專利名稱：一種開關量插件的智能測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及在電力自動化二次裝置生產過程中使用的開關量插件智能測試儀。
背景技術：
電力自動化二次裝置生產過程中會涉及到大量的開關量插件(開入、開出插件)，一方面是由于各網局、地區(qū)對繼電保護的要求不盡相同，導致開關量信號數(shù)目很多；另一方面是由于不同電壓等級、不同保護裝置的需求，導致開關量插件種類繁多。傳統(tǒng)的開關量插件測試方法是針對每一種開關量插件，設計一個單獨的測試儀，配置獨立的測試電纜，進行測試；并且在測試過程中還需要手動調節(jié)相應的測試儀器，核對測試電壓等指標。傳統(tǒng)的開關量測試方法效率低下，且資源浪費嚴重。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種開關量插件的智能測試儀，可以測試各種開關量插件，無需更換測試儀，無需更換測試電纜，并具有自動測試，自動記錄的功能。本實用新型的解決方案開關量插件的智能測試儀，包括電源插件，CPU插件、智能切換插件、待測開關量插件，通訊插件和液晶插件；電源插件設有二路輸出電壓，其中一路輸出為5V電壓，為其它插件提供工作電源，另一路輸出可調電壓，為待測開關量插件提供測試電壓;CPU插件包括CPU芯片及與CPU芯片連接的DDR芯片、10M/100M開關控制器、大容量存儲器、第一 FPGA和CAN總線控制器；通訊插件與CPU插件連接，通訊插件包括CAN總線、RS485總線、第二 FPGA和多路模擬開關；智能切換插件包括多路無源開出節(jié)點及開關量監(jiān)視回路；電源插件、CPU插件、智能切換插件全部通過96芯HARTINT端子與通訊插件連接，液晶插件通過電纜與通訊插件連接；待測開關量插件的測試程序和應用程序存放在CPU插件的大容量存儲器中，CPU芯片通過CPU插件內的異步總線將程序傳輸給CPU插件的第一 FPGA，由第一 FPGA的IO管腳連接測開關量插件內的MCU的串行編程接口，將測試程序和應用程序下載至待測開關量插件中；CPU插件與電源插件通過通訊插件的CAN總線進行數(shù)據(jù)交互，電源插件根據(jù)CPU插件的控制命令，調節(jié)電源插件的電壓輸出；電源插件通過通訊插件，將可調電壓輸出連到智能切換插件中。電源插件的輸出連接通訊插件再輸出至智能切換插件，智能切換插件再連接待測開關量插件，待測開關量插件接(PU插件的輸入端(接收開關量插件的輸出信號)。CPU插件與液晶插件通過通訊插件的RS485總線進行數(shù)據(jù)交互，顯示待測開關量插件的型號，測試程序的版本，應用程序的版本，BOOT程序的版本，以及測試結果。CPU插件通過RS485總線，將待測開關量插件的面板輸入輸出信號定義發(fā)送給通訊插件內的FPGA，F(xiàn)PGA輸出控制信號，控制智能切換插件內部繼電器矩陣的吸合、斷開，模擬出待測試插件的輸入輸出信號。測試完畢后，CPU發(fā)送結束信息到通訊插件內的FPGA，F(xiàn)PGA控制通訊插件內部模擬開關的通斷，切斷待測開關量插件與測試儀的電氣連接，從而實現(xiàn)測試儀不斷電，即可更換待測開關量插件的功能，從而提高測試效率。CPU將各種待測開關量插件的輸入輸出信號定義發(fā)送給通訊插件。通訊插件內的FPGA通過對智能切換插件內部繼電器矩陣的吸合、斷開，模擬出待測試插件的輸入輸出信號。CPU根據(jù)待測插件的電壓等級，發(fā)送命令到電源插件，電源插件輸出相應的電源電壓供測試回路使用。輸出電壓等級包括但不限于250V、220V、125V、110V、48V、30V、24V的55%和 70%。