CN104198852A - 综合记录器测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种防护型综合记录器测试系统，旨在提供一种测试性强，功能强大，使用方便的测试系统。并由下述技术方案予以实现：计算机组合系统电连接适配箱组合系统，适配箱组合系统通过内部接线将来自测试插座的信号送入驱动板组合（19）或后面板插座完成综合记录器被测信号的传输,进入驱动板的测试信号经驱动板内的转换电路,从被测试的防坠毁组件CSMU、中央处理机组件CPU的单端低电压信号转换为综合记录器性能测试系统内部的双端差分信号；被测试的中央处理机组件的低电压单端差分信号通过测试工装进入测试插座，PSU测试工装（24）和CPU测试工装（27）将被测信号切换至驱动板组合系统和测试软件，实现2路直流输出信号测试和16路离散量信号测试。

Description

综合记录器测试系统

技术领域

本发明涉及一种防护型综合记录器测试系统,尤其是能对防护型综合记录器(ISR)、防护型综合记录器内部的电源组件（PSU）、中央处理机组件（CPU）、防坠毁组件（CSMU）和CPU芯片进行功能、性能测试的测试系统。

背景技术

现有技术中广泛应用的测试设备,是一种功能单一，显示方式单一，人机界面简单，可读性较差，不具有通用性、扩充性的测试。通常被测设备防护型综合记录器由防坠毁组件CSMU、中央处理器组件CPU和电源组件PSU组成。测试设备需要对防护型综合记录器进行ISR测试、电源组件测试（PSU测试）、中央处理机组件测试（CPU测试）、防坠毁组件CSMU测试（CSMU测试）和中央处理机组件芯片测试（CPU芯片测试）等多种测试和功能切换。一般以单片计算机为主研制的测试上述设备的测试系统，在进行防护型综合记录器内部的电源组件、中央处理机组件、防坠毁组件和CPU芯片进行测试时、往往不能满足防护型综合记录器的测试要求。这种功能单一的单片机硬件、软件平台在需要组件测试时，则还要相应地研制组件测试设备，有几个组件就需要研制几个组件测试设备，这样，一方面，带来了研制成本和管理成本过高的结果，另一方面，不仅增大了测试设备的体积不利于产品的调试以及故障诊断、而且操作繁琐，效率低下，成本增加。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种测试性强，功能强大，使用方便，效率高的测试系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种综合记录器性能测试系统，包括集成在机柜内的工业控制计算机组合系统、电连接有不间断电源5的适配箱组合系统和测试工装,其特征在于：计算机组合系统通过内置HDLC总线卡、数据采集卡和高速同步多功能卡电连接适配箱组合系统，高速同步多功能卡通过适配箱后面板组合的信号插座电连接驱动板组合，适配箱前面板10设有测试插座11；适配箱组合系统4通过内部接线将来自测试插座11的信号送入驱动板组合19或后面板插座13完成综合记录器被测信号的传输,进入驱动板的测试信号经驱动板内的转换电路,从来自被测试的防坠毁组件CSMU的单端低电压信号转换为综合记录器性能测试系统内部的双端差分信号，双端差分信号通过后面板12测试电缆送入到测试平台；测试工装将被测中央处理器组件（含CPU芯片）的单端低电压信号信号切换至驱动板组合系统19，并送入到工业控制计算机组合系统8软件，输出16路离散量信号、实现2路直流信号的测试和16路离散量输入信号的测试,以及1路HDLC总线信号、2路SPI总线信号的接收和发送。

本发明与现有技术相比具有如下有益的效果。

连接方便、可靠。本发明结构上采用适配箱组合系统和测试工装组合系统相结合，通过适配箱完成工业控制计算机组合系统各采集卡信号与被测信号之间的传输。适配箱组合系统提供的防护型综合记录器（ISR）及其内部各组件测试的测试插座（11），被测产品通过测试电缆、测试工装连接适配箱组合系统，实现多种测试功能的切换，不仅连接方便，信号传递可靠，而且适配箱面板上设有信号检测接线柱，大大方便了信号的在线检测、故障检测、定位和隔离。

测试功能强。测试系统提供的2路直流信号的测试和16路离散量信号的测试输出，以及1路HDLC总线信号、2路SPI总线信号的接收和发送，增强了防护型综合记录器的测试功能，解决了现有技术测试功能单一，显示方式单一，人机界面简单，可读性较差，不具通用性和扩充性测试的缺陷。

使用方便，用户操作界面友好。测试系统带有不间断电源，当外接AC 220V电源断电时，不间断电源可供测试系统继续工作40分钟。测试系统配置的液晶显示器，测试界面按测试功能模块分页显示，其友好的操作界面使得用户只需按照用户界面的操作提示进行操作，就可完成信号的测试、存储和回放。

