電子電力控制器測試平臺中OPC技術(shù)的應(yīng)用

馬高育++肖俊潔++張鐵軍

摘要：研究電子電力控制器測試平臺具有重大意義，文章分析了OPC技術(shù)在其中的應(yīng)用，首先簡單介紹了OPC技術(shù)，然后分析了電子電力控制器測試平臺的功能及原理，最后對通訊方案的設(shè)計和實現(xiàn)進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：電子電力控制器；OPC技術(shù)；PLC

中圖分類號：TM761；TP273.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2014）20-0079-02

為適應(yīng)時代的要求，汽車行業(yè)必將走向綠色環(huán)保的道路。在新能源汽車的研發(fā)中，混合了純電動汽車及動力汽車的核心零部件尤為關(guān)鍵，需準(zhǔn)確采集各種數(shù)據(jù)，并對其性能進(jìn)行嚴(yán)格測試。作為核心零部件之一，電子電力控制器具有很大的潛力，在當(dāng)前備受關(guān)注，相應(yīng)的測試平臺更是成了研究重點。其上位機負(fù)責(zé)與儀表儀器的通訊，下位機主要起控制作用。為提高兩者的互操作性，更好地實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)交互，有必要引進(jìn)OPC技術(shù)。

1OPC技術(shù)

該技術(shù)是以Windows為基礎(chǔ)操作平臺，以數(shù)據(jù)存取規(guī)范為核心，在DCOM、OLE等技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一套工業(yè)控制軟件接口標(biāo)準(zhǔn)，為應(yīng)用程序提供的信息集成更加高效。利用OPC技術(shù)，系統(tǒng)可以一種標(biāo)準(zhǔn)的方式從服務(wù)器處采集有效信息，并向客戶應(yīng)用程序傳送，其目的是加強工業(yè)控制中各個環(huán)節(jié)的互操作性。

2電子電力控制器測試平臺

PEU，即電子電力控制器，主要有逆變器及DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，多用作汽車電動機的驅(qū)動，并且起到為車載低壓電器供電的功能。在運行中，逆變器負(fù)責(zé)直流電壓的轉(zhuǎn)換，以轉(zhuǎn)換后的三相幅值與頻率可變的交流電壓驅(qū)動電機；轉(zhuǎn)換器則負(fù)責(zé)直流高壓與低壓的轉(zhuǎn)換，用于低壓電器供電。在汽車構(gòu)造中，CAN總線將電子電力控制器和外部設(shè)備相連，外部設(shè)備發(fā)出指令，PEU接收后控制逆變器和轉(zhuǎn)換器運行，將外部設(shè)備所需的信息通過CAN傳遞。

PEU發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，需根據(jù)實際狀況建立起相應(yīng)的測試平臺，對其性能進(jìn)行測試?？紤]到可擴展性，多選擇模塊化設(shè)計，可分為6個模塊：①控制模塊；②測試工作臺；③負(fù)載線圈模塊；④高壓低壓測試模塊；⑤高低壓接觸器；⑥冷卻回路?？刂颇K最為重要，包括CCS、PLC及IPC幾部分，CCS是模塊的核心，負(fù)責(zé)為電子電力控制器提供測試資源，然后向數(shù)據(jù)中心傳遞將測試結(jié)果；PLC采用的是西門子S7-300系列CPU314C-2DP。

該測試平臺的測試原理為：由CCS向IPC，即工控機發(fā)送測試指令；IPC接收后轉(zhuǎn)發(fā)至PLC，同時對指令加以分析，然后控制各類儀表儀器就緒；PLC接收并反饋信息后，IPC以此為依據(jù)展開測試工作。測試模塊將測試結(jié)果發(fā)送至CCS，并最終顯示在測試報告面板上。

此外，PLV在整個電氣控制系統(tǒng)中需對高低壓接觸器加以控制，因CPU自身集成的I/O點數(shù)不足，所以要適當(dāng)擴展數(shù)字量輸入輸出模塊，在此選擇1塊32輸入點的SM321模模塊機1塊32輸出點的SM322模塊。測試時需采集高精度的測量指標(biāo)，主要由YOKO GAWA橫河功率計負(fù)責(zé)。因為PLC中的CPU模塊自身集成的模擬量能夠達(dá)到測試要求，所以無需擴展。PLV采用以太網(wǎng)模塊CP343-1Lean，加快了數(shù)據(jù)的傳輸速度。

3通訊方案的實現(xiàn)

