗(yàn)儀器區(qū)別所有各類電子測量儀器的特
點(diǎn)。因此，儀器的發(fā)展依賴于安全標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。
2
第一章緒論
下面，簡單地介紹一下電氣安全性能試驗(yàn)儀器：電參數(shù)測量儀、耐電壓測試
儀、泄漏電流測試儀和接地電阻測試儀。
一、電參數(shù)測量儀表
在家用電器產(chǎn)品檢驗(yàn)中，按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通常要求測量的電量有：電流、
電壓、頻率、功率、功率因數(shù)、電能等。在早期，對(duì)于上面提到的測試項(xiàng)目，需
要用到各種類型的測量儀表，我們要配備電流表、電壓表、功率表、功率因數(shù)表、
頻率表、電能表等一大堆儀表。而且這些早期的儀表通常還是指針式的儀表，讀
數(shù)既不準(zhǔn)確又存在著較大的人為因數(shù)。
隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)電測量技術(shù)提出了高準(zhǔn)確度、高靈敏度、速度
快、可靠性高以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測量等各種要求。同時(shí)，被測對(duì)象范圍也不斷擴(kuò)大。
由單一物理量擴(kuò)展為多個(gè)物理量；由靜態(tài)測量擴(kuò)展為動(dòng)態(tài)測量。對(duì)于這樣的測量，
前面介紹的模擬式指示儀表是難以完成的，數(shù)字化儀表正是適應(yīng)這一要求而迅速
發(fā)展起來的。
所謂數(shù)字儀表，就是能將被測的連續(xù)電量自動(dòng)的變成斷續(xù)電量，然后進(jìn)行數(shù)
字編碼，并將測量結(jié)果以數(shù)字顯示出來的電測儀表。
模擬法測量技術(shù)是被測的物理量與測量結(jié)果之間保持連續(xù)的函數(shù)關(guān)系。而數(shù)
字化測量技術(shù)是將被測的連續(xù)物理量轉(zhuǎn)化為量子化和離散化的物理量，然后以數(shù)
字的形式進(jìn)行編碼、傳輸、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)字顯示或打印的一種測量方法。
它的測量原理、方法和儀器結(jié)構(gòu)等方面與傳統(tǒng)的模擬式儀表是完全不同的。它具
有測量速度快、準(zhǔn)確度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
帶有微處理器或計(jì)算機(jī)的數(shù)字式智能儀器極大地提高了儀器的性能，例如利
用微處理器的運(yùn)算和邏輯判斷功能，可以消除由于漂移、增益的變化和干擾等因
素引起的誤差，從而提高了測量的精度。
數(shù)字儀表能滿足各類家用電器產(chǎn)品的檢驗(yàn)要求，如試驗(yàn)室常用的數(shù)字電參數(shù)
測量儀可以對(duì)產(chǎn)品的輸入電壓、輸入電流、輸入功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)
進(jìn)行綜合自動(dòng)測量。
數(shù)字儀表的主要技術(shù)特點(diǎn)是：
a．準(zhǔn)確度高。如高精度的數(shù)字電壓表測量直流電壓的準(zhǔn)確度可達(dá)量程的
0．001％或更高。數(shù)字頻率計(jì)的準(zhǔn)確度可以達(dá)到l×10一。
b．輸入阻抗特別高，吸收被測功率極少。如高阻抗的數(shù)字電壓表基本量程的
輸入阻抗可達(dá)25000MQ，即使一般的數(shù)字電壓表輸入阻抗也高于[000MQ。
c．靈敏度高。如積分式數(shù)字電壓表的分辨率可達(dá)0．01 u V。
d．測量速度快。有些數(shù)字表的測量速度可達(dá)每秒鐘幾萬到幾十萬次。
e．操作簡單、方便、無讀數(shù)誤差。
f．測量過程自動(dòng)化，可以自動(dòng)判斷極性、切換量程。帶有微處理器的數(shù)字儀
華南理T大學(xué)碩士學(xué)位論文
表還有自動(dòng)校零、自動(dòng)校準(zhǔn)、自診斷、非線性補(bǔ)償、提供自動(dòng)打印和數(shù)碼輸出等
功能。
g．通過數(shù)字儀表的輸出接口，可以方便地與計(jì)算機(jī)連接，把測量結(jié)采輸送到
計(jì)算機(jī)，以便作進(jìn)一步的計(jì)算和控制。
二、耐壓測試儀
耐電壓強(qiáng)度也可稱耐壓強(qiáng)度、介電強(qiáng)度、介質(zhì)強(qiáng)度。絕緣物質(zhì)所能承受而不
致遭到破壞的最高電場強(qiáng)度稱耐電壓強(qiáng)度。在試驗(yàn)中，被測樣品在要求的試驗(yàn)電
壓作用之下達(dá)到規(guī)定的時(shí)間時(shí)，耐壓測試儀自動(dòng)或被動(dòng)切斷試驗(yàn)電壓。一旦出現(xiàn)
擊穿電流超過設(shè)定的擊穿(保護(hù))電流，能夠自動(dòng)切斷試驗(yàn)電壓并發(fā)出聲光報(bào)警，
以確保被測樣品不致?lián)p壞。它主要達(dá)到如下目的：
1)檢測絕緣耐受工作電壓或過電壓的能力；
2)檢查電氣設(shè)備絕緣制造或檢修質(zhì)量；
3)排除因原材料、加工或運(yùn)輸對(duì)絕緣的損傷，降低產(chǎn)品早期失效率：
4)檢驗(yàn)絕緣的電氣間隙和爬電距離。
耐壓測試儀是測量各種電器裝置、絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的耐電壓能力的儀器，
該儀器能調(diào)整輸出羆要的交流(或直流)試驗(yàn)電壓和設(shè)定擊穿(保護(hù))電流。在
試驗(yàn)中，樣品在要求的試驗(yàn)電壓作用之下達(dá)到規(guī)定時(shí)間時(shí)，耐電壓測試儀自動(dòng)或
被動(dòng)切斷試驗(yàn)電壓：一旦出現(xiàn)擊穿，電流超過設(shè)定擊穿(保護(hù))電流，能夠自動(dòng)
切斷輸出并同時(shí)報(bào)警，以確定樣品能否承受規(guī)定的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)。它可以直觀、
準(zhǔn)確、快速、可靠地測試各種被測對(duì)象的耐受電壓、擊穿電壓、漏電流等電氣安
全性能指標(biāo)，并能在IEC或國家安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試條件下，進(jìn)行工頻和直流等
不同形式的介電性能試驗(yàn)。在國內(nèi)外，此類儀器還有介質(zhì)擊穿裝置、耐壓試驗(yàn)器、
電涌絕緣測試儀、高壓試驗(yàn)器等不同的名稱。
耐壓測試儀的雛形一高壓試驗(yàn)器的歷史可以追溯到很久以前，但真正形成專
門的基本安全試驗(yàn)儀器門類則是70年代后期，世界范圍內(nèi)大力推廣安全標(biāo)準(zhǔn)之
后。50年代中期，初具定時(shí)控制及漏電流測試功能的典型產(chǎn)品如前蘇聯(lián)的UPU—l
型介質(zhì)擊穿試驗(yàn)器，為全電子管電路，且量程單一，主要用于測試電工絕緣材料
的抗電強(qiáng)度。70年代后期，隨著IEC65號(hào)公告的發(fā)布，日本菊水(KIKUSUI)公司
發(fā)展了TOS8000系列耐壓測試儀，采用晶體管及集成電路，技術(shù)文件明確表明其
產(chǎn)品以滿足IEC、JIS、UL等安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為目的。80年代初，IEC664(1980)號(hào)
公告首次頒布進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)脈沖波耐壓試驗(yàn)的新規(guī)定，瑞士HAEFELY公司立即發(fā)展
了P12型沖擊波耐壓測試儀。由此可見，基本安全試驗(yàn)儀器的發(fā)展與安全標(biāo)準(zhǔn)的
發(fā)展同步且不可分割。
整個(gè)60年代是我國耐壓測試儀的初創(chuàng)時(shí)期。由于受技術(shù)、工藝、元器件等各
種因素的限制，產(chǎn)品品種少，精度低，自身安全性能差，從廠家自我武裝用以進(jìn)
4
第一章緒論
行產(chǎn)品或零部件耐壓試驗(yàn)的簡易試驗(yàn)器起步，少數(shù)品種經(jīng)進(jìn)一步完善后形成了商
品。代表產(chǎn)品是JC．4介質(zhì)擊穿裝置，但70年代耐壓測試儀的研制和生產(chǎn)一直停
滯不前，1970年JC一4竟成為市場上唯一的耐壓儀型號(hào)。
我國耐壓測試儀轉(zhuǎn)入大批量生產(chǎn)而形成安全試驗(yàn)儀器新門類始于80年代初。
在各類國家安全標(biāo)準(zhǔn)全面制訂并強(qiáng)制執(zhí)行的大背景下，生產(chǎn)廠家迅速推出大批型
號(hào)各異的新產(chǎn)品。現(xiàn)在，我國己形成的安全耐壓試驗(yàn)儀器技術(shù)指標(biāo)基本與國外相
當(dāng)。國內(nèi)外安全耐壓試驗(yàn)儀器性能比較見表1．1：
表l+l國內(nèi)外耐壓試驗(yàn)儀器性能對(duì)照表
Tablel-1 Performance comparison of domestic and foreign withstand voltage device
類型及
技術(shù)指產(chǎn)地中國日本中國臺(tái)灣
懷
輸出電壓范圍及誤差
C$2672B：0h5kV， TO$5050：0～5kV。GPT．605：0～5kV，
單純工
±3％ ±1．5％ ±3％
C$2672B：0～ To$5050：0．1～ GPT-605：0．5～
頻交流判定電流范圍及誤差
100mA，±3％ 110mA，±5％ 100mA，±3％
最大功率輸出CS2672B：750VA TOS5050：500VA GPT-605：500VA
C$2672C：0H5kV， TO$505I：O～5kV， GPT625：0～5kV，
輸出電壓范圍及誤差
±3％ ±1．5％ ±3％
交直流C$2672C：±3％ To$505l：±5％ GPT625：±3％
兼容判定電流范圍及誤差A(yù)C：0h100mA AC：0．1～110mA AC：0．5～100mA
DC：O～20mA DC0．1～10mA DC：0．5～25mA
最大功率輸出C$2672C：750VA TOS505l：500VA GPT625：500VA
三、泄漏電流測試儀
泄漏電流是指在沒有故障施加電壓的情況下，電氣中相互絕緣的金屬零件之
間，或帶電零件與接地零件之間，通過其周圍介質(zhì)或絕緣表面所形成的電流稱為
泄漏電流。按照美國uL標(biāo)準(zhǔn)，泄漏電流是包括電容耦合電流在內(nèi)的，能從家用
電器可觸及部分傳導(dǎo)的電流。泄漏電流包括兩部分，一部分是通過絕緣電阻的傳
導(dǎo)電流11；另一部分是通過分布電容的位移電流12，后者容抗為XC=1／2pfc，與
電源頻率成反比，分布電容電流隨頻率升高而增加，所以泄漏電流隨電源頻率升
高而增加。例如：用可控硅供電，其諧波分量使泄漏電流增大。
若考核的是一個(gè)電路或一個(gè)系統(tǒng)的絕緣性能，則這個(gè)電流除了包括所有通過
絕緣物質(zhì)而流入大地(或電路外可導(dǎo)電部分)的電流外，還應(yīng)包括通過電路或系
統(tǒng)中的電容性器件(分布電容可視為電容性器件)而流入大地的電流。較長布線
會(huì)形成較大的分布容量，增大泄漏電流，這一點(diǎn)在不接地的系統(tǒng)中應(yīng)特別引起注
意。
測量泄漏電流的原理與測量絕緣電阻基本相同，測量絕緣電阻實(shí)際上也是一
華南理]_：=大學(xué)碩士學(xué)位論文
種泄漏電流，只不過是以電阻形式表示出來的。不過正規(guī)測量泄漏電流施加的是
交流電壓，因而，在泄漏電流的成分中包含了容性分量的電流。
在進(jìn)行耐壓測試時(shí)，為了保護(hù)試驗(yàn)設(shè)備和按規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)測試，也需要確
定一個(gè)在不破壞被測設(shè)備(絕緣材料)的最高電場強(qiáng)度下允許流經(jīng)被測設(shè)備(絕
緣材料)最大電流值，這個(gè)電流通常也稱為泄漏電流，但這個(gè)要領(lǐng)只是在上述特
定場合下使用。
泄漏電流實(shí)際上就是電氣線路或設(shè)備在沒有故障和施加電壓的作用下，流經(jīng)
絕緣部分的電流。因此，它是衡量電器絕緣性好壞的重要標(biāo)志之一，也是產(chǎn)品安
全性能的主要指標(biāo)。
將泄漏電流限制在一個(gè)很小值，這對(duì)提高產(chǎn)品安全性能具有重要作用。
泄漏電流測試儀用于測量電器的工作電源(或其他電源)通過絕緣或分布參數(shù)阻
抗產(chǎn)生的與工作無關(guān)的泄漏電流，其輸入阻抗模擬人體的阻抗。泄漏電流測試儀
主要由阻抗變換、量程轉(zhuǎn)換、交直流變換、放大、指示裝置等組成。有的還具有
過流保護(hù)、聲光報(bào)警電路和試驗(yàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，其指示裝置分模擬式和數(shù)字式兩
種。
四、接地電阻測試儀
”接地電阻”這個(gè)名詞是個(gè)定義并不十分明確的詞。在有些標(biāo)準(zhǔn)中(如家用電
器的安全標(biāo)準(zhǔn)中)，它是指設(shè)備內(nèi)部的接地電阻，而在有些標(biāo)準(zhǔn)中(如接地設(shè)計(jì)規(guī)
范中)，它是指整個(gè)接地裝置的電阻。我們所講的是指設(shè)備內(nèi)部的接地電阻，也就
是一般產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)中所說的接地電阻(也有叫做接地阻抗的)，它所反映的是設(shè)
備的各處外露可導(dǎo)電部分與設(shè)備的總接地端子之間的電阻。一般標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定這個(gè)
電阻不得大于0，lQ。
接地電阻是指用電器的絕緣一旦失效時(shí)，電器外殼等易觸及金屬部件可能帶
電，需要有可靠的接地保護(hù)電器的使用者的安全，接地電阻是衡量電器接地保護(hù)
可靠的重要指標(biāo)。
接地電阻可用接地電阻測試儀來測量。由于接地電阻很小，正常一般在幾十
毫歐姆，因此，必須采用四端測量才能消除接觸電阻，得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。接
地電阻測試儀是由測試電源、測試電路、指示器和報(bào)警電路組成。測試電源產(chǎn)生
25A(或10A)的交流測試電流，測試電路將被測電器取得的電壓訊號(hào)通過放大、
轉(zhuǎn)換，由指示器顯示，若所測接地電阻大于報(bào)警值(0．1 Q或0．2Q)，儀器發(fā)出聲
光報(bào)警。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善。電氣安全測試儀器門類也
隨著發(fā)展更新，耐壓測試儀從工頻交流、直流，發(fā)展到標(biāo)準(zhǔn)波沖擊耐壓儀；泄漏
電流測試儀從平均值整流發(fā)展到真有效值整流??等，使電氣安全測試技術(shù)發(fā)展
到一個(gè)新水平。
6
第一章緒論
1．2．3家用電器安全測試的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
目前，在家用電器安全測試上通常有以下幾種方式：
一、采用單機(jī)進(jìn)行測量
目前大部分家電測試單位和家電生產(chǎn)企業(yè)對(duì)家用電器的安全測試是使用幾臺(tái)
單機(jī)獨(dú)立進(jìn)行測試的。這是因?yàn)閱闻_(tái)測試儀器經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前技術(shù)上已
經(jīng)很成熟，其本身具有豐富的功能，目前為完成單一功能而設(shè)計(jì)的儀器為了滿足
不同測試標(biāo)準(zhǔn)的需要，提供了較大的測量范圍，用戶可簡單地通過儀器的前控制
面板進(jìn)行設(shè)定。而且單臺(tái)的測試儀器本身具有良好的抗干擾性，每臺(tái)機(jī)均有獨(dú)立
的機(jī)箱和抗干擾措施，故可靠性高。另外每個(gè)功能使用單獨(dú)的測量儀器，一旦一
臺(tái)儀器出現(xiàn)故障，不會(huì)影響到其它儀器的使用。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)要求有變化，測量儀器需
要升級(jí)換代時(shí)，也不會(huì)影響到儀器的使用，只需要對(duì)這臺(tái)儀器進(jìn)行升級(jí)或更換。
其缺點(diǎn)是需要占用較大的場地，每項(xiàng)測量需重復(fù)接線，在生產(chǎn)線上這種形式通常
需要占用幾道工序，耗費(fèi)較大的人力和時(shí)間。
二、四合一(六合一)電器安全綜合測試儀
這類測試儀器將幾個(gè)測試功能集成在一臺(tái)儀器里面，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量
輕、自動(dòng)化程度高，前幾年曾經(jīng)流行一時(shí)。但使用一段時(shí)間后，其缺點(diǎn)就暴露出
來了，那就是其故障率較高，一旦其中一個(gè)功能模塊出現(xiàn)問題，儀器必須送修，
整臺(tái)儀器就無法使用了，另外當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)要求有變時(shí)，因?yàn)槠滠浖陀布汗袒?