測試完畢后，測試儀可以自動切斷待測開關量插件與測試儀的電氣連通，實現(xiàn)不關閉測試儀電源的情況下，即可方便地更換待測開關量插件。根據(jù)待測開關量插件內MCU的在線串行編程協(xié)議，CPU插件內第一 FPGA的IO 口模擬串行通訊方式，實現(xiàn)在測試過程中對待測開關量插件的測試程序與應用程序下載。通過電源插件的智能可調電源對開關量輸入回路的動作門檻和動作功率進行測試驗證，以驗證待測插件開入回路電氣連通性是否正常，運行參數(shù)是否合理。本實用新型的有益效果是所述開關量插件的智能測試儀，可以測試各種開關量插件，無需更換測試儀，具有自動測試，自動記錄的功能。CPU插件通過RS485總線，將待測開關量插件的面板輸入輸出信號定義發(fā)送給通訊插件內的FPGA，F(xiàn)PGA輸出控制信號，控制智能切換插件內部繼電器矩陣的吸合、斷開，模擬出待測試插件的輸入輸出信號。本實用新型實現(xiàn)測試儀不斷電，即可更換待測開關量插件的功能，從而提高測試效率。

圖1為開關量插件測試儀正面示意圖圖2為開關量插件測試儀的系統(tǒng)構造圖3為智能切換插件實現(xiàn)原理圖4為開關量插件測試儀控制流程
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明開關量插件的智能測試儀，包括電源插件、CPU插件、智能切換插件、待測開關量插件，全部通過96芯HARTINT端子與通訊插件連接,液晶插件通過10芯的牛角座與通訊插件連接。電源插件(模塊)由DC110V/220V，AC110V/220V電壓輸入，具有2路輸出電壓，其中一路輸出為5V電壓，為其它插件提供工作電源，另一路輸出可調電壓，為待測開關量插件提供測試電壓；CPU插件包含CPU芯片及與CPU芯片連接的DDR芯片、10M/100M的switch控制器、大容量存儲器、第一現(xiàn)場可編程門陣列芯片F(xiàn)PGA和CAN總線控制器硬件設備；通訊插件與CPU插件連接，包含CAN總線，RS485總線，第二現(xiàn)場可編程門陣列芯片F(xiàn)PGA和多路模擬開關；智能切換插件包含多路無源開出節(jié)點及開關量監(jiān)視回路；電源插件、CPU插件、智能切換插件全部通過96芯HARTINT端子與通訊插件連接，液晶插件通過10芯的電纜與通訊插件連接。電源插件的輸出連接通訊插件再輸出至智能切換插件，智能切換插件再連接待測開關量插件，待測開關量插件接CPU插件的輸入端。[0021]CPU插件與電源插件通過通訊插件的CAN總線進行數(shù)據(jù)交互，電源插件根據(jù)CPU插件下發(fā)的控制命令，調節(jié)本身的可調電壓輸出?？烧{電壓通過高精度的內部自檢回路和反饋算法，使得在10V-300V的輸出電壓范圍內輸出電壓準確度達到±1%。且根據(jù)測試需求，常規(guī)輸出電壓等級包括但不僅限于250V、220V、125V、110V、48V、30V、24V的55 %和70 %。電源插件通過通訊插件，將可調電壓輸出到智能切換插件中。此開關量插件智能測試儀中的CPU作為整個測試儀的控制核心，負責解析配置文本的命令后，下發(fā)給各插件，并接收、判斷各插件的應答報文。將測試儀的運行信息實時顯示在液晶上。統(tǒng)一管理待測插件的測試程序和應用程序，自動核對其版本號，通過嚴格的校驗邏輯，保證測試程序、應用程序、插件版本的高度統(tǒng)一。通過電壓調整策略，實時動態(tài)調節(jié)智能電源輸出電壓，以滿足不同電壓等級插件的需求，并根據(jù)待測插件的型號，經由通訊插件向智能切換插件發(fā)送控制命令，智能切換插件通過內部繼電器的吸合、斷開，模擬待測插件輸入輸出信號，從而實現(xiàn)不同插件輸入輸出信號的歸一化處理。