行业：电源生产

应用需求：在电源的在线检测中，需要对电源的输出电压进行校准，传统的调节方法是工人们用螺丝刀转动电位器进行校准，不仅耗时，而且手动操作直接影响到校准精度的一致性。一套电位器自动调节系统便能实现快速、准确的电源电压校准。

面临的挑战：长期在环境相对恶劣的生产线上稳定工作是我们面临的最大挑战。另外，控制的实时性也是我们要解决的问题。

解决方案：在可编程硬件FPGA上运行PID控制算法，保证了控制的速度和精度，当需要同时调节多个VR时，利用FPGA的并行性也可以方便地进行扩展，而不影响系统的控制性能。CompactRIO不仅集成了FPGA硬件，其本身更是具备多种工业级的指标，非常适合此套系统的开发。

台达电子成立于1971年，发展至今已成为在全球拥有超过六万员工的跨国企业，是世界第一的开关电源与无刷直流风扇产品的领导厂商，营运据点遍布全球，并在台湾、中国、泰国、墨西哥、印度以及欧洲等地设有制造工厂。为了提升电源检测的效率和质量，台达电子中国的制造工厂特别邀请NI系统联盟伙伴上海聚星仪器开发了一套基于NI CompactRIO的电位器自动调节系统，以取代传统的人工调节方式。

电控单元设备的选择

电位器自动调节系统主要由电动VR棒和电控系统组成。电动VR棒通过电机驱动螺丝刀头转动，从而带动电位器转动，实现电源输出电压的调节。整套系统中，不仅需要性能卓越的直流微电机驱动电动VR棒，更需要一种可以在工业现场长时间稳定工作的测控设备作为电控单元，电控单元用于采集电源输出电压，再通过控制算法输出电机控制信号。电控单元需要满足电压信号的高精度采集以及控制算法的高可靠运行等要求，基于这些要求，我们选用了NI CompactRIO 9073作为电控系统硬件平台，NI 9229作为电压采集模块，NI 9401作为数字I/O模块。

NI CompactRIO 9073是一款低成本、集成化、工业级嵌入式控制器，它的机箱背板中集成了一块可自定义的FPGA芯片，非常适合并行、高速的闭环控制。NI 9229作为同步模拟信号采集模块，具备了±60V的电压测量范围，偏置误差在常温下仅有0.008%，完全满足电源的输出电压范围宽（3.3V、5V、12V、24V），以及测量精度高（10mV以内）的要求。NI 9401是一块高速双向数字I/O模块，这里用于发出控制电机运行速度和方向的PWM信号。

VR自动调节系统的工作过程

当进行到VR调节工序时，电源测试系统（ATS）向电控系统发出校准参数，校准参数包含校准通道序号以及该通道的目标电压及其范围。自动调节系统收到校准参数后，开始采集对应通道的电压信号，并把电压数据实时发送到ATS系统，同时向VR棒发出控制信号。VR棒接收到控制信号后开始转动，而NI9229也在同步地采集不断变化中的被测电压值，当输出电压收敛到目标电压范围内时，VR棒就停止转动，电压校准结束，进入下一道工序。

操作员在这个过程中只须将VR棒插入电源上对应的电位器，按下VR棒侧面的开关，待校准结束后再将其拔出即可。

方便地连接和扩展

基于NI CompactRIO平台的VR自动调节系统对外的通信接口为网口，通过TCP/IP协议与外部通信，既可以作为一个独立的系统，又可以方便地加入到现有的电源测试系统。只要原测试系统支持TCP/IP通信，二者之间就可以通过网线连接实现命令和数据的交换。

此外，VR自动调节系统在可编程硬件FPGA上运行PID控制算法，保证了控制的速度和精度，当需要同时调节多个VR时，利用FPGA的并行性也可以方便地进行扩展，而不影响系统的控制性能。

变手动为自动既快又准

电位器自动调节系统使得单个电源的测试时间从70s减小到40s，校准后的电源重调率从原来的6‰减少到1‰，很大程度上提高了电源测试的效率和电压校准的可靠性。同时，由于不需要人工经验去调节电位器，大大降低了对操作员的依赖程度。