用戶可更改設(shè)定的參數(shù)很少，適用范圍較窄，而且其升級(jí)很麻煩，使用單位不可
能自己完成，所以通常是一個(gè)測試模塊需要升級(jí)時(shí)，就導(dǎo)致整臺(tái)儀器不能使用或
者只能將某一個(gè)功能廢棄掉。所以目前選用這種儀器的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)很少了。
三、電器安全綜合測試系統(tǒng)
這類綜合測試系統(tǒng)目前一般由可編程序控制器PLC控制整個(gè)測試過程，通過
公共邏輯控制器箱的控制，實(shí)現(xiàn)內(nèi)置繼電器、接觸器陣列的切換，實(shí)現(xiàn)各參數(shù)分
時(shí)測試。接好被測負(fù)載后，一次完成所有測試項(xiàng)目。并可分為自動(dòng)測試和手動(dòng)測
試兩種狀態(tài)；自動(dòng)狀態(tài)：選擇測試項(xiàng)目及設(shè)定好報(bào)警限值后，自動(dòng)完成所選測試
項(xiàng)目，各項(xiàng)目測試時(shí)間由機(jī)內(nèi)PLC設(shè)定，用戶如欲自定測試時(shí)間可在定貨時(shí)預(yù)先
申明。手動(dòng)狀態(tài)：手動(dòng)逐項(xiàng)選擇測試項(xiàng)目，各項(xiàng)目測試時(shí)間由用戶掌握。因該類
系統(tǒng)其采用的單個(gè)測量項(xiàng)目的測量儀表也是由這些成套設(shè)備廠自己生產(chǎn)的，這類
公司對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較熟悉，但對(duì)單臺(tái)儀器的生產(chǎn)則比不上專業(yè)的儀器生產(chǎn)廠家，
故其單臺(tái)儀器的精度較低。而且這類系統(tǒng)的智能化程度也較低，不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的
儲(chǔ)存、查詢等功能。但其其有操作簡單、不占地方，如果機(jī)箱上裝上腳輪，則其
可移動(dòng)性強(qiáng)，所以目前在生產(chǎn)企業(yè)較受歡迎，在生產(chǎn)線上，在出廠檢測時(shí)，都有
一定的應(yīng)用。但對(duì)于要求較高的檢測單位和較大型的生產(chǎn)企業(yè)，其精度和功能還
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文
不能滿足要求。
在日常的檢驗(yàn)當(dāng)中，我們有時(shí)需要同時(shí)檢測一些單相和三相電器。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)
通常會(huì)購買一套三相電器的測量儀器和一套單相電器的測量儀器。而實(shí)際上三相
電參數(shù)測量儀可以測量單相電器的電參數(shù)，但需按照說明書改變接線，一般的檢
測人員因?yàn)橛X得每次測量時(shí)需更換接線麻煩，更怕接錯(cuò)線導(dǎo)致燒表，寧愿配備一
臺(tái)三相電參數(shù)測量儀，一臺(tái)單相電參數(shù)測量儀。而三相電器的泄漏電流測試則是
需要通過對(duì)三相電源分別進(jìn)行斷相，測量斷相時(shí)電器的泄漏電流，其泄漏電流值
用單相泄漏電流儀也能測量，但在實(shí)際工作中因操作復(fù)雜，且斷相時(shí)有一定的危
險(xiǎn)性，故測試機(jī)構(gòu)通常會(huì)單獨(dú)購買一臺(tái)三相泄漏電流測試儀，其功能就是內(nèi)置了
自動(dòng)斷相測試功能。而對(duì)于耐壓測試和接地電阻測試，則三相電器和單相電器是
通用的。
本人目前開發(fā)研制的家用電器安全綜合智能測試系統(tǒng)，選用一臺(tái)三相電參數(shù)
測量儀，一臺(tái)單相泄漏電流測量儀，一臺(tái)絕緣耐壓測試儀，一臺(tái)接地電阻測量儀，
并將目前流行的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)引入到系統(tǒng)中來，取代原來的PLC控制，用戶只
需要選擇是單相測試還是三相測試，需要測試哪幾個(gè)項(xiàng)目，啟動(dòng)后系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)
進(jìn)入測試狀態(tài)，按順序啟動(dòng)所需用到的儀器進(jìn)行測量。該系統(tǒng)的好處在于：
1)將幾臺(tái)設(shè)備集中在一個(gè)整體式機(jī)箱中，可節(jié)約地方；
2)用戶只需進(jìn)行一次接線，避免了重復(fù)接線及接錯(cuò)線的麻煩，大大節(jié)省了測
試工作人員的工作時(shí)間和工作強(qiáng)度；
3)可節(jié)省一臺(tái)單相電參數(shù)測量儀和一臺(tái)三相泄漏電流儀的費(fèi)用。在測量時(shí)系
統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的選擇在單相或三相之間自動(dòng)轉(zhuǎn)換接線；
4)選用具有通訊接口的設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備與工控機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊，進(jìn)一步
可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、查詢等功能。
目前本人研制的家用電器安全綜合智能測試系統(tǒng)在單個(gè)測試功能上選用先進(jìn)
儀器生產(chǎn)廠家的儀器進(jìn)行測試，功能豐富，可靠性高，中央控制選用工控機(jī)來提
高智能化程度，其可靠性也很高，故整個(gè)系統(tǒng)的工作可靠性可以得到有效保證。
另外當(dāng)某一臺(tái)儀器出現(xiàn)故障時(shí)，可將該部分單獨(dú)送修，不影響其它部分的使用。
當(dāng)測試標(biāo)準(zhǔn)有變化，其中一臺(tái)儀器需更換時(shí)，可單獨(dú)進(jìn)行更換，整套設(shè)備可以得
到有效升級(jí)。所以，本課題研究的家用電器安全綜合測試系統(tǒng)同時(shí)具備了單機(jī)測
量和綜合測試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)了目前家電檢測自動(dòng)化和智能化的發(fā)展趨勢，具
有一定的工程實(shí)用價(jià)值。
1．3論文的主要工作及內(nèi)容安排
本文主要由六部分構(gòu)成：緒論、系統(tǒng)的組成及儀器的選型、與傳統(tǒng)綜合測試
第一章緒論
系統(tǒng)的比較、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用、串行通信技術(shù)的應(yīng)用和軟件介紹。
第一章緒論概要地引述了國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安全檢測的要求，介紹了家電安全檢測
的重要意義及檢測儀器的發(fā)展和現(xiàn)狀，并簡要介紹了電器安全綜合測試系統(tǒng)的發(fā)
展概況。
在第二章中著重介紹了本智能測試系統(tǒng)的構(gòu)成思路以及選中的每臺(tái)儀器的技
術(shù)參數(shù)和特點(diǎn)。并繪制出系統(tǒng)的線路圖，對(duì)線路圖的工作原理給出洋細(xì)的介紹。
第三章將本系統(tǒng)與目前市場上銷售的國內(nèi)一家著名儀器生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC
控制的綜合測試系統(tǒng)在功能和測量精度上進(jìn)行比較，體現(xiàn)出本系統(tǒng)的先進(jìn)性。
第四章介紹了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在本系統(tǒng)的應(yīng)用，包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的介紹、
接口卡技術(shù)的應(yīng)用和光電耦合抗干擾技術(shù)的應(yīng)用。
第五章介紹了串行通訊技術(shù)在本系統(tǒng)中的應(yīng)用。主要介紹了每臺(tái)儀器的通訊
協(xié)議以及儀器與計(jì)算機(jī)串行端口在硬件上的連接方式。
第六章介紹了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序的流程圖和程序晃面，體現(xiàn)了本系統(tǒng)利
用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后提供的友好的人機(jī)界面及以前的PLC控制的綜合測試系統(tǒng)所不
具備的數(shù)據(jù)查詢等功能。
1．4本章小結(jié)
在本章中首先介紹了家用電器安全檢測的重要意義，接下來介紹了國家標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)電器安全性的要求，并對(duì)電器安全檢測使用到的儀器進(jìn)行了介紹，指出了目前
檢測儀器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，提出了本智能測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，最后說明了本課題
的主要工作和論文在內(nèi)容上的安排。
9
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文
第二章本智能綜合測試系統(tǒng)的組成及儀器選型
本智能綜合測試系統(tǒng)的功能和測量精度等方面在很大程度上取決于所選擇的
單臺(tái)測量儀器，所以我們?cè)趦x器的選擇方面需要做好選型的工作，保證選擇的儀
器在同類產(chǎn)品上具有先進(jìn)的功能和精度，并完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2．1系統(tǒng)的構(gòu)成
系統(tǒng)的構(gòu)成圖如下圖：
數(shù)據(jù)
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圖2．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
Figure2·1 system structure diagram
系統(tǒng)由圖中所示的4臺(tái)儀器組成，由計(jì)算機(jī)通過I／0接口卡進(jìn)行中央控制，
儀器與計(jì)算機(jī)之間的通信通過串行通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的基本功能： 能對(duì)單相和三相電器的以下參數(shù)進(jìn)行檢測：電壓、
電流、功率、功率因數(shù)、電能累計(jì)、泄漏電流、接地電阻、耐壓性能。
通過計(jì)算機(jī)的控制，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)以下功能：
(1)可選擇本次測量所需要檢測的項(xiàng)目，因?yàn)槟硞€(gè)待測試的產(chǎn)品可能只需要測
試其中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)，所以本綜合測試系統(tǒng)應(yīng)能由使用者選擇測試項(xiàng)目。
(2)出用戶選定待測試的產(chǎn)品是單相電器還是三相電器，系統(tǒng)能自動(dòng)切換測試
線路，無需手動(dòng)接線。并通過接觸器、繼電器的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)用三相電參數(shù)測量儀
測量單、三相電器的電參數(shù)，用單相泄漏電流儀測量單、三相電器的泄漏電流。
(3)系統(tǒng)自動(dòng)將各臺(tái)儀器接入測試線路，然后通過串行端口將測得的數(shù)據(jù)收集
到計(jì)算機(jī)中，最終統(tǒng)一顯示出來。
(4)具備數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和查詢功能。
10
第二章本智能綜臺(tái)測試系統(tǒng)的組成及儀器選型
因?yàn)槿嚯妳?shù)測量儀可以測量單相電器的電參數(shù)，而單相泄漏電流儀可測
量三相電器的泄漏電流，所以我們選擇一臺(tái)三相電參數(shù)測量儀、一臺(tái)單相泄漏電
流儀、一臺(tái)耐壓機(jī)和一臺(tái)接地電阻測量儀。為了滿足泄漏電流測量的需要，我們
還要配備一臺(tái)三相調(diào)壓器和一臺(tái)三相隔離變壓器。
2。2測量儀器的選型
在儀器的選擇方面，必須以標(biāo)準(zhǔn)要求為依據(jù)，目前在市場，卜銷售的儀器均號(hào)
稱符合GB 4706．1—1998標(biāo)準(zhǔn)的要求，但我們必須根據(jù)自己的檢驗(yàn)需要仔細(xì)分析，
從其中挑選出既符合標(biāo)準(zhǔn)，又適合工作需要的儀器。根據(jù)本人的工作經(jīng)驗(yàn)，本系
統(tǒng)用到的幾臺(tái)儀器國內(nèi)均有生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，儀器的精度和耐用性也可滿足日常工
作的要求，而進(jìn)口儀器的價(jià)格則相對(duì)要高很多。所以儀器的選型主要在國產(chǎn)儀器
中選擇。另外日常的檢測當(dāng)中，我們還有可能會(huì)碰到要按其它標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測
的樣品，如按造美國標(biāo)準(zhǔn)或日本標(biāo)準(zhǔn)，所以在單機(jī)的功能選擇上應(yīng)盡可能選擇那
些測量范圍大一些的型號(hào)。經(jīng)過比較和選擇后，選用了以下幾臺(tái)儀器：
2．2．1電參數(shù)測量儀的選型
電參數(shù)測量儀器的選擇，主要應(yīng)考慮其量程和精度。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室所測量的
電器的需要，選用青島青智儀器有限公司8905F型數(shù)字電參數(shù)測量儀，該測量儀
是一種利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理的智能型儀表，它的工作原理是：被
測量的電壓、電流信號(hào)首先變換成較小的電壓信號(hào)，送到高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，
使之轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以處理的數(shù)字量。單片機(jī)對(duì)采集到的數(shù)字量進(jìn)行運(yùn)算處理，
并將最終計(jì)算的結(jié)果以數(shù)字的形式顯示出來，或通過打印機(jī)打印出來，或以串行
通訊形式將數(shù)據(jù)傳送給其他設(shè)備。
該儀器具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)所測信號(hào)數(shù)值為真有效值。
2)直接數(shù)字顯示，無讀數(shù)誤差。
3)對(duì)于波形失真的信號(hào)同樣適用。
4)用一臺(tái)儀器可以測量多個(gè)參數(shù)。
數(shù)字電參數(shù)測量儀的測試對(duì)象為45～65Hz交流信號(hào)，具體技術(shù)參數(shù)如表2一l。
通過前面板按鍵的操作，可實(shí)現(xiàn)以下功能的選擇：
1)“線路”鍵：用來改變各窗口顯示參數(shù)所對(duì)應(yīng)的相。每按動(dòng)一次，相應(yīng)的
指示燈點(diǎn)亮。
2)“功能”鍵：用來改變各窗口的顯示參數(shù)。每按動(dòng)一次，相應(yīng)的參數(shù)指示
燈點(diǎn)亮。
3)“線制轉(zhuǎn)換”鍵：用來確認(rèn)接入儀表的接線方式。每按動(dòng)一次，指示燈依
華南埋工大學(xué)碩士學(xué)位論文
次點(diǎn)亮。
4)“電能啟?！辨I：儀表“啟動(dòng)／停止”電能累計(jì)。電能“啟／?！睙袅?，表
示儀表進(jìn)入電能累計(jì)狀態(tài)。電能“啟，停”燈滅，表示儀表退出電能累計(jì)狀態(tài)，電
能累計(jì)停止。
5)“電能清零”鍵：清除電能累計(jì)結(jié)果。只有在停止累計(jì)電能狀態(tài)下(電能
“啟，?！睙魷?才有效。
6)“線路同步”鍵；按動(dòng)此鍵可以在不同的窗口顯示相同相的不同參數(shù)。使
A、B、c三個(gè)顯示窗口分別顯示同一相的電壓、電流、功率。具體顯示哪一相可
以通過線路指示燈來判斷。
表2一l 8905F型數(shù)字電參數(shù)測量儀技術(shù)參數(shù)表
Table 2-l Technique parameters of 8905F digital electricity parameter
measuring device
測量參數(shù)測量范圍測量誤差分辨力過載能力
電壓10．0-500V ±(0．25％讀數(shù)+0．25％ 0．1V 600V
量程)
電流0，030—40．00A ±(0．25％讀數(shù)+0．25％ <5A 0．001A 50A
量程) ≥5A 0．0lA
有功功率視電壓電流量功率因數(shù)=1．O： <200W 0．1W
程而定±(O．25％讀數(shù)+0．25％ <2000W lW
量程) ≥2kW 10W
功率岡數(shù)=0．5：
±(0，5％讀數(shù)+0．5％量
程)
功率因數(shù)O．20—1．00 ±O．02 O．Ol
頻率45～65Hz ±0．2Hz 0．1 Hz
電能9999．9MW·h 功率因數(shù)=1．0： 5位數(shù)顯示
±(0．25％讀數(shù)+0．25％
量程)
功率因數(shù)=0．5：
±(0．5％讀數(shù)+o，5％量
程)
時(shí)間I min～99h59min ±0．05％ 1分鐘
7)“功能同步”鍵：按動(dòng)此鍵可以改變窗口的不同相序的相同參數(shù)。連續(xù)按
動(dòng)此鍵可以使A、B、C三個(gè)顯示窗口分別顯示l、2、3相的電壓、電流或功率。
8)“鎖定”鍵：用來鎖定當(dāng)前的顯示值。當(dāng)被測參數(shù)變化比較快時(shí)不易讀數(shù)，
可以按鎖定鍵將數(shù)據(jù)鎖定，此時(shí)按鍵上方的指示燈點(diǎn)亮，再按一下指示燈滅，解
除鎖定。
9)“設(shè)置”、“·”、“▲”、“V”鍵：用來設(shè)定儀表的二[：作參數(shù)?！霸O(shè)置”鍵選
擇要修改的參數(shù)，“，、“▲”、“丫”鍵修改相應(yīng)參數(shù)的數(shù)值，設(shè)定參數(shù)的步驟及
第二章本智能綜合測試系統(tǒng)的組成及儀器選型
相應(yīng)的顯示如下：
狀態(tài)顯示窗口A
測量數(shù)據(jù)設(shè)置參數(shù)
I操作“設(shè)置”鍵uUUU
設(shè)定電壓倍率
I操作“設(shè)置”鍵AAAA
設(shè)定電流倍率
I操作“設(shè)置”鍵E—E
設(shè)定電能累計(jì)時(shí)間
I操作“設(shè)置”鍵ADDR
設(shè)定儀表的地址
l操作“設(shè)置”鍵BPS
設(shè)定儀表串行通訊波特率
2．2．2泄漏電流儀的選型
顯示窗口c 備注
參數(shù)值
電壓倍率操作其它按鍵設(shè)置參數(shù)
電流倍率操作其它按鍵設(shè)置參數(shù)
電能累計(jì)時(shí)間操作其它按鍵設(shè)置參數(shù)
儀表的通訊地址操作其它按鍵設(shè)置參數(shù)
串行通訊波特率操作其它按鍵設(shè)置參數(shù)
選用青島青智儀器有限公司8780型泄漏電流儀。該機(jī)是采用單片機(jī)與模數(shù)轉(zhuǎn)
換技術(shù)設(shè)計(jì)的智能型儀表。它利用單片機(jī)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并對(duì)采集到的數(shù)
據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，將計(jì)算結(jié)果以數(shù)字的形式顯示出來。具有以下特點(diǎn)：
1．直觀的數(shù)字顯示及較高的測量精度，有效地避免讀數(shù)誤差。
2．真有效值，對(duì)失真的波形同樣有較高的測量精度。
3．具有可選的串行通訊口，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。
4．具有電壓、電流上下限報(bào)警功能，具有聲光報(bào)警功能。
5．具有短路保護(hù)功能。
6．量程自動(dòng)切換功能。
主要性能及技術(shù)參數(shù)如下表：
表2—2 8780型泄漏電流儀技術(shù)參數(shù)表
Table 2-2 Technique parameters of 8780 leakage culTent measuring device
型號(hào)8780