CPU插件通過讀取待測插件的測試結果，動態(tài)控制待測插件的電源通斷，以實現(xiàn)測試儀不掉電，即可完成測試的功能，提高了測試效率。使用本實用新型開關量插件智能測試儀進行測試的方法在下文的描述中CPU插件內的第一 FPGA定義為FPGAl ;通訊插件內的第二 FPGA定義為FPGA2。如圖1所示，將待測開關量插件插入測試儀中，并將測試線纜連接好，在液晶中選擇待測插件的型號，按“ENT”鍵開始測試。CPU插件接收到“ENT”命令后，如圖2所示，通過RS485總線，發(fā)送啟動測試命令至FPGA2。FPGA2輸出控制信號，控制測試儀電源給待測開關量插件供電，并控制模擬開關吸合，連通待測插件與通訊插件的信號回路。CPU通過文件管理系統(tǒng)，將待測插件的測試程序解析后，發(fā)送給FPGAl，F(xiàn)PGAl通過IO 口模擬串行編程接口，將測試程序下載至待測開關量插件中。然后CPU解析待測插件的配置文本，將文本內待測開關量插件端子輸入輸出信號的配置信息，通過RS485總線，發(fā)送給FPGA2。FPGA2輸出控制信號至智能切換插件。智能切換插件接收FPGA2輸出的控制信號后，吸合內部的繼電器，使相應的測試回路導通，如圖3所示。為了圖示簡單，此處只畫出3路。為描述智能切換插件的工作原理，舉例如下當?shù)谝宦泛偷诙分g的端子為一付無源節(jié)點時，F(xiàn)PGA2控制繼電器I吸合，從而使第一路的“可調電源+ ”，待測開關量插件的無源節(jié)點，第二路的光耦回路構成測試回路。FPGA2通過回讀光耦輸出電平，判斷待測插件無源節(jié)點的狀態(tài)，以達到檢測無源節(jié)點通、斷的目的。當?shù)谝宦贰⒌诙范俗訛殚_關量開入，第三路端子為開關量開入的公共端時，F(xiàn)PGA2控制繼電器1、3、6吸合，從而使第一路、第二路的“可調電源+”，待測開關量插件內部的開入回路，第三路的“可調電源一”構成測試回路，通過調節(jié)可調電源輸出不同等級的電壓，即可滿足所有電壓等級的開入插件測試。FPGA2復位待測開關量插件后，測試程序開始運行。CPU通過通訊插件內的CAN總線，向待測開關量插件發(fā)送測試命令，并根據(jù)配置文本中的配置信息，實時調節(jié)可調電壓輸出，為待測開關量插件提供測試信號。[0032]測試完畢后，如果待測開關量插件異常，待測插件會將測試結果返回給CPU插件。CPU會將測試信息顯示在液晶上，并發(fā)送結束命令至FPGA2，F(xiàn)PGA2輸出控制信號，斷開待測插件的電源以及信號鏈路。此時測試人員無需切斷測試儀電源即可更換待測開關量插件。如果測試成功，CPU通過文件管理系統(tǒng)，解析該插件的應用程序后，發(fā)送給FPGA1，F(xiàn)PGAl通過IO 口模擬串行編程接口，將應用程序下載至待測開關量插件中。待應用程序運行后，回讀應用程序的版本號，程序歸檔時間，CRC校驗碼。CPU將三種信息與配置文本中的配置信息相比較，如果正確，顯示測試成功，并發(fā)送結束命令至FPGA2，F(xiàn)PGA2輸出控制信號，斷開待測插件的電源以及信號鏈路。此時測試人員無需切斷測試儀電源即可更換待測開關量插件。
權利要求1.開關量插件的智能測試儀，其特征是包括電源插件，CPU插件、智能切換插件、待測開關量插件，通訊插件和液晶插件；電源插件設有二路輸出電壓，其中一路輸出為5V電壓，另一路輸出可調電壓，為待測開關量插件提供測試電壓;CPU插件包括CPU芯片及與CPU芯片連接的DDR芯片、10M/100M開關控制器、大容量存儲器、第一 FPGA和CAN總線控制器；通訊插件與CPU插件連接，通訊插件包括CAN總線、RS485總線、第二 FPGA和多路模擬開關；智能切換插件包括多路無源開出節(jié)點及開關量監(jiān)視回路；電源插件、CPU插件、智能切換插件全部通過96芯HARTINT端子與通訊插件連接，液晶插件通過電纜與通訊插件連接； 