PEU測試平臺的上位機選擇VC2008作為編程軟件，以西門子S7-300PLC作為下位機PLC。上位機與下位機PLC通訊連接共同控制系統(tǒng)，關(guān)于二者的通訊方式，如果選擇自定義串行通訊協(xié)議，即通過串口將兩者連接，不但傳輸速度慢，而且抗干擾能力較差。所以在此處利用OPC技術(shù)實現(xiàn)兩者之間的通訊，借助OPC服務(wù)器和下位機PLC相連接。

3.1OPC服務(wù)器組態(tài)

安裝完SIMATIC NET和SIMATIC STEP7軟件，可開始OPC服務(wù)器的組態(tài)工作，分為以下4步：

①在Station configurator中配置PC站，找到配置界面打開，先后向一號槽和三號槽中添加OPC Server和IE General；然后點開屬性對話框，設(shè)置以太網(wǎng)接口參數(shù)；配置完后將其命名為“PEUOPC”。

②開展控制臺Configuration Console的配置，在Access Point設(shè)定窗口中將S7ONLINE指向PC internal，為PC站組態(tài)下載做準(zhǔn)備。

③在SIMATIC Manager中插入一個PC站，然后打開硬件配置裝置界面，找到硬件目錄窗口，選擇與已經(jīng)安裝的SIMATIC NET軟件版本相符的硬件插入到相應(yīng)的插槽中，完成PLC站的建立。

④在NetPro配置界面選擇OPC Server，在連接表第一行插入新的連接，確認(rèn)編譯沒有錯誤后，將組態(tài)下載到PC站。

3.2OPC通訊類程序的設(shè)計

OPC客戶端既能讀取由PLC向OPC服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)，還能夠?qū)PC服務(wù)器進(jìn)行寫操作，將數(shù)據(jù)傳入PLC。測試平臺采用C++編程語言，為了能夠?qū)PC客戶端嵌入測試平臺軟件，在此設(shè)計一個自定義類MyPLC，對OPC客戶端進(jìn)行類封裝。

程序開頭需有#include"opc.h"以及#include"opc_i.c"等內(nèi)容；數(shù)據(jù)讀取函數(shù)則依靠OPC庫函數(shù)中的同步讀取函數(shù)來實現(xiàn)：m_pIOPCSyncIO->Read（OPC_DS_DEVICE，ItemNum，pReadS-

erver，&pItemValue，&pErrors）。該函數(shù)在讀取函數(shù)值后，會將其存儲到pItemValue指針指向的存儲區(qū)，并返回讀取狀態(tài)；寫操作則是利用庫函數(shù)中的同步寫函數(shù)實現(xiàn)；另外，Exit（）對象釋放退出函數(shù)，將數(shù)據(jù)項和組先后移除，然后將已創(chuàng)建的OPC對象依次刪除。

3.3PLC通訊程序的實現(xiàn)

電子電力控制器測試平臺的通訊包括CAN通訊、串口通訊、GPIB通訊以及OPC網(wǎng)絡(luò)通訊等。由于通訊類型眾多，數(shù)據(jù)量大，容易出現(xiàn)互相干涉的現(xiàn)象，影響到通訊效果。所以，各個通訊模塊分別單獨使用線程與儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。交互時，上位機通過項的屬性Quality來判斷讀寫是否成功。在讀寫同一個程序時，如果失敗10次以上，則系統(tǒng)會自動判斷此次讀寫失敗，并發(fā)出報警提示。PLC通訊程序需要實時采集有關(guān)數(shù)據(jù)信息，且系統(tǒng)狀態(tài)要得到及時更新，為達(dá)到這一目的，需對線程加以控制，確保其能夠不斷讀取OPC服務(wù)器的項。

4結(jié)語

OPC技術(shù)在電子電力控制器中的應(yīng)用日益突出，使其測試平臺中的上位機和PLC之間實現(xiàn)了較好的通訊。實踐結(jié)果顯示，運用該技術(shù)的測試平臺性能穩(wěn)定、運行良好，有利于將來的平臺擴展。因此，該技術(shù)值得推廣，在今后應(yīng)加大此方面的研究力度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陸健儉,何永義,王永波,等.OPC技術(shù)在電子電力控制器測試平臺的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動化,2013,(3).

[2] 張景忠.基于OPC技術(shù)的實時數(shù)據(jù)采集程序的實現(xiàn)[J].包鋼技術(shù),2010,(4).

[3] 張烈平,李勤,牛秦洲.OPC數(shù)據(jù)存取的接口調(diào)用與軟件實現(xiàn)[J].計算機應(yīng)用研究,2005,(1).

[4] 郭瑀.OPC技術(shù)在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[D].西安:西安電子科技大學(xué),2012.

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