測量范圍電壓5～300v 電流O．005—20．00mA
頻率45Hz一65Hz
顯示周期0．25秒／次
誤差±(O，25％讀數(shù)+0．25％量程)
顯示方式4位有效數(shù)字
電源AC220V±15％ 50Hz±2％
參數(shù)設(shè)置利用按鍵可設(shè)置時(shí)間、電流、電壓報(bào)警上、下限、儀表地址、波特率
華南理T大學(xué)碩+學(xué)位論文
通過按儀器前面板上的“設(shè)置”按鈕，可進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定狀態(tài)，選擇要設(shè)置的
參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)以下功能設(shè)定：
TIME 代表自動(dòng)狀態(tài)相線零線切換時(shí)間
A一一一代表電流上限
u一一一代表電壓上限U? 代表電壓下限
DELY 代表報(bào)警延遲次數(shù)
Addr 代表儀表地址(有串行口此參數(shù)才有效)
BPS 代表通訊波特率(有串行口此參數(shù)才有效)
2．2．3接地電阻測試儀的選擇
選用南京長盛儀器有限公司生產(chǎn)的CS9950型接地電阻測試儀。該機(jī)采用微
電腦控制器輸出電流的大小和輸出電流的頻率；該測試儀電流輸出為恒流源輸出，
即在測試儀的測試范圍內(nèi)，輸出電流的大小不隨外接負(fù)載阻值的變化而變化，輸
出電流值為設(shè)置電流值；此接地電阻測試儀還具有開路報(bào)警功能，配備PLC所需
的信號(hào)輸入、輸出接口，可方便地與PLC組成綜合測試系統(tǒng)，本測試儀亦可選配
RS232接口，能夠準(zhǔn)確地測量各種電機(jī)、電器、儀器儀表、家用電器等用電網(wǎng)供
電的電氣設(shè)備外殼易觸及金屬部件與其保護(hù)接地端子之間的電阻值。在購買時(shí)指
定了配RS232接口的儀器。其主要技術(shù)指標(biāo)如下表：
表2—3 CS9950型接地電阻測試儀技術(shù)參數(shù)表
Table 2-3 Technique parameters of CS9950 earthing resistance measuring device
電流設(shè)定3．0A．30A
3．0A一30A(恒流源輸出)
輸出電流分辨率：0．IA
準(zhǔn)確度：±(1％的設(shè)定值+0．1A)
輸出頻率50Hz／60Hz可選
l一510mQ
電阻設(shè)定
分辨率：0．1mo
3．0A．．30．0A
電流表分辨率：0．1A
準(zhǔn)確度：±(2％的設(shè)定值+2個(gè)字)
l一510mf2
電阻表分辨率：0．1mQ
準(zhǔn)確度：±(2％+lmQ)
l一999．9s 0=continue
測試時(shí)間設(shè)定分辨率：0．1s
準(zhǔn)確度：±5％
通過前面板的設(shè)置，可設(shè)定以下參數(shù)
14
第二章本智能綜合測試系統(tǒng)的組成及儀器選型
(1)記憶組設(shè)定。按“設(shè)置”鍵，液晶顯示器顯示如下菜單：
設(shè)置M1一M5，按數(shù)字鍵即可；
(2)測試電流設(shè)定
記憶組設(shè)置好以后，按“確認(rèn)”鍵，進(jìn)入電流設(shè)置菜單
此菜單表示當(dāng)前地電流設(shè)置值為10A，電流設(shè)置范圍為3A一30A，設(shè)置
電流值，按數(shù)字鍵即可。
(3)電阻報(bào)警值設(shè)定
電流參數(shù)設(shè)置好以后，按“確認(rèn)”鍵，測試儀進(jìn)入電阻設(shè)置菜單：
此菜單表示當(dāng)前的電阻設(shè)置值為100．OmQ，電阻的設(shè)置范圍為：l一510mQ：
設(shè)置電阻值，按數(shù)字鍵即可。
(4)測試時(shí)間設(shè)定
電阻參數(shù)設(shè)置好以后，按“確認(rèn)”鍵，測試儀進(jìn)入測試時(shí)間設(shè)置菜單：
此菜單表示當(dāng)前的測試時(shí)間設(shè)置值為lOs，測試時(shí)間的范圍為：l一999．9s。如
果測試時(shí)間設(shè)置為0，則測試時(shí)，測試儀一直處于測試狀態(tài)，直至按下“RESET”
鍵或不合格報(bào)警；設(shè)置測試時(shí)間，按數(shù)字鍵即可。
(5)測試電流頻率設(shè)定
測試時(shí)間設(shè)置好以后，按“確認(rèn)”鍵，測試儀進(jìn)入輸出電流頻率設(shè)置菜單：
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此菜單表示當(dāng)前的電流輸出頻率為50Hz；按“0”鍵設(shè)置為50Hz，按“1”
鍵設(shè)置為60Hz。
2．2．4耐壓測試儀的選擇
在選擇耐壓測試儀時(shí)，有一個(gè)方面要特剮注意，標(biāo)準(zhǔn)要求在進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，
當(dāng)試驗(yàn)電壓U≤4000V時(shí)，高壓電源的跳閘電流Ir=100mA。所以就要求耐壓測試
儀的漏電流設(shè)定范圍應(yīng)不小于100mA。而這一要求在GB 4706．1．1992這一舊版標(biāo)
準(zhǔn)中是沒有要求的。這就導(dǎo)致了目前市場上相當(dāng)一部分耐壓測試儀的漏電流設(shè)定
范圍還是停留在20mA的范圍。
選用南京長盛儀器有限公司生產(chǎn)的CS2672C型全數(shù)顯耐壓測試儀。CS2672C
耐壓機(jī)是在吸收、消化國際先進(jìn)耐壓測試儀的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國眾多用戶的實(shí)際
使用情況加以提高、完善。其測試電壓、漏電流、測試時(shí)間均為數(shù)字顯示，屬國
內(nèi)首創(chuàng)。它在原產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)～步改進(jìn)了性能，漏電流設(shè)定范圍從0．1一lOOmA，
可根據(jù)不同安全標(biāo)準(zhǔn)和用戶不同需求連續(xù)任意設(shè)定，在時(shí)間測試方面一改原產(chǎn)品
指示誤差偏大的不足之處，由倒計(jì)時(shí)數(shù)字顯示，使測試時(shí)間精度提高到±l％以上，
而且測試范圍提高到99s，功能更加豐富實(shí)用，并且可通過漏電流顯示反映被測體
漏電流的實(shí)際值和比較同類產(chǎn)品不同廠家產(chǎn)品中的耐壓好壞程度。
CS2672C型耐壓測試儀技術(shù)規(guī)格如下表：
表2—4：CS2672C型耐壓測試儀技術(shù)參數(shù)表
Table 2-4 Technique parameters of CS2672C withstand voltage measuring device
型號(hào)CS2672C
電壓測試范圍
0—5 kV精度±3％±3個(gè)字
AC／DC(kV)
漏電流測試范圍
AC：O．3．2／1—20110．100
DC：0．3．2／1—20
AC，DC(mA)
±3％±3個(gè)字
報(bào)警值預(yù)置范圍(連續(xù)AC：0．3．2／1-20／10．100
DC：0．3．2／1—20
設(shè)定)AC／DC(mA) ±3％±3個(gè)字
時(shí)間測試范圍1—99s(連續(xù)設(shè)定和手動(dòng))±l％
變壓器容量750VA
輸出波形50Hz，正弦波
2．3系統(tǒng)線路圖
儀器選擇好之后，主要的工作就是設(shè)計(jì)線路圖，本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一是單、三
相電器均可測量，難點(diǎn)在于用單相泄漏電流儀測量三相電器的泄漏電流。根據(jù)標(biāo)
準(zhǔn)要求，單相電器泄漏電流的測量電路圖如圖2—2。
第二章本智能綜合測試系統(tǒng)的組成及儀器選型
圖2-2單相電器泄漏電流測量電路圖
Figure2_2 measurement circuit of leakage current of single．phase electrical appliance
三相電器泄漏電流的測量電路圖如圖2--3，將開關(guān)a、b和c撥到關(guān)閉位置
來測量泄漏電流。然后，將開關(guān)a、b和c的每一個(gè)輪流打開，而其他二個(gè)開關(guān)仍
處于關(guān)閉位置再進(jìn)行重復(fù)測量，對(duì)只打算進(jìn)行星形連接的器具，不連接中性線。
三相電源{
圖2-3三相電器泄漏電流測量電路圖
Figure2_3 measurement circuit of leakage current of three．phase electrical appliance
系統(tǒng)的線路圖如圖2—4所示
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第二章本智能綜合測試系統(tǒng)的組成及儀器選型
上圖中：
VIP 8905F代表8905F型三相電參數(shù)測量儀；
8780代表8780型單相泄漏電流測量儀；
2672c代表2672C型耐壓測試僅；
9950代表9950型接地電阻測量儀：
IKlI～I(xiàn)K8l代表K1～K8交流接觸器的線圈；
K1／1～K8A代表Kl—K8交流接觸器的常閉觸頭。
線路A、B、C、NN、GND為電源進(jìn)線端；
線路lOl(A')、102(B’)、103(C’)、104(N’)、105()為負(fù)載接線端。
單相電器固定接入到A相電源當(dāng)中，即接入到10l、104、105線路當(dāng)中。
通過計(jì)算機(jī)程序的控制，當(dāng)K7接通時(shí)K4、K5、K6斷開，9950型接地電阻
測試儀連接到待測試電器的接地端子和電器的金屬外殼，進(jìn)行接地電阻的測試。
當(dāng)K6接通時(shí)，K7、K4、K5斷開，2672C型耐壓測試儀接入到測試線路當(dāng)中，
將高壓施加到待測電器的帶電線路和外殼上。
當(dāng)待測試電器是單相電器時(shí)，K5、K8接通，K4、K6、K7斷開，8780型泄
漏電流儀接入到測試電路中，泄漏電流儀自動(dòng)切換L和N線路測量泄漏電流值。
K4接通時(shí)，K5、K6、K7斷開，8905F型電參數(shù)測量儀接入到測試線路中，
進(jìn)行電參數(shù)的測量。
當(dāng)待測電器是三相電器時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，要按照?qǐng)D2．3，將開關(guān)a、b和
c撥到關(guān)閉位置來測量泄漏電流。然后，將開關(guān)a、b和C的每一個(gè)輪流打開，而
其它二個(gè)開關(guān)仍處于關(guān)閉位置再進(jìn)行重復(fù)測量。這項(xiàng)試驗(yàn)原來由人手來完成，既
復(fù)雜又有一定的危險(xiǎn)性，所以一般會(huì)多購買一臺(tái)三相泄漏測試儀來測量。在本系
統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)的控制，首先將KI、K2、K3和K5接通，測量3相均接通時(shí)的
泄漏電流，然后分別斷開KI、K2和K3，測量3相分別斷相時(shí)的泄漏電流。
同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)上要求，工作溫度下的泄漏電流。要在以下工作狀態(tài)下測量：電
熱器具以1．15倍的額定輸入功率工作；電動(dòng)器具和聯(lián)合型器具以1．06倍的額定
電壓供電。所以在系統(tǒng)中配備了一臺(tái)20kVA的三相調(diào)壓器。另外，如果待測試電
器沒有通過隔離變壓器供電，又沒有將它放在絕緣墊上，那么測量值就偏小。因
為部分泄漏電流直接經(jīng)她而不經(jīng)表頭，影響測量準(zhǔn)確度。所以在系統(tǒng)中還配備了
一臺(tái)20kVA的三相隔離變壓器。同時(shí)，在對(duì)三相電器進(jìn)行泄漏電流測量時(shí)，因?yàn)?
要斷相進(jìn)行測量，如果沒有隔離變壓器對(duì)其進(jìn)行隔離，會(huì)對(duì)其他儀器和工控機(jī)造
成較大的影響。
另外，電參數(shù)測量儀和泄漏電流測量儀接入電路后即可以進(jìn)入測量狀態(tài)，但
耐壓測試儀和接地電阻測試儀需提供啟動(dòng)和復(fù)位信號(hào)，才能正常工作。單機(jī)測量
19
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文
時(shí)是通過人手按動(dòng)前面板上的“啟動(dòng)”和“復(fù)位”按鈕來實(shí)現(xiàn)的。在本系統(tǒng)，通
過110卡連接到兩個(gè)小型繼電器，分別并聯(lián)到“啟動(dòng)”和“復(fù)位’’按鈕上，通過
繼電器的接通和斷開，就可以控制儀器的工作了。
2．4本章小結(jié)
本章首先介紹了系統(tǒng)的構(gòu)成，然后對(duì)選用的每一臺(tái)儀器的性能指標(biāo)和功能進(jìn)
行了詳盡的介紹，體現(xiàn)了單臺(tái)測試儀器在功能和性能上的優(yōu)勢。最后給出了系統(tǒng)
的線路圖，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作原理給出了詳細(xì)的說明。并著重分析了系統(tǒng)中用單
相泄漏電流儀測量三相電器的泄漏電流的工作原理。
第三章本系統(tǒng)與現(xiàn)有的PLC控制綜合測試系統(tǒng)的比較
第三章本系統(tǒng)與現(xiàn)有的PLC控制綜合測試系統(tǒng)的比較
廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司是國內(nèi)一家著名的制造測試儀器的廠家，其生產(chǎn)的電
器安全綜合測試系統(tǒng)也有較長的歷史?，F(xiàn)在以其中的一種主流型號(hào)ST40型家用
電器綜合測試系統(tǒng)來與本系統(tǒng)進(jìn)行比較。
3．1$T40型通用安全測試裝置系統(tǒng)簡介
系統(tǒng)的基本功能如下：
①采用抽屜式機(jī)籍：
②各儀表單元用四位拔盤設(shè)定報(bào)警點(diǎn)；
⑨系統(tǒng)通過公共邏輯控制器箱的控制，實(shí)現(xiàn)內(nèi)景繼電器、接觸器陣列的切換，
將測試端口匯總輸出，實(shí)現(xiàn)各參數(shù)分時(shí)測試。接好被測負(fù)載后，一次完成所有測
試項(xiàng)目；
④整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。只需在公共邏輯控制箱面板上操作；
⑤公共邏輯控制箱面板有兩排指示燈，上排綠燈指示正在測試項(xiàng)目，下排紅
燈鎖存指示測試不合格項(xiàng)目；
⑥系統(tǒng)由可編程序控制器PLC控制整個(gè)測試過程，分為自動(dòng)測試和手動(dòng)測
試兩種狀態(tài)：自動(dòng)狀態(tài)：選擇測試項(xiàng)目及設(shè)定好報(bào)警限后，自動(dòng)完成所選測試項(xiàng)
目，各項(xiàng)目測試時(shí)間由機(jī)內(nèi)PLC設(shè)定，用戶如欲自定測試時(shí)間需預(yù)先申明。手
動(dòng)狀態(tài)：手動(dòng)逐項(xiàng)選擇測試項(xiàng)目，各項(xiàng)目測試時(shí)間由用戶掌握。
⑦最多備有12種測試項(xiàng)目及儀表供選擇，可按用戶要求任意組合。
sT系列通用安全測試裝置部分可選的測試項(xiàng)目和儀表的技術(shù)參數(shù)如下：
1．單相泄漏電流測試項(xiàng)目
①測試儀表型號(hào)：XLD一5型泄漏電流測試儀；
②泄漏電流：測量范圍0．2mA～2mA 20mA，準(zhǔn)確度：±(3％讀數(shù)+2％滿度)，
可設(shè)定泄漏電流報(bào)警限，越限聲光報(bào)警，手動(dòng)量程切換；
③試驗(yàn)電壓：監(jiān)測范圍AC50V～250v'準(zhǔn)確度：±(0．6％讀數(shù)+0．4％滿度)；
④4位半數(shù)字表顯示泄漏電流和試驗(yàn)電壓；
⑤試驗(yàn)電壓可通過ST系列裝置內(nèi)安裝的調(diào)壓器和隔離變壓器調(diào)節(jié)，通用機(jī)
型配置的調(diào)壓器和隔離變壓器功率為2KW，可根據(jù)用戶所測負(fù)載的需要配置適當(dāng)
功率的調(diào)壓器及隔離變壓器。
2．三相泄漏電流測試項(xiàng)目
①測試儀表型號(hào)：XLD．5D型三相泄漏電流測試儀；
2l
華南理]_大學(xué)碩士學(xué)位論文
②泄漏電流：測量范圍0．2mA～2mA～20mA準(zhǔn)確度：±(3％讀數(shù)+2％滿度)，
可設(shè)定泄漏電流報(bào)警限，越限聲光報(bào)警，手動(dòng)量程切換；
③試驗(yàn)電壓：監(jiān)測范圍AC50V～250V(A相)準(zhǔn)確度：±(O．6％讀數(shù)+O．4％
滿度)；
④4位半數(shù)字表顯示泄漏電流和試驗(yàn)電壓；
⑤試驗(yàn)電壓可通過ST系列裝置內(nèi)安裝的三相調(diào)壓器調(diào)節(jié)，通用機(jī)型配置的
調(diào)壓器功率為2kW／每相，可根據(jù)用戶所測負(fù)載的需要配置適當(dāng)功率的調(diào)壓器。
3．交流耐壓試驗(yàn)
①測試儀表型號(hào)：ZNY-14型交流耐壓試驗(yàn)儀；
②試驗(yàn)電壓：O～5KV 50Hz，指示準(zhǔn)確度：±(3％讀數(shù)+2％滿度)，手動(dòng)調(diào)
節(jié)試驗(yàn)電壓；
③動(dòng)作電流：2、5、10、20mA可設(shè)定，準(zhǔn)確度：設(shè)定值±5％：
④試驗(yàn)時(shí)間：l S、2s、60s，準(zhǔn)確度±O．1s；
⑤4位半數(shù)字表顯示試驗(yàn)電壓；
⑥高壓變壓器容量：1kVA；
⑦不合格自動(dòng)切斷高壓，發(fā)出聲光報(bào)警。
3．接地電阻測試
①測試儀表型號(hào)：JDR．2型接地電阻測試儀；
②接地電阻：測量范圍O．05Q～O．25Q，準(zhǔn)確度±(2％讀數(shù)+2個(gè)字)，可設(shè)
定超限聲光報(bào)警；
③試驗(yàn)電流：交流恒流25A±1％；
④自動(dòng)定時(shí)測試時(shí)間≤8秒；
⑤四位半數(shù)字表顯示接地電阻和試驗(yàn)電流。
4．單相電壓．電流．功率測試
①測試儀表型號(hào)：VIPl型電壓一電流．功率測試儀；
②電壓：0～250V準(zhǔn)確度±(O_3％讀數(shù)+O．2％滿度)；電流：O～2A～20A準(zhǔn)
確度±(O．3％讀數(shù)+0．2％滿度)，手動(dòng)量程切換； 功率：O～400w～4Kw準(zhǔn)確度
±(0．3％讀數(shù)+O．2％滿度)(COS中：0．8～1)；
③4位半數(shù)字表顯示電壓、電流、功率：
④電流功率可用拔盤設(shè)定上、下限報(bào)警限，越限聲光報(bào)警。
5．三相電壓一電流一功率測試
①測試儀表型號(hào)：三相VIPl型電壓一電流一功率測試儀；
②電壓：0～250V準(zhǔn)確度±(O．3％讀數(shù)+0．2％滿度) 電流：O～2A～20A準(zhǔn)
確度±(O．3％讀數(shù)+O．2％滿度)，手動(dòng)量程切換； 功率：O～2000W～10KW準(zhǔn)確
度±(0_3％讀數(shù)+0．2％滿度)(COSO：0．8～1)；
第三章本系統(tǒng)與現(xiàn)有的PLC控制綜合測試系統(tǒng)的比較
③4位半數(shù)字表顯示電壓、電流、功率；
④電流功率可用撥盤設(shè)定上、下限報(bào)警，聲光報(bào)警。
3．2本系統(tǒng)和$T40型PLC控制系統(tǒng)的比較
由以上介紹可知，該系統(tǒng)的控制由可編程控制器實(shí)現(xiàn)，對(duì)單、三相電器的測
量要通過更換測量儀器來實(shí)現(xiàn)，通用性較差，而且智能化程度不夠高，不能實(shí)現(xiàn)
對(duì)測試數(shù)據(jù)的記錄、輸出等功能。生產(chǎn)成套設(shè)備的這些廠家，其中的單臺(tái)測量儀
器通常也由他們自己生產(chǎn)，但是其生產(chǎn)的儀器通常在功能和精度上比不上專業(yè)的
儀器生產(chǎn)廠家。例如上面舉例的ST40型通用安全測試裝置系統(tǒng)與我所選用的測
量儀器在測量范圍和測量精度方面的比較可見下表：
表3-1本系統(tǒng)與ST40型系統(tǒng)測量范圍精度的比較
Table 3-1 Measuring scope and accuracy comparison of ST40
system and my system
測試項(xiàng)目ST40型通用安全測試裝置本智能測試系統(tǒng)
電流：20A 電流：40A
電參數(shù)測量
0．3％讀數(shù)+O．2％滿度±(O．25％讀數(shù)+O．25％量程)
測量范圍o．2mA～2mA～20mA準(zhǔn)確測量范圍0．005—20．00mA
泄漏電流測量
度：±(3％讀數(shù)+2％滿度) 精度：±(0．25％讀數(shù)+0．25％量程)