待測開關量插件的測試程序和應用程序存放在CPU插件的大容量存儲器中，CPU芯片通過CPU插件內的異步總線將程序傳輸給CPU插件的第一 FPGA，由第一 FPGA的IO管腳連接測開關量插件內的MCU的串行編程接口，將測試程序和應用程序下載至待測開關量插件中;CPU插件與電源插件通過通訊插件的CAN總線進行數(shù)據(jù)交互，電源插件根據(jù)CPU插件的控制命令，調節(jié)電源插件的電壓輸出；電源插件通過通訊插件，將輸出的可調電壓連到智能切換插件中。
2.根據(jù)權利要求1所述的開關量插件的智能測試儀，其特征是電源插件的輸出連接通訊插件再輸出至智能切換插件，智能切換插件再連接待測開關量插件，待測開關量插件接CPU插件的輸入端。
3.根據(jù)權利要求1所述的開關量插件的智能測試儀，其特征是CPU插件與液晶插件通過通訊插件的RS485總線連接并數(shù)據(jù)交互，顯示待測開關量插件的型號、測試程序的版本、應用程序的版本、BOOT程序的版本以及測試結果。
4.根據(jù)權利要求1所述的開關量插件的智能測試儀，其特征是CPU插件通過RS485總線，將待測開關量插件的面板輸入輸出信號定義連接并發(fā)送給通訊插件內的FPGA，F(xiàn)PGA輸出控制信號，控制智能切換插件內部繼電器矩陣的吸合、斷開，模擬出待測試插件的輸入輸出信號。
5.根據(jù)權利要求1所述的開關量插件的智能測試儀，其特征是CPU插件根據(jù)待測插件的電壓等級，發(fā)送命令到電源插件，電源插件輸出相應的電源電壓供測試回路使用；輸出電壓等級包括 250V、220V、125V、110V、48V、30V、24V 的 55%和 70%。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的開關量插件的智能測試儀，其特征是電源插件、CPU插件、智能切換插件全部通過96芯HARTINT端子與通訊插件連接，液晶插件通過10芯的電纜與通訊插件連接。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的開關量插件的智能測試儀，其特征是待測開關量插件的測試程序和應用程序存放在CPU插件的NOR FLASH中，CPU插件通過板內的異步總線將程序傳輸給本板的FPGA，由FPGA的IO管腳模擬待測開關量插件內MCU的串行編程接口，將測試程序和應用程序下載至待測開關量插件中。
專利摘要開關量插件的智能測試儀，包括電源插件，CPU插件、智能切換插件、待測開關量插件，通訊插件和液晶插件；電源插件設有二路輸出電壓，一路輸出為5V電壓，為其它插件提供工作電源，另一路輸出可調電壓，為待測開關量插件提供測試電壓；CPU插件包括CPU芯片及與CPU芯片連接的DDR芯片、10M/100M開關控制器、大容量存儲器、第一FPGA和CAN總線控制器；通訊插件與CPU插件連接，通訊插件包括CAN總線、RS485總線、第二FPGA和多路模擬開關；智能切換插件包括多路無源開出節(jié)點及開關量監(jiān)視回路；智能切換插件根據(jù)FPGA發(fā)出的配置命令吸合或斷開內部繼電器陣列，從而模擬出待測插件的輸入、輸出關系。
文檔編號G01R31/00GK202903915SQ20122051170
公開日2013年4月24日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者王峰, 趙天恩, 許宗光, 朱英魁, 薛紅軍, 莫錦攀, 朱長銀, 魏磊 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術有限公司