壁挂炉程序自动测试系统设计

2010-11-04 09:20:05 来源：广州迪森家用锅炉制造有限公司浏览：次

内容提要：壁挂炉程序自动测试系统设计:针对壁挂炉控制程序人工检测方式的不足和缺陷，提出一种壁挂炉控制程序综合自动测试系统设计方案，应用于实际的壁挂炉程序检测，起到节省时间，节约人力，方便对测试效果进行评估的目的。

燃气壁挂炉控制程序自动测试

1 前言

随着天然气供应的逐渐普及和消费者生活水平的不断提高，燃气壁挂炉一跃成为家庭采暖的新宠，进入千家万户，成为北方寒冷地区防寒采暖的必备家用设备。

由于燃气壁挂炉产品集水、气、电于一体，产品安全性尤其重要。我国现行的壁挂炉产品标准《燃气采暖热水炉》CJ/T228-2006以及即将颁布的强制性国家标准，都对壁挂炉产品的安全性方面做出严格的要求。

燃气壁挂炉的控制智能化，使控制芯片成为整个壁挂炉的核心，壁挂炉的一切功能的实现都必须通过控制芯片协调各部件共同运作才能实现。由此，对控制系统的安全可靠性能的要求越来越高。新版欧洲标准EN298（燃气用具控制器标准），不仅对控制硬件性能有要求，更对控制程序提出严格要求。这对控制程序的测试工作提出更高的要求。

传统的控制程序测试方法以人工现场调试为主。在壁挂炉上，或在控制板测试工装上安装控制板，按照程序调试手册的要求，一步一步地进行功能测试，并记录测试结果。这种测试方式不但费力费时，而且很难测试一些时间跨度比较长的功能，如水泵防抱死功能，一般要求每24小时使水泵运行3分钟，这个功能由于历时较长，人工测试很难对这个功能进行跟踪记录。同时，人工测试还有其不足的一面，即人工测试只能发现测试人员在场时出现的程序问题，无法查出一些运行较长时间后才可能出现，并可能自动复位的程序问题。因此，可能会留下某些不易发现的安全隐患。

针对传统手工测试方法的不足和缺陷，本文提出一种利用计算机，结合单片机电路实现的壁挂炉程序自动测试系统。

2 测试系统原理

壁挂炉程序测试以记录为主，通过设置运行条件，观察、记录控制系统在预定条件下的反应动作，比如壁挂炉启动点火过程中水泵、风机和打火流程的顺序和间隔时间，或者是否能够稳定控制水温等，来判断程序是否符合要求。

本文所述的程序自动测试系统采用上位计算机和下位单片机结合的工作方式。上位计算机发挥其存储空间巨大、功能齐全强大的特长，负责存储在有效测试时间内壁挂炉控制系统的各项运行参数。下位单片机通过其外围电路，收集、整理壁挂炉控制系统的各项运行参数，然后发送给上位计算机；同时下位单片机还能够利用收集到的参数，自动产生相应的开关输出信号和温度模拟输出信号，馈送到对应的壁挂炉控制板接口，使壁挂炉控制系统不需要安装在壁挂炉上就可以做长时间模拟运行，便于测试控制程序长时间工作时的稳定性和可靠性。

测试系统的原理图如图1所示

测试电路以单片机为核心，通过外围电路与壁挂炉控制板连接。通过单片机的控制程序自动收集、整理壁挂炉控制板的运行参数。

测试电路的工作原理如图2所示

3 自动测试系统的实现

3.1 系统硬件实现

测试系统以MICROCHIP公司的PIC18F4520芯片为核心组织外围电路。PIC18F4520是MICROCHIP公司推出一款中档8位单片机，采用16位指令系统，配备有USART、A/D、I/O、PWM等功能端口。

3.1.1 继电器输出电路

该电路利用PIC18F4520的I/O端口输出高低电平，控制继电器的通断。继电器的开关直接壁挂炉控制板的开关输入端口，包括风压开关端口、水压开关端口、极限温度开关端口、室内温控器开关端口和水流开关端口。

继电器属输出控制电路原理图如图3所示

3.1.2 模拟信号输出电路

在壁挂炉控制系统中，水温的变化使热敏电阻NTC自身阻值发生变化，施加在NTC两端的电压也发生变化。控制程序用A/D转换端口读取NTC两端的电压值，通过计算得到对应的热水温度。因此，可以把A/D端口的外围电路看成为一个受到水温控制的电压源。显板按键输入电路的工作原理与NTC电路的工作原理类似。不同的按键按下会产生不同的电压，壁挂炉控制系统用A/D端口读取电压，通过比较知道被按下的是哪一个按键。因此，同样可以把按键输入电路看成是一个受控的电压源。

在壁挂炉程序控制系统中，直接用一个与A/D端口外围电路参数相匹配可控电压源取代NTC和按键电路。在测试过程中，测试系统的单片机通过D/A转换，产生模拟NTC和按键状态改变的电压信号，直接施加到对应的壁挂炉控制板端口。

模拟信号输出电路原理图如图4所示

3.1.3 模拟信号输入电路

模拟信号输入电路的作用是接收壁挂炉控制板发出的燃气比例调节阀控制电流。在测试系统中，用一个等效电阻简单的代替比例调节阀线圈，通过A/D转换电路读取等效电阻两端的电压，由欧姆定律公式计算出实际的电流值。

模拟信号输入电路工作原理如图5所示

3.1.4 数字信号接收电路

数字接收电路的作用是接收壁挂炉控制板发送用于显示板显示的各类信息。

壁挂炉显示板的显示信息由一个显示控制芯片控制。工作时，控制系统通过I/O端口把要显示的信息发送到显示控制芯片，显示控制芯片根据接收到的信号输出高电平或低电平控制相应的显示符号，表达完整的信息。在测试系统电路中，测试系统的单片机代替显示控制芯片，直接接收壁挂炉控制系统发送的信号，解读其中的信息。

数字信号接收电路原理图如图6所示

3.2 软件实现

3.2.1 上位计算机软件

在整个系统中，上位计算机的功能比较简单，主要提供一个用户界面，让测试人员输入各种工作参数，按照设定的工作参数工作，定时与下位芯片通信，记录各种信号的通断状况或具体数值及相应的时间。

上位计算机运行软件采用Visual Basic 6.0编写用户界面，配合SQL 2004数据库系统记录各种数据。

上位计算机与测试电路配合工作时的程序流程如图7所示

3.2.2 下位控制芯片软件

下位控制芯片承担了测试系统大部分的实际测试工作，包括检测壁挂炉控制板的输出、产生相应的控制输出反馈给壁挂炉控制板、根据上位机的命令产生各种用户模拟输入。其工作主要分成两种，一种是通过USART端口向上位计算机发送信息，此部分的软件通过中断服务程序实现；一种是扫描输入端口，检查壁挂炉控制板的控制输出信号，同时根据读取的信号计算各类输出参数，并输出馈送到壁挂炉控制板的对应接口。

下位控制芯片的主要工作流程图如图8所示