測曩范圍0．05 o～0．25 Q，準(zhǔn)確度±
測量范圍0．001—0．51 f2
接地電阻測量分辨率：0．1mQ
(2％讀數(shù)+2個(gè)字)
準(zhǔn)確度：±(2％+lmQ)
動(dòng)作電流：2、5、10、20mA可設(shè)定
動(dòng)作電流：AC：0，3—2／1．20／10．100mA
耐壓性能測量DC：0．3，2／1．20mA
準(zhǔn)確度：設(shè)定值±5％；
準(zhǔn)確度：(4-3％±3個(gè)字)
由上表可見，本智能測試系統(tǒng)在測量精度和測量范圍上均比舊系統(tǒng)有較大的
提高，并且在耐壓性能測量時(shí)，舊系統(tǒng)還停留在動(dòng)作電流最大設(shè)定值為20mA的
水平，不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。而且本系統(tǒng)采用的單臺(tái)測試儀器還可以通過前面
板的設(shè)定來使用它們自帶的功能，而舊式的綜合澳4試系統(tǒng)其功能則比較單一。
本系統(tǒng)與舊系統(tǒng)功能比較見下表：
華南理]二大學(xué)碩士學(xué)位論文
表3-2本系統(tǒng)與ST40型系統(tǒng)功能比較
Table 3-2 Function comparison of ST40 system and my system
比較項(xiàng)目ST40型通用安全測試裝置本智能測試系統(tǒng)
單、三相測試轉(zhuǎn)換通過更換儀表實(shí)現(xiàn)通過軟件實(shí)現(xiàn)
每個(gè)儀表可單獨(dú)設(shè)定
較單一豐富
的功能
數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、查詢功能不具備具備
3．3本章小結(jié)
在本章，通過與目前市場上流行的一臺(tái)PLC控制的電器安全性能綜合測試系
統(tǒng)在功能和性能上進(jìn)行比較，體現(xiàn)了本系統(tǒng)采用的單臺(tái)測量儀器在測量精度上的
優(yōu)勢。同時(shí)，通過將計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，智能化程度有了一定的提高，體現(xiàn)在對(duì)
單、三相電器的測試選擇上由軟件來實(shí)現(xiàn)，不需要象原來那樣更換儀表：并可實(shí)
現(xiàn)舊系統(tǒng)在數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、查詢等方面的不足。
24
第四章計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)的應(yīng)用
第四章計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)的應(yīng)用
在本系統(tǒng)中，將采用計(jì)算機(jī)作為中央控制手段，將幾臺(tái)儀器集成為一個(gè)系統(tǒng)，
考慮到整個(gè)系統(tǒng)放置在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，電磁干擾等不利因素較多，工作環(huán)境較惡劣，
所以不采用一般的計(jì)算機(jī)，而采用抗干擾能力強(qiáng)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。并應(yīng)用I／O
接口卡技術(shù)來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。下面首先對(duì)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作一個(gè)
簡單的介紹。
4．1工業(yè)控制計(jì)算機(jī)簡介
4．1．1工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的組成
工業(yè)控制計(jì)算機(jī)包括硬件和軟件兩部分。硬件包括主機(jī)板(CPU、RAM、
ROM)、內(nèi)部總線和外部總線、人～機(jī)接口、系統(tǒng)支持板、磁盤系統(tǒng)、通信接口、
輸入輸出通道。軟件包括系統(tǒng)軟件、支持軟件和應(yīng)用軟件。
4．1．1．1工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的硬件組成
工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的硬件組成結(jié)構(gòu)如圖4．1所示：
r———————]r——一———————]r————————————]r——————————]r———————]
L主脊機(jī)—板。|lLA再-$J—L接—口一Ll—系可統(tǒng)?支持—板一l磁L—盤丌系統(tǒng)l l通信接口焙——=二專 L_i廣一。外部總線
二蘭!：=二蘭蘭二．二二蘭=一．二蘭蘭二二．．．．蘭二內(nèi)部總線
模擬量輸出
通道(AO)
數(shù)字量輸出
通道(D0)
圖4—1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的硬件組成結(jié)構(gòu)
Figure4·1 hardware structure of industrial control computer
下面分別介紹各個(gè)組成部分：
1．主機(jī)板主機(jī)板由中央處理器(CPU)年U內(nèi)存儲(chǔ)器(RAM、ROM)等部件組成，
它是工業(yè)控制機(jī)的核心。
2．內(nèi)部總線和外部總線內(nèi)部總線是工業(yè)控制機(jī)內(nèi)部各組成部分進(jìn)行信息傳
送的公共通道，它是一組信號(hào)線的集合。常用的內(nèi)部總線有IBMPC總線和STD
總線。
外部總線是工業(yè)控制機(jī)與其他計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備進(jìn)行信息傳送的公共通道。
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文
常用的外部總線有RS一232C和IEEE．488通信總線。
3．人一機(jī)接口人一機(jī)接口是人與計(jì)算機(jī)交流的一種外設(shè)。它由標(biāo)準(zhǔn)的PC
鍵盤、顯示器和打印機(jī)等組成。
4．系統(tǒng)支持板工業(yè)控制機(jī)的系統(tǒng)支持板主要包括如下部分：
(1)監(jiān)控定時(shí)器(俗稱看門狗電路)。它的主要作用是當(dāng)系統(tǒng)因干擾或軟件故障
出現(xiàn)異常時(shí)，看門狗電路可以使系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，從而提高系統(tǒng)的可靠性。
(2)電源掉電檢測。電源掉電檢測的目的是為了檢測到電源掉電以后，進(jìn)行現(xiàn)
場保護(hù)。
(3)保護(hù)重要數(shù)據(jù)的后備存儲(chǔ)器。這些存儲(chǔ)器通常采用帶有后備電池的
SRAM、NOVRAM、EEPROM。它能在系統(tǒng)掉電后保證數(shù)據(jù)不丟失，用于在系統(tǒng)
出現(xiàn)異常以及電源掉電等故障后保存重要數(shù)據(jù)。
(4)實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘。它主要是用于工業(yè)控制機(jī)自動(dòng)記錄某個(gè)控制是在何時(shí)發(fā)生
的。常用的日歷時(shí)鐘芯片有DSl216、DSl287等。
(5)磁盤系統(tǒng)。磁盤系統(tǒng)有半導(dǎo)體虛擬磁盤以及通用的軟磁盤和硬磁盤。
(6)通信接口。通信接口是工業(yè)控制機(jī)和其他計(jì)算機(jī)或智能外設(shè)的接口，常用
的接口有RS．232C和IEEE．488接口。
(7)輸入輸出通道。輸入輸出通道是工業(yè)控制機(jī)和生產(chǎn)過程之間的信號(hào)傳遞和
變換的連接通道。它包括模擬量輸入(AI)通道、模擬量輸出(AO)通道、數(shù)字量(或
開關(guān)量)輸入(DI)通道、數(shù)字量(或開關(guān)量)輸出(DO)通道。它的作用有兩個(gè)，其一
是將生產(chǎn)過程的信號(hào)轉(zhuǎn)換成主機(jī)能夠接受的數(shù)據(jù)形式；其二是將主機(jī)輸出的控制
命令或數(shù)據(jù)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)或電器開關(guān)的控制信號(hào)。
4．1．1．2工業(yè)控制機(jī)的軟件組成
工業(yè)控制機(jī)的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、支持軟件、應(yīng)用軟件三個(gè)部分。
1．系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件包括實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)、引導(dǎo)程序、調(diào)度執(zhí)行程序
等。除了使用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)以外，也常常使用MS．DOS和Windows等操作
系統(tǒng)。
2．支持軟件支持軟件包括匯編語言、高級(jí)語言、編譯程序、編輯程序、調(diào)
試程序、診斷程序等。
3．應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員針對(duì)某個(gè)生產(chǎn)過程現(xiàn)時(shí)編制的控制和
管理程序。它包括過程輸入程序、過程控制程序、過程輸出程序、人一機(jī)接口程
序、打印顯示程序和控制程序等。
4．1．2工業(yè)控制機(jī)的總線結(jié)構(gòu)
工業(yè)控制機(jī)的一大特點(diǎn)是采用了總線結(jié)構(gòu)。工業(yè)控制機(jī)的總線是一組信號(hào)線
的集合，它定義了各引線的信號(hào)、電氣、機(jī)械特性，使計(jì)算機(jī)內(nèi)部各組成部分之
第四章計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)的應(yīng)用
間以及不同的計(jì)算機(jī)之間建立起信號(hào)聯(lián)系，進(jìn)行信息傳送和通信?？偩€是工業(yè)控
制機(jī)的重要組成部分，它包括內(nèi)部總線和外部總線。
4．1．2．1內(nèi)部總線
所謂內(nèi)部總線，就是計(jì)算機(jī)內(nèi)部功能模板之間進(jìn)行通信的總線，它是構(gòu)成完
整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部信息樞紐。內(nèi)部總線主要有PC總線和STD總線，盡管這
兩種總線的數(shù)目不同，但按功能都可分為數(shù)據(jù)總線(DB)、地址總線(AB)、控制總
線(CB)和電源總線(PS)四個(gè)部分。采用內(nèi)部模板總線結(jié)構(gòu)時(shí)，模板上各插槽的相
同引腳都連接在一起，組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各功能模板插入槽內(nèi)，由總線完成系統(tǒng)
內(nèi)各模板之間的信息傳送，從而構(gòu)成完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
4．1．2．2外部總線
所謂外部總線是指計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與其他智能設(shè)備之間進(jìn)行通
信的連接線，常用的外部總線有IEEE一488平行總線和RS一232C串行總線。
1．RS一232C串行通信總線RS．232C是一種串行外部總線，是由美國電子工
業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)$0定的一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為
標(biāo)識(shí)號(hào)，c為修改次數(shù)。
RS一232C總線規(guī)定了其通信距離不大于15m，傳送信號(hào)的速率不大于20kbps，
每個(gè)信號(hào)使用一根信號(hào)線，并共用一根信號(hào)地線。
2．IEEE一488平行通信總線IEEE．488平行通信總線也稱GPIB(General
Purpose Interface Bus)總線，由美國惠普公司于20世紀(jì)60年代中期開始研究和制
定總線標(biāo)準(zhǔn)。1975年，IEEE以此為基礎(chǔ)制定了IEEE一488標(biāo)準(zhǔn)接口總線標(biāo)準(zhǔn)。
IEEE一488總線是一條無源的電纜線，它包括16條信號(hào)線和9條地線；系統(tǒng)
中通過總線互連的設(shè)備不得超過15臺(tái)；總線電纜長度不超過20m：信號(hào)的傳輸
速率一般為500kbps，最大傳輸速率為1Mbps，采用按位并行、字節(jié)串行、三線
握手、雙向異步的傳輸方式。
4．1．3工業(yè)控制機(jī)的特點(diǎn)
(1)可靠性高、可維修性好。它能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行而不發(fā)生故障，并且在
發(fā)生故障時(shí)維修快、簡單、方便。
(2)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。工業(yè)控制機(jī)能夠適應(yīng)高溫、高濕、腐蝕、振動(dòng)、沖擊、灰
塵等環(huán)境，并且有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力。
(3)能夠滿足控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性控制要求。
(4)具有完善的過程輸入輸出通道，能夠滿足生產(chǎn)過程的控制要求。
(5)具有豐富的工業(yè)控制軟件，而且控制軟件正向結(jié)構(gòu)化、組態(tài)化方向發(fā)展。
(6)能夠滿足大多數(shù)生產(chǎn)過程的控制糟度和運(yùn)算速度要求。
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4．2接口卡技術(shù)的應(yīng)用
4．2．1微機(jī)接口技術(shù)概述
微機(jī)接口電路的作用是把微機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備通過總線連接起來，構(gòu)成不同
用途、不同規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。通常我們把實(shí)現(xiàn)這種功能的接口電路制作成具有某
種標(biāo)準(zhǔn)接口界面的電路板，并稱之為接口卡。
微機(jī)接口卡的設(shè)計(jì)包括硬件基本功能設(shè)計(jì)和功能模塊化設(shè)計(jì)兩部分。根據(jù)設(shè)
計(jì)的目標(biāo)和任務(wù)的要求來確定硬件的基本功能，接口設(shè)計(jì)涉及到的內(nèi)容和主要應(yīng)
考慮的問題有：
(1)微機(jī)特點(diǎn)(計(jì)算和控制能力、實(shí)時(shí)處理能力)。
(2)被控設(shè)備的控制周期要求。
(3)計(jì)算機(jī)總線特點(diǎn)(信號(hào)特征、時(shí)序、驅(qū)動(dòng)能力等)。
(4)根據(jù)程序大小和數(shù)據(jù)量來決定存儲(chǔ)量。
(5)設(shè)備需要人工干預(yù)的功能和形式。
(6)對(duì)顯示、記錄設(shè)備的類型及輸出方式的要求。
(7)對(duì)模擬量輸入輸出信號(hào)的精度和傳輸速度的要求。
(8)I／O過程通道的類型、各類通道信號(hào)點(diǎn)數(shù)和路數(shù)。
(9)抗干擾措施(屏蔽、接地、抗干擾元件及電路的方式)。
(10)對(duì)故障診斷、報(bào)警支持電路的形式及要求。
對(duì)接口電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)時(shí)，通常的做法是：首先對(duì)接口兩側(cè)進(jìn)行分析，
在充分的需求分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)微機(jī)系統(tǒng)總線與I／O設(shè)備之間信號(hào)要求及時(shí)序
進(jìn)行相應(yīng)的接口設(shè)計(jì)，通常設(shè)計(jì)接口時(shí)應(yīng)對(duì)完成的功能所需的硬件和軟件作統(tǒng)籌
考慮，確定哪些功能由硬件完成，哪些功能由軟件實(shí)現(xiàn)，兩者之間做出合理的協(xié)
調(diào)方案，在此基礎(chǔ)上，合理地選用I／O接口芯片，進(jìn)行硬件接口電路設(shè)計(jì)及連接。
然后，根據(jù)硬件連接的情況，進(jìn)行接口驅(qū)動(dòng)軟件的分析與設(shè)計(jì)。一般可分為以下
步驟：
1．分析接口兩側(cè)的情況接口是要對(duì)兩個(gè)不同的設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行連接。通常
接口的兩側(cè)中，一側(cè)是CPU或微機(jī)系統(tǒng)，另一側(cè)是外設(shè)。對(duì)微機(jī)系統(tǒng)一側(cè)，應(yīng)搞
清楚是什么類型的系統(tǒng)總線，或者是什么類型的CPU，以及系統(tǒng)總線提供的數(shù)據(jù)
總線、地址總線的寬度和控制總線的邏輯定義(如有效電平、有效脈沖沿、信號(hào)方
向、是否為三態(tài)信號(hào)等)；時(shí)序關(guān)系的特點(diǎn)及要求。由于數(shù)據(jù)總線和地址總線比較
規(guī)整，不同的系統(tǒng)總線或CPU其變化不大。而控制總線，則因微機(jī)系統(tǒng)總線或
CPU的類型不同，其信號(hào)線及有關(guān)時(shí)序的關(guān)系差別較大，因此，對(duì)控制信號(hào)線的
邏輯定義與時(shí)序分析至關(guān)重要。
第四章計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)的應(yīng)用
由于外設(shè)種類繁多，型號(hào)不一，所提供的信號(hào)線五花八門，其邏輯定義、時(shí)
序關(guān)系、電平高低差異甚大，所以外設(shè)這一側(cè)的情況更為復(fù)雜。一般來說，對(duì)外
設(shè)一側(cè)的分析重點(diǎn)應(yīng)放在搞清有關(guān)外設(shè)的工作原理、性能特點(diǎn)及要連接的信號(hào)線
的定義及時(shí)序；從而找出需要接口為它提供哪些信號(hào)和功能才能正常工作，它反
饋給接口哪些狀態(tài)信號(hào)來表明其工作進(jìn)程，以達(dá)到與系統(tǒng)總線交換數(shù)據(jù)的目的。
一般來說，不管外設(shè)如何復(fù)雜，只要將它們的工作原理及與接口相連接的信號(hào)線
的特性分析清楚，對(duì)接口電路的分析與設(shè)計(jì)也就不難了。
2．實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總線與外設(shè)之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換通常情況下系統(tǒng)總線與外設(shè)兩側(cè)
的有關(guān)信號(hào)線直接連接是不行的。而是需要通過對(duì)接口兩側(cè)信號(hào)的分析，找出兩
者的差別之后，進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換與改造，使之協(xié)調(diào)及匹配。經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的信號(hào)線，
在功能定義、邏輯關(guān)系和時(shí)序配合上，能同時(shí)滿足接口兩側(cè)的要求。一般來說，
在分析已有接口時(shí)，可以從兩側(cè)的原始信號(hào)出發(fā)去考察它們，用哪些接口電路及
器件進(jìn)行子信號(hào)轉(zhuǎn)換，并把它們送到何處，從而搞清有關(guān)信號(hào)的來龍去脈。在設(shè)
計(jì)接口電路時(shí)．不只是由設(shè)計(jì)者決定由何種元器件來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的改造與轉(zhuǎn)換，還
要考慮到今后軟件如何操作和配合。
3．合理選用接口芯片隨著微電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，通?？梢圆?
用下面幾種方式進(jìn)行接口電路的硬件設(shè)計(jì)：
(1)采用傳統(tǒng)的中、小規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)TTL CMOS系列集成電路器件及傳統(tǒng)的數(shù)
字邏輯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行接口電路設(shè)計(jì)。
(2)利用現(xiàn)有的各種用途的通用或?qū)Ｓ玫目删幊檀笠?guī)模集成電路接口芯片，并
結(jié)合少量的中、小規(guī)模的1c進(jìn)行接口電路設(shè)計(jì)。
(3)利用PLD(Programmable Logic Device)器件等各類可編程邏輯芯片(如
GAL、EPLD、CPLD、FPGA等)，并借助VHDL或眾多的EDA工具進(jìn)行相應(yīng)的
接口設(shè)計(jì)，這是目前接口開發(fā)的一個(gè)趨勢。
在接口電路設(shè)計(jì)中，往往不需要繁雜的電路參數(shù)計(jì)算，而是需要熟練地掌握
和深入了解各類芯片的功能、特點(diǎn)、工作原理、時(shí)序關(guān)系、使用方法及編程技巧，
以便根據(jù)設(shè)計(jì)要求和經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則，合理選擇芯片，把它們與微處理器或系統(tǒng)總線正
確地連接，并編寫相應(yīng)的芯片初始化程序或驅(qū)動(dòng)程序。采用集成接口芯片或PLD
器件進(jìn)行接口設(shè)計(jì)，可以使接口體積小，功能完善，可靠性高，易于擴(kuò)充，應(yīng)用
靈活方便。而且推動(dòng)了接口向智能化方向發(fā)展。所以，合理地選擇接口芯片，在
接口技術(shù)中起著重要的作用。
4．接口驅(qū)動(dòng)程序分析與設(shè)計(jì)硬件電路只提供了接口工作的基礎(chǔ)，只有在驅(qū)
動(dòng)程序的控制下，接口才能發(fā)揮其作用。對(duì)于微機(jī)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備(如CRT、
Keyboard、Printer、HD、FD、串口、并口等)，在ROMBl0S(Basic Input Output System)
中都有相應(yīng)的功能塊子程序供用戶調(diào)用。但是對(duì)接口設(shè)計(jì)者，常常碰到的是一些
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非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，所以通常需要自己動(dòng)手編制專用的接口驅(qū)動(dòng)程序。因此。必須了解
外設(shè)的工作原理和接口電路的硬件結(jié)構(gòu)、才能正確編寫相應(yīng)的接口驅(qū)動(dòng)程序。通
常在接口電路設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。接口功能的模塊化設(shè)計(jì)是把
功能進(jìn)行細(xì)化，使各功能模塊具有相對(duì)比較單一的設(shè)計(jì)功能，因此物理實(shí)現(xiàn)比較
容易，硬件設(shè)計(jì)的基本原則一般有如下幾個(gè)方面：
(1)可靠性高可靠性是任何系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)之一。提高可靠性可由硬
件、軟件和硬軟件結(jié)合三方面人手。在硬件設(shè)計(jì)中除了選擇合理的硬件結(jié)構(gòu)、性
能穩(wěn)定的元器件外，還要考慮線路設(shè)計(jì)、具體布線、元器件篩選及裝配等一系列
相應(yīng)問題。衡量可靠性的指標(biāo)一般用平均無故障時(shí)間來表示。平均無故障時(shí)間當(dāng)
然越高越好，但是這與費(fèi)用成正比，所以應(yīng)根據(jù)具體要求考慮。例如，不可停止
的系統(tǒng)需要考慮采用備份；以便在一旦出現(xiàn)故障時(shí)可以立即投入備份保持工作不
停。對(duì)短期故障可容忍時(shí)，則可對(duì)平均無故障時(shí)間放低要求。
(2)簡單化應(yīng)使結(jié)構(gòu)簡單，硬件少，盡量少采用分立元件，可使硬件運(yùn)行可
靠性提高。不要單純追求高性能和高水平，以免增加復(fù)雜性，而降低了可靠牲。
應(yīng)提倡簡單而可靠的設(shè)計(jì)思想。
(3)模塊化模塊化的設(shè)計(jì)便于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，提高設(shè)計(jì)效率，易于調(diào)試與維護(hù)。
圖4—2所示為接口電路模塊化設(shè)計(jì)簡圖。
圖4-2接口電路模塊設(shè)計(jì)簡圖
Figure4—2 modularizatiOn design of interface circuit
圖中總線緩沖接口模塊一般包括了接口中所用到的系統(tǒng)總線緩沖驅(qū)動(dòng)器、I
／0端口地址譯碼電路和控制邏輯電路。
功能模塊主要用來完成所要求的功能，如D／A接口中的D／A芯片及其支
持電路，硬件中斷等的有關(guān)控制邏輯電路。
外設(shè)緩沖接口模塊可實(shí)現(xiàn)外設(shè)及其功率通道(輸入信號(hào)調(diào)整通道和輸出驅(qū)動(dòng)
通道)與功能模塊電路間的緩沖與隔離，例如，有些接口中的外設(shè)狀態(tài)寄存器，輸
入輸出數(shù)據(jù)緩沖寄存器等，還有光電隔離器、濾波電路等。
第四章計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)的應(yīng)用
4。2．2本系統(tǒng)選用的I／0接口卡介紹
在本系統(tǒng)中，需要選用一個(gè)I／O接口卡，它的一側(cè)與計(jì)算機(jī)相連，另一側(cè)通
過交流接觸器陣列再與電參數(shù)測量儀等幾臺(tái)儀器相連，起到以下幾個(gè)方面的作用：
1)由計(jì)算機(jī)通過接口卡控制交流接觸器的吸合，使電參數(shù)測量儀等儀器按一
定順序自動(dòng)接入測試線路。
2)電參數(shù)測量儀、泄漏電流儀一接入測試線路即可進(jìn)入工作狀態(tài)，但接地電
阻儀和耐壓測試儀則需要提供啟動(dòng)信號(hào)才能進(jìn)入工作狀態(tài)。而且這兩臺(tái)儀器還要
提供復(fù)位信號(hào)才‘能停止工作。所以需要由接口卡提供這兩臺(tái)儀器的啟動(dòng)和復(fù)位控
制功能。
3)耐壓鋇j試的合格與否，需通過對(duì)耐壓機(jī)前面板上的報(bào)警燈亮起與否來進(jìn)行
判斷，所以需要通過接口卡來對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采集。
根據(jù)以上幾個(gè)方面的功能需求，采用了廣州先河科技有限公司生產(chǎn)的XH97A
型I／O接口卡：(圖4—3)
該卡是一塊ISA總線的接口卡，在輸入輸出方面采用了兩塊可編程接口芯片
8255A。8255A是一種通用的可編程并行110接口芯片，它具有三個(gè)8位并行I／O
端口，可設(shè)定為三種不同的工作方式，使用靈活，是應(yīng)用最廣的并行I／O接口芯
片。兩個(gè)芯片總共可提供48個(gè)開關(guān)量控制，或6個(gè)8位并行口，通過8255A的
編程控制可以使這6個(gè)口工作在輸入或輸出狀態(tài)。本卡其中一個(gè)8255A芯片的24
根輸入、輸出線經(jīng)一個(gè)37芯D型插座連接到一塊I／O隔離卡上(見圖4—4)。控制
信號(hào)經(jīng)過光電隔離后再對(duì)交流接觸器和交流繼電器進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)
強(qiáng)電電路的控制。
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第四章計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)的應(yīng)用
4．3光電隔離抗干擾技術(shù)及其應(yīng)用
在實(shí)際的電子電路系統(tǒng)中，不可避免地存在各種各樣的干擾信號(hào)，若電路的
抗干擾能力差將導(dǎo)致測量、控制準(zhǔn)確性的降低，產(chǎn)生誤動(dòng)作，從而帶來破壞性的
后果。因此。若硬件上采用一些設(shè)計(jì)技術(shù)，破壞干擾信號(hào)進(jìn)入測控系統(tǒng)的途徑，
可有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力。事實(shí)證明，采用隔離技術(shù)是一種簡便且行之有
效的方法。隔離技術(shù)是破壞干擾途徑的抗干擾方法，硬件上常用光電耦合器件實(shí)
現(xiàn)電一光一電的隔離，他能有效地破壞干擾源的進(jìn)入，可靠地實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離，
并易構(gòu)成各種功能狀態(tài)。
4。3．1光電耦合器件簡介
光電耦合器件是把發(fā)光器件(如發(fā)光二極管)和光敏器件(如光敏三極管)組裝
在一起，通過光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電一光和光一電的轉(zhuǎn)換器件。
當(dāng)電信號(hào)送人光電耦合器的輸入端時(shí)，發(fā)光二極管通過電流而發(fā)光，光敏元
件受到光照后產(chǎn)生電流，CE導(dǎo)通；當(dāng)輸入端無信號(hào)，發(fā)光二極管不亮，光敏三
極管截止，CE不通。對(duì)于數(shù)字量，當(dāng)輸人為低電平?0時(shí)，光敏三極管截止，
輸出為高電平“1”；當(dāng)輸人為高電平?1’時(shí)，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電
平“O”。若基極有引出線則可滿足溫度補(bǔ)償、檢測調(diào)制要求。這種光耦臺(tái)器性能
較好，價(jià)格便宜，因而應(yīng)用廣泛。
光電耦合器之所以在傳輸信號(hào)的同時(shí)能有效地抑制尖脈沖和各種噪聲干擾，
使通道上的信號(hào)噪聲比大為提高，主要有以下幾方面的原因：
(1)光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常
為105～106Q。據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合
器輸入端的噪聲電壓會(huì)很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不
能使二極管發(fā)光，從而被抑制掉了。
(2)光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也沒有共地：之間
的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾噪聲都很難逶過
光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號(hào)的產(chǎn)生。
(3)光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當(dāng)外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至
輸入信號(hào)線短接時(shí)，也不會(huì)損壞儀表。因?yàn)楣怦詈掀骷妮斎牖芈泛洼敵龌芈分?
間可以承受幾千伏的高壓。
(4)光電耦合器的響應(yīng)速度極快，其響應(yīng)延遲時(shí)間只有l(wèi)Ou S左右，適于對(duì)響
應(yīng)速度要求很高的場合。
4．3．2光電隔離技術(shù)的應(yīng)用
1．微機(jī)接口電路中的光電隔離微機(jī)有多個(gè)輸入端口，接收來自遠(yuǎn)處現(xiàn)場
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設(shè)備傳來的狀態(tài)信號(hào)，微機(jī)對(duì)這些信號(hào)處理后，輸出各種控制信號(hào)去執(zhí)行相應(yīng)的
操作。在現(xiàn)場環(huán)境較惡劣時(shí)，會(huì)存在較大的噪聲干擾，若這些干擾隨輸入信號(hào)一
起進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng)，會(huì)使控制準(zhǔn)確性降低，產(chǎn)生誤動(dòng)作。因而，可在微機(jī)的輸入和
輸出端，用光耦作接口，對(duì)信號(hào)及噪聲進(jìn)行隔離。這一類電路主要應(yīng)用在“A／D
轉(zhuǎn)換器”的數(shù)字信號(hào)輸出，及由CPU發(fā)出的對(duì)前向通道的控制信號(hào)與模擬電路的
接口處，從而實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)間信號(hào)通路相聯(lián)的同時(shí)，在電氣通路上相互隔離，
并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)將模擬電路和數(shù)宇電路相互隔離，起到抑制交叉串?dāng)_的作用。
對(duì)于線性模擬電路通道，要求光電耦合器必須具有能夠進(jìn)行線性變換和傳輸
的特性，或選擇對(duì)管，采用互補(bǔ)電路以提高線性度，或用V／P變換后再用數(shù)字
光耦進(jìn)行隔離。
2．功率驅(qū)動(dòng)電路中的光電隔離在微機(jī)控制系統(tǒng)中，大量應(yīng)用的是開關(guān)量
的控制，這些開關(guān)量一般經(jīng)過微機(jī)的I／O輸出，而I／O的驅(qū)動(dòng)能力有限，一般不
足以驅(qū)動(dòng)一些電磁執(zhí)行器件，需加接驅(qū)動(dòng)接口電路，為避免微機(jī)受到干擾，須采
取隔離措施。如晶閘管所在的主電路一般是交流強(qiáng)電回路，電壓較高，電流較大，
不易與微機(jī)直接相連，可應(yīng)用光電耦合器將微機(jī)控制信號(hào)與晶閘管觸發(fā)電路進(jìn)行
隔離。
在馬達(dá)控制電路中，也可采用光耦來把控制電路和馬達(dá)高壓電路隔離開。馬
達(dá)靠MOSFET或IGBT功率管提供驅(qū)動(dòng)電流，功率管的開關(guān)控制信號(hào)和大功率管
之間需隔離放大級(jí)。在光耦隔離級(jí)一放大器級(jí)一大功率管的連接形式中，要求光
耦具有高輸出電壓、高速和高共模抑制。
3．遠(yuǎn)距離的隔離傳送在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于測控系統(tǒng)與被測和被控
設(shè)備之間不可避免地要進(jìn)行長線傳輸，信號(hào)在傳輸過程中很易受到干擾，導(dǎo)致傳
輸信號(hào)發(fā)生畸變或失真，另外，在通過較長電纜連接的相距較遠(yuǎn)的設(shè)備之間，常
因設(shè)備間的地線電位差，導(dǎo)致地環(huán)路電流，對(duì)電路形成差模干擾電壓。為確保長
線傳輸?shù)目煽啃裕刹捎霉怆婑詈细綦x措施，將2個(gè)電路的電氣連接隔開，切斷
可能形成的環(huán)路，使他們相互獨(dú)立，提高電路系統(tǒng)的抗干擾性能。若傳輸線較長，
現(xiàn)場干擾嚴(yán)重，可通過兩級(jí)光電耦合器將長線完全“浮置”起來。
長線的“浮置”去掉了長線兩端間的公共地線，不但有效消除了各電路的電
流經(jīng)公共地線時(shí)所產(chǎn)生噪聲電壓形成相互竄擾，而且也有效地解決了長線驅(qū)動(dòng)和
阻抗匹配問題：同時(shí)，受控設(shè)備短路時(shí)，還能保護(hù)系統(tǒng)不受損害。
4．過零檢測電路中的光電隔離零交叉，即過零檢測，指交流電壓過零點(diǎn)
被自動(dòng)檢測進(jìn)而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使電子開關(guān)在此時(shí)刻開始開通?，F(xiàn)代的零交叉技
術(shù)已與光電耦合技術(shù)相結(jié)合。
第四章計(jì)算機(jī)集成控制技術(shù)的應(yīng)用
4．3．3使用光電耦合器所需要注意的問題
f1)在光電耦合器的輸入部分和輸出部分必須分別采用獨(dú)立的電源，若兩端
共用一個(gè)電源，則光電耦合器的隔離作用將失去意義。
(2)當(dāng)用光電耦合器來隔離輸入輸出通道時(shí)，必須對(duì)所有的信號(hào)(包括數(shù)字量
信號(hào)、控制量信號(hào)、狀態(tài)信號(hào))全部隔離，使得被隔離的兩邊沒有任何電氣上的聯(lián)
系，否則這種隔離是沒有意義的。
本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通過I／O卡對(duì)大電流繼電器的控制，還要從耐壓測試儀
上采集信號(hào)，為了避免干擾信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)，采用了圖4-4所示的I／O光電隔離
卡?？刂菩盘?hào)由計(jì)算機(jī)內(nèi)的XH一97A型I／O卡輸入到本卡，信號(hào)經(jīng)過光電隔離后，
通過雙向可控硅驅(qū)動(dòng)交流接觸器和繼電器，實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)電線路的控制。外界信號(hào)進(jìn)
入本卡后，經(jīng)過光電隔離，再將信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)的XH．97A型I／O卡上，從
而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有的信號(hào)全部隔離，阻斷了外界干擾信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)內(nèi)部。
4．4本章小結(jié)
本系統(tǒng)的核心就是將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到傳統(tǒng)的家電檢測行業(yè)當(dāng)中，所以本章
首先對(duì)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，然后對(duì)計(jì)算機(jī)接口卡技術(shù)作了介紹，
并給出了本系統(tǒng)采用的I／O接口卡線路圖。并對(duì)光電隔離技術(shù)作了相應(yīng)的介紹，
給出了本系統(tǒng)采用的I／O光電隔離卡的線路圖，從而在硬件上將計(jì)算機(jī)對(duì)強(qiáng)電電
路上的交流接觸器和繼電器的控制原理作了完整的介紹。
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圃牟-4
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第五章串行通信技術(shù)的應(yīng)用
第五章串行通信技術(shù)的應(yīng)用
本系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)與儀器之間的數(shù)據(jù)通信是依靠串行通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，由于
所選擇的儀器是由不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的，所以要充分了解每一臺(tái)儀器的通訊協(xié)
議，才能正確地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與儀器之間的數(shù)據(jù)通信。
5．1串行通信基礎(chǔ)
5．1．1串行通信與并行通信
在計(jì)算機(jī)和終端之間的數(shù)據(jù)傳輸通常是靠電纜或信道上的電流或電壓變化實(shí)
現(xiàn)的。如果一組比特在多條線上同時(shí)被傳送，這種傳輸被稱為并行的。并行數(shù)據(jù)
傳送的特點(diǎn)是：各數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送，傳送速度快、效率高，多用在實(shí)時(shí)、快速的
場合。并行傳送的數(shù)據(jù)寬度可以是1位～128位，甚至更寬。但是有多少數(shù)據(jù)位
就需要多少根數(shù)據(jù)線，因此傳送的成本高。在集成電路芯片的內(nèi)部、同一插件板
上各部件之間、同一機(jī)箱內(nèi)各插件板之間的數(shù)據(jù)傳送都是并行的。并行數(shù)據(jù)傳送
的距離通常小于30m。
串行通信是數(shù)據(jù)通過一根傳輸線逐位傳送。串行數(shù)據(jù)傳送的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)傳
送按位順序進(jìn)行，最少只需要一根傳輸線即可完成，節(jié)省傳輸線。與并行通信相
比，串行通信還有較為顯著的優(yōu)點(diǎn)：傳輸距離長，可達(dá)到數(shù)千公里；在長距離內(nèi)
串行數(shù)據(jù)傳送速率會(huì)比并行數(shù)據(jù)傳送速率快；串行通信的通信時(shí)鐘頻率容易提高；
串行通信的抗干擾能力十分強(qiáng)，其信號(hào)間的互相干擾完全可以忽略。但是串行通
信傳送速度比并行通信傳送速度慢，并行通信時(shí)間為T，則串行時(shí)問為NT。
5．1．2 RS-232總線簡介
RS．232串行通信接口，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最常見的標(biāo)準(zhǔn)接口，最常見的是
PC機(jī)與MODEM、PC機(jī)與鼠標(biāo)之間通過RS一232C接口連接，不僅如此，利用
RS一232C接口還可以連接多種設(shè)備，它是連接數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)與數(shù)據(jù)終端
設(shè)備(DTE)之間的串行通信標(biāo)準(zhǔn)總線。
標(biāo)準(zhǔn)的RS．232C接口有25條線，功能如表5．1所示。
從其引腳功能可以看出，標(biāo)準(zhǔn)的RS一232C接口引腳比較多，但是常用的只有
9個(gè)，所以一般計(jì)算機(jī)上用9芯的D型插座，它和標(biāo)準(zhǔn)的RS一232C接口如下圖所
示：
華南理工人學(xué)碩士學(xué)位論文
圖5-1 RS232C“D”形接口
Figure 5-1 RS232C“D”shape adaptor
表5一l RS．232C引腳功能表
Table 5-1 Bay—line function of RS一232C adaptor
引腳號(hào)引
信號(hào)名
信號(hào)名稱說明腳
稱
說明
號(hào)
l PG 保護(hù)地14 SBA 輸出，第二發(fā)送數(shù)據(jù)
2 TxD 輸出，發(fā)送數(shù)據(jù)15 DB 發(fā)送碼元定時(shí)(DCE)
3 RxD 輸入，接受數(shù)據(jù)16 SBB 輸入，第二接收數(shù)據(jù)
4 RTS 輸出，請(qǐng)求發(fā)送17 DD 輸出，接收碼元定時(shí)
5 CTS 18 備用
6 DSR 輸入，允許發(fā)送19 SCA 輸出，第二請(qǐng)求發(fā)送7 SG 輸入，數(shù)據(jù)設(shè)備就緒20 DTR
8 DCD 信號(hào)地2l CG
輸出，數(shù)據(jù)終端就緒
9 備用輸入，接收信號(hào)檢出22 RI 輸出，數(shù)據(jù)質(zhì)量檢出
10 備用23 CH／CI 輸入，振鈴
11 備用24 DA 數(shù)碼速率選擇
12
SCF 25 備用輸出，發(fā)送碼元定時(shí)
13 SCB 輸入，第二接受信號(hào)檢
出
輸入，第二清除發(fā)送
5．2 8905F型三相電參數(shù)測量儀通訊協(xié)議
一、通訊波特率
通訊波特率可以由硬件在1200、2400、4800、9600bps間選擇。儀表在出廠
時(shí)已設(shè)定波特率9600bps。
二、通訊地址
通訊地址O～255問選擇。儀表在出廠時(shí)已設(shè)定某一固定地址，并在標(biāo)牌上給
予標(biāo)識(shí)。
三、通訊協(xié)議
數(shù)據(jù)輸出采用RS485／232通訊，具體內(nèi)容如下：
1、通訊數(shù)據(jù)格式：數(shù)據(jù)幀共lO位，1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位。
第五章串行通信技術(shù)的舟詩i
2、命令說明：上位機(jī)發(fā)送：55(H)．Addr．Command—CS：
解釋：
1)上位機(jī)共發(fā)送4個(gè)字節(jié)，以上數(shù)據(jù)全部為16進(jìn)制，單字節(jié)數(shù)據(jù)。
2)55為固定的頭，Addr為儀表的地址，Command為命令，CS為前三個(gè)字節(jié)的
校驗(yàn)和的256的模，即CS=(55+Addr+Command)AND FF(H)。例如}主機(jī)發(fā)送：
55，a6，30，2b，其中55為固定的頭，a6為儀表地址，30為命令碼，2b為CS=
(55+a6+30)AND FF(H)=(12b)and FF(H)=2b。
3)Addr為儀表地址可隨便在儀表中設(shè)置，假如儀表地址設(shè)置為3，則發(fā)送
的數(shù)據(jù)為：55，3，30，88(數(shù)據(jù)均為16進(jìn)制)
儀表回送：
aa—Addr．30一V0一Vl—V2．V3．10—11一12．13．P0一P1-P2，P3一一Pf0．Pfl．Pf2一Pf3．Hz0一Hzl—
Hz2．Hz3一CS
解釋：
1)以上數(shù)據(jù)均為16進(jìn)制。
2)電壓、電流、功率、頻率及功率因數(shù)均為浮點(diǎn)數(shù)：發(fā)送時(shí)轉(zhuǎn)換為暇個(gè)單字
節(jié)數(shù)據(jù)(低字節(jié)在前，高字節(jié)在后)，主機(jī)接收到該數(shù)據(jù)時(shí)，再轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)。
3)aah為固定的頭，Addr為儀表地址，30h為命令碼，V0一V1-V2一V3為電壓
浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為四字節(jié)的數(shù)據(jù)，V0為低字節(jié)，V3為高字節(jié)，同樣，10一13為電流，
PO—P3為功率，Pf0一Pf3為功率因數(shù)，Hz0一Hz3為頻率。CS為固定頭aa—Hz3的
和的256的模。即：cs=(aa+Addr+30+vO+??+Pf0-I-Pfl+Pf2+Pf3)。
4)電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)轉(zhuǎn)換的例子：
電壓=123．56v，發(fā)送：V0-V1-V2一V3=b8．1e—f7—42
電流=13．34A，發(fā)送的格式為IO—11．12．13=A4．70．55—41
頻率=50．15hz，發(fā)送：為HzO—Hzl一Hz2．Hz3=9a．99-48．42
功率和功率因數(shù)轉(zhuǎn)換的格式一樣，即浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為四字節(jié)數(shù)據(jù)。
四、通訊命令及回送數(shù)據(jù)。
30H取第一相電參數(shù)命令碼
31H取第二相電參數(shù)命令碼
32H取第三相電參數(shù)命令碼
33H取合計(jì)電參數(shù)命令碼
34H取所有電參數(shù)命令碼
35H設(shè)置儀表進(jìn)入三相三線制(兩元件法)
36H設(shè)置儀表進(jìn)入三相四線制
37H設(shè)置儀表進(jìn)入3V3A
38H設(shè)置儀表進(jìn)入一相三線制
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文
3AFI設(shè)置電壓變比
3BH設(shè)置電流變比
3CH設(shè)置電能累積時(shí)問
3DH設(shè)置鎖定
3EH解除鎖定
40H停止累計(jì)電能
41H啟動(dòng)累計(jì)電能
42H電能復(fù)位
43H召測電能
44H召測線制
4AH召測電壓變比
4BH召測電流變比
4CH召測電能累積時(shí)間
下面分別介紹回送的具體格式：
(1)、主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼30H+校驗(yàn)和
儀表回送： aaH+地址碼+命令碼(30H)+數(shù)據(jù)(V1+Il+P1+PFl+FREQl)+
校驗(yàn)和。
(每個(gè)參數(shù)4個(gè)字節(jié)；共回送5×4+4=24個(gè)字節(jié))
其中：V1表示電壓值：Il表示電流值；P1表示功率值；PFl表示功率因數(shù)
值；FREQ表示頻率值。
儀表回送aaH+地址碼+命令碼(42H)+校驗(yàn)和。
當(dāng)命令碼改為：31H、32H、33H，回送格式同30H，但是取回的數(shù)據(jù)為第2、
3及Σ相的參數(shù)
(2)主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(34H)+校驗(yàn)和(取所有電參數(shù))
儀表回送：aaH+地址碼+命令碼(34H)+數(shù)據(jù)(V1、11、P1、PFI、V2、12、
P2、PF2、V3、13、P3、PF3、ΣV、ΣI、ΣP3、ΣPF3、ΣFREQ3)+校驗(yàn)和。
(每個(gè)參數(shù)3個(gè)字節(jié)；共回送17×4+4=68個(gè)字節(jié))
(3)主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(35H)+校驗(yàn)和
儀表進(jìn)入三相三線測量方式。
儀表回送aaH+地址碼+命令碼(35H)+校驗(yàn)和
(4)主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(36H)+校驗(yàn)和
儀表進(jìn)入三相四線測量方式。
儀表回送aaH+地址碼+命令碼(36H)+校驗(yàn)和
(5)主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(40H)+校驗(yàn)和
儀表進(jìn)入停止累計(jì)電能。
第五章串行通信技術(shù)的應(yīng)用
儀表回送aaH+地址碼+命令碼(40H)+校驗(yàn)和
(6)主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(41H)+校驗(yàn)和
儀表進(jìn)入啟動(dòng)累計(jì)電能。
儀表回送aaH+地址碼+命令碼(41H)+校驗(yàn)和
(7)、主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(42H)+校驗(yàn)和
儀表進(jìn)入復(fù)位電能。
(8)主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(43H)+校驗(yàn)和
儀表進(jìn)入召測電能和累計(jì)時(shí)間。
儀表回送aaH+地址碼+命令碼(43H)+E+T+校驗(yàn)和
(共2×4+4=12字節(jié))
(9)主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(4AH)+校驗(yàn)和
儀表召測電壓變比
儀表回送aaH+地址碼+命令碼(4AH)+電壓變比PT(4字節(jié)浮點(diǎn)數(shù))+校驗(yàn)
和
(10)主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(4BH)+校驗(yàn)和
儀表召測電壓變比
儀表回送aaH+地址碼+命令碼(4BH)+電流變比CT(4字節(jié)浮點(diǎn)數(shù))+校驗(yàn)
和
(11)主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(3AH)+電壓變比PT(4字節(jié)浮點(diǎn)數(shù))+
校驗(yàn)和
儀表設(shè)置電壓變比
儀表回送aaH+地址碼+命令碼(3AH)+校驗(yàn)和
(12)主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(3BH)+電流變比CT(4字節(jié)浮點(diǎn)數(shù))
+校驗(yàn)和
儀表設(shè)置電流變比
儀表回送aaH+地址碼+命令碼(3BH)+校驗(yàn)和
(13)主機(jī)發(fā)55H+地址碼+命令碼(44H)4-線制(1個(gè)字節(jié))十校驗(yàn)和
召測線制
儀表回送aaH+地址碼+命令碼(44H)+校驗(yàn)和
五、計(jì)算機(jī)與儀表通訊連接方式：(三線連接)
儀器接口2腳一一PC機(jī)串口3腳
3腳一一PC機(jī)串口2腳
5腳一一PC機(jī)串口5腳
4l
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文
5．3 8780型泄漏電流測量儀通訊協(xié)議
一、通訊字節(jié)格式：
8位數(shù)據(jù)位，l位停止位，無校驗(yàn)，先傳低位，后傳高位，位傳送方式與微機(jī)
一樣，先傳低位，后傳高位。
二、通訊幀格式：
上位機(jī)發(fā)送格式：55一Address—command—cs
其中：
1)幀起始符55H：標(biāo)志一幀信息的開始，其值為55H=01010101B
2)儀表地址Address=儀表的通訊地址，單字節(jié)，范圍為O一255
3)命令碼Command：單字節(jié)數(shù)據(jù)，儀表根據(jù)此命令回送相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
4)校驗(yàn)碼CS：從幀起始符到校驗(yàn)碼之前的所有字節(jié)的二進(jìn)制的算術(shù)和的256
的模，即CS=(55+Adrress+Commandl AND FF(H)
儀表回送格式：AA—Address—command—Data—cs
其中：
1)幀起始符AAH：標(biāo)志一幀信息的開始，其值為AAH=101010lOB
2)儀表地址、命令碼、校驗(yàn)碼與上位機(jī)發(fā)送的定義一致
3)數(shù)據(jù)域：儀表根據(jù)相應(yīng)的命令回送的數(shù)據(jù)，其字節(jié)數(shù)根據(jù)儀表類型及命令
的不同而不同。儀表回送的每個(gè)量為四字節(jié)的浮點(diǎn)數(shù)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后，
所以數(shù)據(jù)域Data的字節(jié)個(gè)數(shù)為4的倍數(shù)。
三、通訊波特率
300—9600bps，由用戶自己設(shè)置，初始化為：地址=O，波特率=300。
四、通訊命令及儀表回送數(shù)據(jù)
1)通訊命令碼：儀表命令碼為lOH一一讀取電參數(shù)命令碼。
2)通訊具體格式：讀取電參數(shù)命令(10H)：
主機(jī)發(fā)送：55H+Address+10H+CS
8780儀表回送：AAH+Address+10H+數(shù)據(jù)(V，I，LN，0，0)+CS(LN相線、
零線標(biāo)志，4個(gè)字節(jié)，LN=I．0表示回送的電流為相線電流：LN=0．0表示回送的
電流為零線電流。0表示回送4個(gè)字節(jié)的0。)
每個(gè)參數(shù)4個(gè)字節(jié)，回送5個(gè)參數(shù)，共回送5×4+4=24個(gè)字節(jié)。
五、計(jì)算機(jī)與儀表通訊連接方式：(三線連接)
儀器接口2腳一一Pc機(jī)串口3腳
3腳一一PC機(jī)串口2腳
5腳一一PC機(jī)串口5腳
第五章串行通信技術(shù)的應(yīng)用
5．4 9950型接地電阻測量儀通訊協(xié)議
一、數(shù)據(jù)幀格式：
一幀數(shù)據(jù)為16字節(jié)，一次發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，不足一幀在數(shù)據(jù)之后補(bǔ)0。
三、通訊波特率：9600bps。
四、通訊命令及儀表回送數(shù)據(jù)：
(1)接地地址(地址幀)：33H
(2)建立連接
計(jì)算機(jī)發(fā)送：0AAH+11H+校驗(yàn)和
儀器忙應(yīng)答：0AAH+15H+校驗(yàn)和
儀器連接好應(yīng)答：0AAH+12H+校驗(yàn)和
(3)斷開連接
計(jì)算機(jī)發(fā)送：0AAH+13H+校驗(yàn)和
儀器應(yīng)答：0AAH+14H+校驗(yàn)和
(4)測試組、頻率設(shè)置值查詢：
計(jì)算機(jī)發(fā)送：084+校驗(yàn)和
儀器應(yīng)答：084H+測試組BCD+頻率BCD+校驗(yàn)和
如：若測試組為第l組，頻率為50Hz，則儀器應(yīng)答為OB4H+01H+50H+05H；
若頻率為60Hz，則儀器應(yīng)答為084H+0IH+60H+15H。
(5)電流設(shè)置值查詢：
計(jì)算機(jī)發(fā)送：0BlH+校驗(yàn)和
儀器應(yīng)答：0B LH+電壓BCD+校驗(yàn)和
如：若電流值為10．0A，小數(shù)點(diǎn)用10(0AH)表示，則儀器應(yīng)答為
081H+10H+0AOH+6lH。
(6)電阻設(shè)置值查詢：
計(jì)算機(jī)發(fā)送：082H+校驗(yàn)和
儀器應(yīng)答：082H+電阻BCD+校驗(yàn)和
如：若電阻報(bào)警值為200．0m Q，則儀器應(yīng)答為B2H+02H+00H+OAOH+54H。
(7)時(shí)間設(shè)置值查詢：
計(jì)算機(jī)發(fā)送：085H+校驗(yàn)和
儀器應(yīng)答：085H+鋇I]試時(shí)間+校驗(yàn)和
如：測試時(shí)間為7．Os，其中小數(shù)點(diǎn)為10(0AH)，則儀器應(yīng)答為
085H+00H+07H+OAOH+5CH。
(8)測試組、頻率參數(shù)設(shè)置值：
計(jì)算機(jī)發(fā)送：0A4H+鋇,I]試組BCD+頻率BCD+校驗(yàn)和
43
華南理1．大學(xué)碩士學(xué)位論文
儀器應(yīng)答：0A4H+校驗(yàn)和
如：若測試組為第2組，頻率為50Hz，將其轉(zhuǎn)換成BCD碼，則計(jì)算機(jī)發(fā)送
0A4H+02H+50H+0F6H。
(9)電流設(shè)置值：
計(jì)算機(jī)發(fā)送：0A1H+電流BCD+校驗(yàn)和
儀器應(yīng)答：0AIH+校驗(yàn)和
如：若電流值為10．0A，將其轉(zhuǎn)換成BCD碼，則計(jì)算機(jī)發(fā)送
OAlH+lOH+OAOH+5lH。
(10)電阻參數(shù)設(shè)景值：
計(jì)算機(jī)發(fā)送：0A2H+電阻BCD+校驗(yàn)和
儀器應(yīng)答：0A2H+校驗(yàn)和
如：若電阻上限為100．0m Q，將其轉(zhuǎn)換成BCD碼，則計(jì)算機(jī)發(fā)送為
OA2H+01H+00H+OAOH+43H。
(11)時(shí)間參數(shù)設(shè)置值：
計(jì)算機(jī)發(fā)送：OA5H+測試時(shí)間+校驗(yàn)和
儀器應(yīng)答：0A5H+校驗(yàn)和
如：若測試時(shí)間為5．Os，則計(jì)算機(jī)發(fā)送為0A5H+00H+05H+OAOH+4AH
(12)啟動(dòng)(測試)：
計(jì)算機(jī)發(fā)送：OA7H+1lH+校驗(yàn)和
儀器應(yīng)答：0A7H+12H+校驗(yàn)和
(13)停止測試：
計(jì)算機(jī)發(fā)送：0A7H+13H+校驗(yàn)和
儀器應(yīng)答：0A7H+14H+校驗(yàn)和
(14)測試值查詢：
計(jì)算機(jī)發(fā)送：0A9H+校驗(yàn)和
儀器應(yīng)答：0A9H+電流BCD+電阻BCD+時(shí)間BCD+標(biāo)志+校驗(yàn)和
標(biāo)志：=o(測試)
=1(合格，停止測試)
=2(越限，不合格，停止測試)
=3(開路，不合格，停止測試)
如：測試電流為10．0A，電阻為100．OmQ，時(shí)間為4．0s。當(dāng)儀器正處于測試
狀態(tài)， (儀器面板測試燈閃爍)， 則儀器應(yīng)答為
0A9H+10H+OAOH+01H+00H+OAOH+00H+04H+OAOH+00H+9EH。
當(dāng)儀器正處于合格狀態(tài)，(儀器面板合格燈亮)，則儀器應(yīng)答為
0A9H+10H+0AOH+01H+00H+OAOH+00H+04H+OAOH+01H+9FH。
第五章串行通信技術(shù)的應(yīng)用
(15)儀器接受錯(cuò)誤發(fā)送：0CCH+0CCH。
五、計(jì)算機(jī)與儀表的通訊連接方式：
儀器接口：2腳一一Pc機(jī)串口3腳
3腳一一PC機(jī)串口2腳
5腳一一Pc機(jī)串口5腳
5．5系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)與儀表通訊端口的連接
本系統(tǒng)采用的計(jì)算機(jī)有兩個(gè)DB9座串行端口，而需要與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊
的設(shè)備有三臺(tái)：電參數(shù)測量儀、泄漏電流測量儀和接地電阻測量儀，這三臺(tái)儀器
上的串行端口均是DB9座串行端口，通過上面的介紹，三臺(tái)儀器的端口都是2、
3、5腳是有用的端腳，并且均是接到計(jì)算機(jī)串行端口的3、2、5腳上。設(shè)計(jì)上將
電參數(shù)測量儀的串行端口連接到計(jì)算機(jī)的tom2上，再通過一個(gè)雙向繼電器將泄
漏電流測量儀和接地電阻測量儀的串行端口連接到coml，繼電器的三個(gè)動(dòng)觸頭常
接在三個(gè)靜觸頭上，將泄漏電流測量儀串行端口的三根線連接到計(jì)算機(jī)coml上，
當(dāng)測量接地電阻時(shí)，向繼電器通電，三個(gè)動(dòng)觸頭接向另三個(gè)靜觸頭上，將接地電
阻測量儀串行端口的三根線連接到計(jì)算機(jī)coml。接線圖如下圖：
』廠_ r、
o”_r———— 十_。"?！猒_——]I，【：#二掣車蘸引N ：=
計(jì)算機(jī)com 1 雙向繼電器—．Lj
L／7
接地電阻
儀串口
泄漏電流
儀串口
圖5—2計(jì)算機(jī)與儀器串口接線圖
Figure5_2 serial interface connection of computer and instrument
5．6本章小結(jié)
本章中，首先對(duì)串行通信技術(shù)作了一個(gè)概要的介紹，然后重點(diǎn)介紹了每臺(tái)儀
器與計(jì)算機(jī)之間的通訊協(xié)議，通訊協(xié)議是計(jì)算機(jī)與每臺(tái)儀器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的
技術(shù)關(guān)鍵，是后面程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。最后給出了計(jì)算機(jī)與儀器串口在硬件上的連
接。
華南理上火學(xué)碩士學(xué)值論文
第六章程序設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)程序在Windows平臺(tái)上用Visual Basic編寫，VB是十分優(yōu)秀的可視化
開發(fā)環(huán)境，其中，提供了MSComm通信控件。通信控件是PC機(jī)通過串行端口與
其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕松連接的通用工具。通過使用MSComm通信控件，可以簡單高
效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通信，從而使編程效率大大提高，也減少了因編程不當(dāng)導(dǎo)致
系統(tǒng)不穩(wěn)定。
6．1 MSComm通信控件簡介
6．1．1 MSComm控件的屬性介紹
MSComm控件的屬性很多，下面對(duì)其作詳細(xì)的說明。
1．CommPort屬性
用于設(shè)置并返回通信端口號(hào)，Windows將會(huì)用此串口和外界通信。CommPort
屬性值用l、2、3?表示串口COMl、COM2、COM3?，它的取值范圍是1～16，
默認(rèn)值是1。
2．Setting屬性
該屬性用來設(shè)置或返回通信參數(shù)，屬性值用字符串表示，主要設(shè)定波特率、
奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位等4個(gè)參數(shù)。組成格式如下：“BBBB，P，D，S”。
BBBB表示波特率，P是奇偶校驗(yàn)，D是數(shù)據(jù)位位數(shù)，S是停止位數(shù)。默認(rèn)值
是“9600，n，8，1”，表示傳輸速率9600bps，無奇偶校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，l位停
止位。只有通信雙方的Settings屬性值都一樣，通信連接才能有效。
3．PortOpen屬性
該屬性用來打開或者關(guān)閉端口。使用串口之前，應(yīng)該先打開端口，當(dāng)應(yīng)用程
序執(zhí)行完畢后，如果不關(guān)閉端口，MSComm將自動(dòng)關(guān)閉串口。把端口屬性設(shè)為
True打開端口，把端口屬性設(shè)為False關(guān)閉端口。
4．HandShaking屬性
此屬性用來設(shè)置或者返回硬件握手協(xié)議，即個(gè)人計(jì)算機(jī)與通信設(shè)備之間為了
控制流速而約定的內(nèi)部協(xié)議。
5．Input屬性
該屬性表示從接收緩沖區(qū)移走一串字符，將緩沖區(qū)中收到的數(shù)據(jù)讀入變量，
屬性值為Variant型變量。當(dāng)InputMode屬性值是0(文本模式)時(shí)，變量中含有
String型數(shù)據(jù)i當(dāng)InputMode屬性值是1(二進(jìn)制模式)時(shí)，變量中含有Byte型
第六章程序設(shè)計(jì)
數(shù)組數(shù)據(jù)。
6．OutPut屬性
此屬性用于向發(fā)送緩沖區(qū)中寫數(shù)據(jù)流，屬性值為Variant型變量。在傳輸文本
數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)將Stdng型數(shù)據(jù)放入Variant型變量：傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)將Byte
型數(shù)據(jù)放入Variant型變量。
7．InputLea屬性
此屬性用于設(shè)置或返回接收緩沖區(qū)內(nèi)用Input屬性命令讀入的字節(jié)個(gè)數(shù)。若
取0，則Input屬性讀取整個(gè)緩沖區(qū)中的內(nèi)容。
8．InputMode屬性
此屬性用于設(shè)置或返回接收數(shù)據(jù)的類型。若該值為0，則用Input屬性接收文
本型數(shù)據(jù)：段值為l，則用Input屬性接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
9．InBuffersize屬性
該屬性用于設(shè)置或返回輸入緩沖區(qū)的大小，缺省值為1024字節(jié)。
10．InBufferCount屬性
該屬性用于返回輸入緩沖區(qū)內(nèi)等待讀取的字節(jié)個(gè)數(shù)，可通過設(shè)置該屬性為0
來清除接收緩沖區(qū)。
11．OutBufferCount屬性
該屬性用于設(shè)置或返回發(fā)送緩沖區(qū)大小，值為Integer型，表示傳輸緩沖區(qū)的
字節(jié)數(shù)，缺省值為512字節(jié)。
1 2．OutBuffersizeCounter屬性
該屬性用于返回發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi)等待發(fā)送的字符數(shù)，可用來清空緩沖區(qū)，
1 3．Sthreshold屬性
該屬性是一個(gè)閥值，當(dāng)輸出緩沖區(qū)內(nèi)字節(jié)個(gè)數(shù)小于該值后就產(chǎn)生OnComm事
件，并且CommEvent屬性會(huì)被設(shè)定為ComEvSend。如果該值為0(默認(rèn)值)，則
數(shù)據(jù)傳輸事件不會(huì)產(chǎn)生OnComm事件。
14．Rthreshold屬性
該屬性是一個(gè)閥值，當(dāng)接收緩沖區(qū)內(nèi)字節(jié)個(gè)數(shù)達(dá)到或超過該值后就產(chǎn)生
OnComm事件，并且CommEvent屬性會(huì)被設(shè)定為ComEvReceive。如果該值為0
(默認(rèn)值)，則數(shù)據(jù)傳輸事件不會(huì)產(chǎn)生OnComm事件。
15．CommEvent屬性
如果在通信過程中發(fā)生錯(cuò)誤或事件，將會(huì)引發(fā)OnComm事件并且改變其屬性
值。CommEvent屬性代碼反映錯(cuò)誤或事件類型，在通信程序的設(shè)計(jì)中可根據(jù)該屬
性值來執(zhí)行不同的操作。
16．DTREnable屬性
該屬性確定在通信時(shí)是否使Data Terminal Ready(DTR)線有效。當(dāng)DTREnable
47
華南理丁大學(xué)碩士學(xué)位論文
設(shè)定為True時(shí)，如果端口打開，DTR線被設(shè)定為高；當(dāng)端口關(guān)閉時(shí)，DTR線被
設(shè)定為低。當(dāng)DTREnable設(shè)定為False時(shí)，DTR線總為低。
17．RTSEnable屬性
該屬性確定是否使Request To Send(RTS)線有效。當(dāng)RTSEnable設(shè)定為True
時(shí)，如果端口打開，RTS線被設(shè)定為高；當(dāng)端口關(guān)閉時(shí)，RTS線被設(shè)定為低。
18．EOFEnable屬性
該屬性若設(shè)置為TRUE，則當(dāng)輸入中出現(xiàn)EOF，停止輸入并產(chǎn)生OnComm事
件。
19．CDHolding屬性
該屬性可以通過查詢Carrier Detect(CD)線的狀態(tài)確定當(dāng)前是否有傳輸。當(dāng)
CDHolding屬性設(shè)定成True時(shí)，CD線被設(shè)定為低。
20．CTSHolding屬性
該屬性確定是否可通過查詢Clear tO send(CTS)線的狀態(tài)發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)
CTSHolding屬性設(shè)定為True時(shí)，CTS線被設(shè)定為高；當(dāng)CTSHolding屬性設(shè)定為
False時(shí)，CTS線被設(shè)定為低。
21．DSRHolding屬性
該屬性確定Data Set Ready(DSR)線的狀態(tài)。當(dāng)DSRHolding屬性設(shè)定為True
時(shí)，DSR線被設(shè)定為高；當(dāng)CTSHolding屬性設(shè)定為False時(shí)，DSR線被設(shè)定為
低。
6，1．2利用MSComm控件的通信步驟
通常按照下面的步驟來使用VB的MSComm控件進(jìn)行通信控制。
(1)加入通信部件，即MSComm對(duì)象。
(2)設(shè)定通信端口號(hào)碼，即Commport屬性。
(3)設(shè)定通信協(xié)議，即HandShaking屬性。
(4)設(shè)定傳輸速度等參數(shù)，即Settings屬性。
(5)設(shè)定其他參數(shù)，必要時(shí)再加上其他的屬性設(shè)定。
(6)開啟通信端口，即將PortOpen屬性設(shè)為TRUE。
(7)送出字符串或讀入字符串，即使用Input或Output屬性。
(8)使用完MSComm通信對(duì)象后，將通信端口關(guān)閉。
通常在步驟(5)以前在設(shè)計(jì)環(huán)境的屬性窗口中設(shè)定MSComm控制，也可以在
程序中以程序語法做設(shè)定。在步驟(6)以后的設(shè)定以及使用只能在程序中使用VB
的相關(guān)語法設(shè)定。
下面是計(jì)算機(jī)向8905F型電參數(shù)測量儀發(fā)送指令，要求儀器回送所有電參數(shù)
的程序：
——一蘭查童堡壁堡生
With FrmMain．MSComm2
Send(0)=＆H55
Send(1)=&amp;amp;H1
Send(21=&amp;amp;H34
Send(31=＆H8A
．Settings=”9600，n，8，1”
．InputMode=comlnputModeBinary
．DTREnable=True
．RTSEnable=Trtie
RThreshold=0
SThreshold=0
EOFEnable=True
InputLen=0
Output=Send
EndWith
由該段程序可以看出應(yīng)用了MSComm控件后，程序非常簡單明了。計(jì)算機(jī)
從儀器讀取數(shù)據(jù)后，再根據(jù)通訊數(shù)據(jù)幀的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，就完成了計(jì)算機(jī)與
儀器通訊的全過程了。
6．2主程序流程圖
主程序的流程圖如下圖
華南理T大學(xué)碩十學(xué)位論文
I f
關(guān)閉三相測試用通信控件關(guān)閉單相測試用通信控件
關(guān)閉三相測試用計(jì)時(shí)器關(guān)閉單相測試用計(jì)時(shí)器
打開單相通信控件打開三相通信控件
將電氣強(qiáng)度、電壓等參數(shù)置。將電氣強(qiáng)度、電壓等參數(shù)置0
，L—L
<受黝崎>剖粱畿，螄、<系測功主壹≥到豢器?；?gt;旦一泄漏電流=”未測“ <墨否需測泄漏電磊>至一泄漏電流=一未測一
ir一一1丫一一
將泄漏電流儀接入將泄漏電流儀接入
延時(shí)延時(shí)
I
測L線泄漏電流測泄漏電流
測N線泄漏電流斷開A相
取泄漏電流較大值測泄漏電流
將泄漏電流儀斷開
小^l ∥ ■
第六章程序設(shè)計(jì)
斷開B相
測泄漏電流
斷開c相
測泄漏電流
T
將泄漏電流儀斷開
t ≤；；渺～電氣馘；懶。． ＼一一一
是I
將耐壓機(jī)接入
t
延時(shí)
讀。合格’狀態(tài)
將耐壓帆斷開
<章磊怎碗>墨-1一接地電阻：刪．
1丫一
將接地電阻儀及其端13接入
延時(shí)
通過通訊端口讀數(shù)
I
將接地電阻儀斷開
圖6-1 主程序流程圖
Figure 6-l Main program flow chart
5l
華南理T大學(xué)碩士學(xué)位論文
6．3程序運(yùn)行界面介紹
程序運(yùn)行后出現(xiàn)的主窗口如下圖
圖6-2 程序運(yùn)行主界面圖
Figure 6-2 Main interface of program running
當(dāng)選擇三相測試時(shí)，主窗口如下圖
圖6-3 選擇三相測試時(shí)的主界面圖
Figure 6-3 Main interface of testing three．phase circuit
第六章程序設(shè)計(jì)
程序菜單中提供了“屏蔽不測試項(xiàng)”的功能，可由用戶選擇當(dāng)次測試哪些項(xiàng)
目，當(dāng)用戶只想測量部分項(xiàng)目時(shí)，可以輕松地完成設(shè)置，其界面圖如下圖：
圖6—4屏蔽不測試項(xiàng)的界面圖
Figure 6-4 Interface of shielding untested item
菜單中還提供了“電能累計(jì)’’的功能，其界面圖如下圖：
圖6-5 電能累計(jì)功能界面圖
Figure 6-5 Interface of function for electrical energy accumulate
華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文
菜單中還提供了“數(shù)據(jù)查詢”的界面圖，如下圖所示
圖6-6數(shù)據(jù)查詢的界面圖
Figure 6-6 Interface of data inquire
用戶只需要輸入想要查詢的時(shí)間，按查詢鍵就可以看到這一時(shí)間段的所有數(shù)
據(jù)。并且這些數(shù)據(jù)是儲(chǔ)存在一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件“Testdata．mdb”內(nèi)，如果用戶還想進(jìn)
一步進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)，可用數(shù)據(jù)庫程序打開這一文件再進(jìn)行相應(yīng)的操作。這一功
能是以前PLC控制系統(tǒng)所不具備的功能，利用計(jì)算機(jī)的先進(jìn)功能，實(shí)現(xiàn)檢測的自
動(dòng)化和智能化是家電檢測行業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢。
7．4本章小結(jié)
本章對(duì)系統(tǒng)的程序用到的Visual Basic中的MSComm控件作了詳細(xì)的介紹，
給出了程序的流程圖，并給出了程序運(yùn)行時(shí)的各個(gè)界面圖，體現(xiàn)了程序友好的界
面。計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，本系統(tǒng)也在這方面作了嘗試，通過計(jì)
算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，達(dá)到了提高智能化程度的目的。
結(jié)論
結(jié)論
本課題將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、串行通信技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的家用電器安全檢測中
來。研究了用國內(nèi)先進(jìn)儀器生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的儀器組合成智能綜合測試系統(tǒng)的具體
方案，完成了應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。基本框架為：單臺(tái)測量儀器完成各個(gè)測試功能，
由計(jì)算機(jī)通過I／0接口卡進(jìn)行中央控制，計(jì)算機(jī)與儀器之間的數(shù)據(jù)通信通過串行
通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
本課題所取得的結(jié)論和成果為：
1．本綜合智能測試系統(tǒng)將幾臺(tái)獨(dú)立的測試儀器組合成一套系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)控
制，一次完成幾個(gè)項(xiàng)目的測試，避免了重復(fù)接線的麻煩，節(jié)省了一定的人力和物
力，提高了工作效率。應(yīng)用在生產(chǎn)線上，可將幾個(gè)測試工位合并成一個(gè)。
2．現(xiàn)有的PLC控制的綜合測試系統(tǒng)，為了滿足成套性的要求，選用自己生
產(chǎn)的測量儀器，其量程和精度都不夠高。本系統(tǒng)單個(gè)測量儀器選用國內(nèi)先進(jìn)生產(chǎn)
廠家的儀器，提高了綜合測試系統(tǒng)的量程和精度，并保留了每一臺(tái)儀器本身豐富
的功能。使得本綜合測試系統(tǒng)能滿足絕大部分實(shí)驗(yàn)室和家電生產(chǎn)企業(yè)日常檢測的
需要。
3．可同時(shí)完成單、三相電器的檢測，并實(shí)現(xiàn)了用三相電參數(shù)測量儀測量單相
電器的電參數(shù)，用單相泄漏電流儀測量三相電器的泄漏電流，可為實(shí)驗(yàn)室節(jié)省一
臺(tái)單相電參數(shù)測量儀和一臺(tái)三相泄漏電流儀的費(fèi)用。
4．通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用及編寫相應(yīng)的應(yīng)用軟件，提高了系統(tǒng)的智能化程
度，為用戶提供了友好簡潔的使用界面，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有的PLC控制綜合測試系統(tǒng)不
具備的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、查詢等功能。
本綜合智能系統(tǒng)目前已投入運(yùn)行有三個(gè)多月的時(shí)間，在實(shí)際工作中運(yùn)行穩(wěn)定，
經(jīng)與單臺(tái)儀器的測量結(jié)果進(jìn)行比較，經(jīng)計(jì)算機(jī)采集的測量數(shù)據(jù)與儀器的測量數(shù)據(jù)
完全一致。并在日常工作中起到了節(jié)省測試時(shí)間，減輕工作強(qiáng)度的作用。
盡管從總體來講，系統(tǒng)已經(jīng)比現(xiàn)有的PLC控制的綜合測試系統(tǒng)在測量精度和
智能化方面有了一定的提高，但還有以下幾個(gè)值得注意和改進(jìn)的地方：
1．系統(tǒng)投入運(yùn)行的時(shí)間還不長，其穩(wěn)定性和耐用性還有待進(jìn)一步檢驗(yàn)，進(jìn)一
步完善后希望能通過產(chǎn)品鑒定。
2．在程序設(shè)計(jì)上，由于時(shí)間關(guān)系，人性化的設(shè)計(jì)還不夠，程序基本上都固化
了，可由用戶設(shè)定的參數(shù)和輸入的信息很少。如果用戶想要更改某個(gè)參數(shù)，例如：
耐壓測試的時(shí)間等，需由專業(yè)人員進(jìn)行更改。下一步要在程序中增加“參數(shù)設(shè)置”
菜單，可由用戶自行設(shè)置參數(shù)，進(jìn)一步提高程序的智能化程度。
華南理上人學(xué)碩士學(xué)位論文
由于本課題的設(shè)計(jì)思路在目前是一條有別于以往的綜合測試系統(tǒng)的思路，可
作為目前采用單機(jī)進(jìn)行測試的實(shí)驗(yàn)室提高測試智能化的一個(gè)參考。但肯定也還存
在著一些不足之處，希望以后從事這方面研究的同學(xué)和同志能給予批評(píng)和指正。
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華南理工人學(xué)碩士學(xué)位論文
在學(xué)期間發(fā)表與學(xué)位論文內(nèi)容相關(guān)的學(xué)術(shù)論文
作者(全相當(dāng)于學(xué)
序體作者，
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被索引
號(hào)按順序排物名稱、級(jí)別
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頁碼
哪一部分
列) (章、節(jié))
況
60
致謝
本課題所作的研究工作是在胡躍明教授和呂惠珍高級(jí)工程師的熱心指導(dǎo)和關(guān)
懷下完成的。胡躍明老師在課題的選定和整個(gè)設(shè)計(jì)的工作思路上給予了很大的指
導(dǎo)和幫助，而呂惠珍高級(jí)工程師則在整個(gè)研制過程當(dāng)中不斷給予指導(dǎo)和幫助，正
是由于他們的悉心指導(dǎo)，才使得我的整個(gè)設(shè)計(jì)能夠得以順利完成，在此，表示衷
一tl,的感謝。還要感謝我們的班主任陳灼明老師。感謝陳老師三年來對(duì)我們的關(guān)心
和幫助。
另外，在設(shè)計(jì)過程中，得到了廣州市先河科技有限公司的大力協(xié)助，提供了
該公司生產(chǎn)的XH一97A型I／O接口卡及I／O光電隔離卡，并幫助本人購買和制造
了系統(tǒng)所需用到的各種零配件，使我的整個(gè)工作能夠順利地進(jìn)行。而廣州市迪吉
多儀器有限公司則在儀器的選型方面給予了很多的意見和建議，并幫助本人向儀
器生產(chǎn)廠家索取了儀器的通訊協(xié)議和其它資料，在論文的順利完成中起了重要的
作用，在此表示誠摯的感謝。
最后，感謝我所在的實(shí)驗(yàn)室的同事在論文完成的過程中給予我的關(guān)心和幫助。
家用電器安全綜合智能測試系統(tǒng)的研制
作者： 羅宇峰
學(xué)位授予單位： 華南理工大學(xué)
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32.范逸之.陳立元Visual Basic與RS-232串行通信控制 2002
33.范逸之.陳立元.孫德萱利用Visual Basic實(shí)現(xiàn)串并行通訊技術(shù) 2001
34.鄭宏基于VB6.0的計(jì)算機(jī)串行通信軟件設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例[期刊論文]-工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 2004(3)
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相似文獻(xiàn)(10條)
1.會(huì)議論文姜繼周.方敏安全檢測中的耐漏電起痕試驗(yàn) 2008
漏電起痕試驗(yàn)是家用電器安全試驗(yàn)中一項(xiàng)重要的材料試驗(yàn)，由于影響其準(zhǔn)確性的因素很多，因此要保證嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求，考慮各方面的因素，保證試
驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。本文介紹了漏電起痕試驗(yàn)的原理以及試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的各種因素。
2.期刊論文顏合永 對(duì)家用電器耐壓試驗(yàn)的兩點(diǎn)要求 -中國標(biāo)準(zhǔn)化2001,""(3)
電器在正常使用中絕緣結(jié)構(gòu)既要承受電網(wǎng)額定電壓的長期作用,又要經(jīng)受電路中經(jīng)常產(chǎn)生的各種過電壓和短時(shí)沖擊電壓為了驗(yàn)證電器能在實(shí)際電路中長
期使用而不致發(fā)生絕緣被擊穿或出現(xiàn)閃絡(luò)等事故,以避免危及人身安全,驗(yàn)證方法通常采用沖擊耐壓試驗(yàn)和工頻耐壓試驗(yàn).而目前家用電器安全標(biāo)準(zhǔn)GB4706.1-
1998沒有沖擊耐壓試驗(yàn),只有工頻耐壓試驗(yàn)(以下簡稱耐壓試驗(yàn)),而且把耐壓試驗(yàn)作為家用電器安全檢測
中最基本的試驗(yàn)之一,所有家用電器產(chǎn)品都有這個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目.因此結(jié)合本人工作實(shí)踐,對(duì)家用電器耐壓試驗(yàn)的設(shè)備要求和標(biāo)準(zhǔn)要求提出兩點(diǎn)看法.
3.期刊論文張立 淺析家用電器倒虹吸現(xiàn)象原理及防止措施 -日用電器2009,""(3)
本文根據(jù)家電安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求,對(duì)直接連接到飲用水供水系統(tǒng)的家電產(chǎn)品中倒虹吸現(xiàn)象原理進(jìn)行了分析,并對(duì)空氣間隙、管路斷流器、動(dòng)態(tài)倒流防止器和
帶有低壓區(qū)的倒流防止器等常見防倒虹吸現(xiàn)象所采用結(jié)構(gòu)和裝置的工作原理及其特性驗(yàn)證、選擇和安裝使用須知等進(jìn)行了介紹.
4.期刊論文李華耀 一種正弦交流恒流源的研制 -電機(jī)電器技術(shù)1999,""(1)
1 前言
在家用電器的安全檢測中,接地電阻的測量是必測項(xiàng).
5.期刊論文趙琪林.Zhao Qi-lin 對(duì)耐電壓測試儀技術(shù)指標(biāo)的要求 -家用電器科技1998,""(6)
耐電壓測試儀是對(duì)電氣設(shè)備和絕緣材料抗電強(qiáng)度進(jìn)行檢測和試驗(yàn)的設(shè)備,是一種廣泛使用的安全檢測儀器.它的質(zhì)量直接影響安全檢測結(jié)果,對(duì)人身、設(shè)
備及財(cái)產(chǎn)安全十分重要.本文結(jié)合JJG795-92<耐電壓測試儀國家計(jì)量檢定規(guī)程>,談?wù)勀碗妷簻y試儀主要技術(shù)指標(biāo)的特性及要求,以便在電氣安全檢測中正確選
擇和使用.
6.期刊論文中國質(zhì)量認(rèn)證中心(CQC)產(chǎn)品認(rèn)證二部 關(guān)于檢測中實(shí)際遇到的幾個(gè)問題的結(jié)論 -家電科技2009,""(1)
編者按:2008年,中國質(zhì)量認(rèn)證中心(CQC)產(chǎn)品認(rèn)證二部組織部分強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證檢測實(shí)驗(yàn)室在CQC總部召開了家電產(chǎn)品認(rèn)證檢測技術(shù)討論會(huì).CQC、廣州威
凱檢測技術(shù)研究所、中國家用電器檢測所、廣州電氣安全檢測所、浙江方圓檢測集團(tuán)和浙江立德產(chǎn)品技術(shù)有限公司派員參加了會(huì)議.會(huì)議就幾個(gè)檢測中實(shí)際
遇到的問題展開討論并達(dá)成共識(shí).
7.期刊論文趙家瑞 關(guān)于電器產(chǎn)品檢測不確定度相關(guān)問題的探討(三) -家電科技2004,""(12)
(本文的前兩部分分別刊登在本刊2004年7期和10期上)
7小結(jié)
最后,本文根據(jù)前面兩節(jié)闡述的結(jié)論或原則,將家用電器產(chǎn)品的安全檢測項(xiàng)目進(jìn)行分析(詳見下表),以提供技術(shù)人員參考.
8.期刊論文張立.張磊對(duì)電氣產(chǎn)品非功能性熱表面的認(rèn)識(shí)與防護(hù) -家電科技2009,""(15)
1引言
一些電器產(chǎn)品在工作時(shí),其表面溫度較高,如電爐的烹飪區(qū)域或電熨斗的熨燙底板等,其表面溫度可達(dá)200-300℃,甚至更高,實(shí)際使用中用戶都能對(duì)此類表面予
以注意,此類表面可定義為功能性熱表面,即為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能而必需的高熱表面.
9.學(xué)位論文莫家鏗 電動(dòng)類產(chǎn)品繞組溫升測量方法的研究 2007
隨著我國改革開放的不斷深入，我國的家電制造業(yè)取得了飛速的發(fā)展，"九五"期間，我國家電產(chǎn)品進(jìn)出口數(shù)額一直遙遙領(lǐng)先其他產(chǎn)業(yè)。
家用電器作為人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用的產(chǎn)品，種類日益增多。功能不斷推陳出新，而安全性能始終是家用電器最基本的要求。國際上名目繁多的安全
認(rèn)證，家用電器安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新，各國政府實(shí)施的一系列技術(shù)法規(guī)，都反映了國際社會(huì)對(duì)家用電器安全性能的高度重視。
我國目前只是家用電器的生產(chǎn)大國而不是技術(shù)強(qiáng)國，離擁有核心技術(shù)，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的家電生產(chǎn)技術(shù)強(qiáng)國還有相當(dāng)差距，優(yōu)勢主要來自勞動(dòng)力低廉和政
策優(yōu)惠，而且這種相對(duì)的優(yōu)勢十分有限。我國企業(yè)要想達(dá)到技術(shù)壁壘所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，必須以大幅提高出口產(chǎn)品的成本為代價(jià)，這就使國內(nèi)家電參與國際市場
競爭的價(jià)格優(yōu)勢不復(fù)存在。我國要及早起步，大力促進(jìn)技術(shù)升級(jí)。深入研究檢測方法和手段，提高檢測技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。
提高和加強(qiáng)對(duì)家電產(chǎn)品的檢測技術(shù)，顯得越來越重要。隨著科技和人類生活的進(jìn)步，電動(dòng)類家電產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛，而電動(dòng)類產(chǎn)品的繞組溫升測量
是必須進(jìn)行的安全檢測項(xiàng)目。精確而且操作簡易的檢測方法能提高該類產(chǎn)品的檢測效率，能使檢測人員更快更準(zhǔn)確地完成檢測。
傳統(tǒng)的繞組溫升檢測方法，不僅需要較多的人力，而且獲取的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高，整個(gè)測試過程顯得非常緊張和艱難，在最后輸出報(bào)表時(shí)還不能完全滿足
實(shí)際的工作需要。
改進(jìn)后的繞組溫升測量方法，依然利用QJ84數(shù)字直流電橋來測量繞組的電阻，但在數(shù)據(jù)的采集和傳送上利用單片機(jī)來代替人工繁重的工作，能使所需人
力大大降低，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性大大提高，而且整個(gè)測試過程是非常簡單和高效，再加上對(duì)計(jì)算軟件的改進(jìn)，使得輸出的報(bào)表能完全滿足實(shí)際工作的需要。
本文對(duì)我國家電行業(yè)的現(xiàn)狀進(jìn)行了簡述，對(duì)家電產(chǎn)品的安全檢測技術(shù)進(jìn)行了簡述，并對(duì)電動(dòng)類產(chǎn)品繞組溫升測量要求進(jìn)行了分析，提出了對(duì)繞組溫升測
量的改進(jìn)方案，并對(duì)改進(jìn)方案中使用的通訊模塊進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)用分析。
10.期刊論文蔣錕林 電涌試驗(yàn)儀的設(shè)計(jì) -電聲技術(shù)2000,""(11)
根據(jù)IEC 65和中國國標(biāo)《電網(wǎng)電源供電的家用和類似一般用途的電子及有關(guān)設(shè)備的安全要求》(GB889888)的規(guī)定,對(duì)廣播聲音或圖像的無線電接收設(shè)備
、放大器、電子樂器、音響系統(tǒng)等市電供電的家用電器設(shè)備及無線電元件等進(jìn)行電涌沖擊(仿雷擊)試驗(yàn)是以上設(shè)備的安全檢測的很重要的內(nèi)容。它是維護(hù)、
提高家電產(chǎn)品安全可靠性的必不可少的重要手段。以下將分別介紹一種電涌試驗(yàn)儀的主要技術(shù)特性、工作原理及具體電路的設(shè)計(jì)方法。
1主要技術(shù)特性
按國標(biāo)規(guī)定:被試件應(yīng)能經(jīng)受充電到10 kV的1 nF電容器,以每分鐘12次的最大速率進(jìn)行50次放電沖擊試驗(yàn)。
(1)直流高壓電壓:10 kV±3%
(2)充放電電容器的電容量:1 nF
(3)高壓電容器的放電速率:12次/分
(4)放電次數(shù):50次
2工作原理
該機(jī)主要由保證功率容量的10 kV直流高壓發(fā)生器,1 nF高壓電容器的高壓充放電開關(guān)、電容器放電次數(shù)計(jì)數(shù)器及控制電路和低壓直流穩(wěn)壓電源所組成。其測
試原理框圖如圖1所示。
10 kV直流高壓發(fā)生器主要是產(chǎn)生一定功率容量的10 kV直流高壓。按IEC65及國標(biāo)推薦的圖1進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),它通過15 MΩ的高壓電阻器對(duì)充放電試驗(yàn)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)電
容器C(1 000 pF)進(jìn)行充電,然后電容器C將充得的高壓對(duì)待測件放電,其充放電周期為每分鐘12次,總放電次數(shù)為50次。高壓開關(guān)的動(dòng)作周期及次數(shù)由控制和
計(jì)數(shù)電路來完成。
本文鏈接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y786016.aspx
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