测试功能全面。测试系统实现了防护型综合记录器、防护型综合记录器内部的电源组件、中央处理机组件、防坠毁组件和CPU芯片进行测试。

附图说明

图1 是本发明防护型综合记录器测试系统轴测图。

图2 是本发明防护型综合记录器测试系统原理方框图。

图3 是图1适配箱组合系统轴测图。

图4 是图1适配箱组合系统后视图。

图5 是图1适配箱组合系统前面板后视图。

图6是本发明驱动板组合中单端信号转换成双端差分信号电路原理示意图。

图7是驱动板组合中双端差分信号转换成单端信号电路原理示意图。

图8是驱动板组合中单端5V信号转换成单端3.3V信号电路原理示意图。

图9 是本发明测试被测ISR的局部视图。

图10 是本发明测试被测PSU组件的局部视图。

图11 是本发明测试被测CPU组件的局部视图。

图12是本发明测试被测CSMU组件的局部视图。

图13 是本发明测试被测CPU芯片的局部视图。

图14 是本发明测试CPU芯片的测试工装的局部视图。

图15 是本发明测试CPU组件的测试工装的局部视图。

图16 是本发明测试PSU组件的测试工装的局部视图。

图中：1机柜，2标牌，3液晶显示器，4适配箱组合系统，5不间断电源，6操作台，7键盘鼠标抽屉，8工业控制计算机组合系统，9挡板，10适配箱前面板，11测试插座，12适配箱后面板，13后面板插座，14 支柱，15螺钉，16螺母，17信号插座，18信号插座，19驱动板组合，20ISR测试电缆，21防护型综合记录器ISR，22PSU测试电缆，23PSU组件，24PSU组件测试工装，25CPU测试电缆，26CPU组件，27CPU组件测试工装，28防坠毁CSMU组件，29CPU芯片测试电缆，30被测CPU芯片，31CPU芯片测试板，32安装架，33测试插座，34信号插座，35测试板，36PSU电源插座，37CPU电源插座，38PSU测试插座，39CPU测试插座。

具体实施方式

为了进一步的说明而不是限制本发明的上述实现方式，下面结合附图和范例对本发明进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施范围之中，所有的这些构思应视为本实用技术所公开的内容和本发明专利的保护范围。

在图1中，防护型综合记录器测试系统包括集成在机柜内的工业控制计算机组合系统、适配箱组合系统、测试工装和防护型综合记录器，其中，适配箱组合系统由驱动板组合、前面板组合、后面板组合和底板组合组成。测试防护型综合记录器的测试系统为柜式设备。机柜1内集成安装的工业控制计算机组合系统8、液晶显示器3、适配箱组合系统4、不间断电源5、操作台6和键盘鼠标抽屉7。工业控制计算机组合系统8内置HDLC总线、数据采集卡电连接适配箱组合系统，高速同步多功能卡通过适配箱组合4电连接驱动板组合19。被测设备通过测试工装、测试安装板、测试电缆，连接到测试系统上。被测设备与测试系统交联的所有信号通过测试电缆或测试工装连接于适配箱前面板10的测试插座11上，适配箱组合系统4通过内部接线将来自前面板插座11的信号送入驱动板组合19或后面板插座13完成信号驱动、传输，经驱动板内的转换电路从被测试的防坠毁组件CSMU、中央处理机组件CPU的LVCOMS单端低电压信号到双端差分信号的转换，转换后，通过后面板12测试电缆送入到测试平台，将测试工装切换后的被测信号经驱动板组合系统19驱动调理送入到工业控制计算机组合系统8，借助软件资源，实现对被测设备：防护型综合记录器的1路HDLC总线信号测试；对电源组件PSU的2路直流信号的测试；对防坠毁组件CSMU、中央处理器组件的16路离散量信号的输出、16路离散量输入信号测试以及2路SPI总线信号的接收和发送。

图2～图4描述了本发明防护型综合记录器测试系统的工作原理。适配箱组合系统4内设有信号插座11和驱动板组合19，信号插座11设置在适配箱前面板10上，信号插座11电连接XS2插座和XS3插座，驱动板组合19上设置有XS1插座、XS3插座、XS5插座，适配箱后面板12上设置有后面板插座13、XS2插座、XS4插座和XS6插座，HDLC被测信号和电源信号通过ISR测试电缆20传输到信号插座11的XS1插座上。

PSU测试工装24上设有PSU组件23，PSU测试工装24安装固定在放置于操作台6上，PSU组件的被测信号通过PSU测试电缆22传输到信号插座11的XS2插座上。

操作台6上还设有CPU组件测试工装27，CPU组件测试工装27上安装固定有CPU组件26，CPU组件的被测信号通过CPU测试电缆25传输到XS3插座。

操作台6上安装固定的防坠毁CSMU组件28通过自身自带的电缆连接驱动板组合19，驱动板组合19通过其上的插座XS5完成单端LVCOMS电平信号到双端差分电平信号转换功能，驱动板组合19上的XS3插座传输来自CPU组件的被测信号，驱动板组合19上的XS5插座传输来自被测CSMU组件的信号，驱动板组合19上的XS1插座将转换后的双端差分电平信号传输至XS4插座；适配箱组合系统4通过内部接线将XS1插座和XS2插座线路分别连接XS6插座和XS2插座；测试电缆分别连接后面板插座13和工业控制计算机组合系统8内置的HDLC总线卡、数据采集卡和高速同步多功能卡，从而实现了全部被测信号的驱动、传输。适配箱组合系统4内的底板组合为测试系统提供直流28V，18V～30V,5V和3.3V四种工作电源。

测试平台包括硬件资源和软件资源两部分，其中，硬件资源包括主要由工业控制计算机主板、多功能数据采集卡、HDLC总线卡、高速同步多功能卡、电源模块和硬盘，以及液晶显示器3和打印机组成的工业控制计算机组合系统8；软件资源主要包括设置在工业控制计算机组合系统中的Windows操作系统和测试程序软件。

在图5中，驱动板组合19通过支柱14、螺钉15和螺母16安装固定于适配箱组合系统4的前面板10上。

图6中，XS3插座传输来的来自CPU组件的CPU_J5_I/O5被测离散量信号和通过XS5插座传输CSMU组件的CSMU_3.3V_I/O3、CSMU_3.3V_I/O4被测离散量输出信号，以及XS5插座传输来的CSMU组件的SPI总线信号中的CSMU_3.3V_MISO输出信号，都属于LVCMOS电平信号。从XS3插座传输来的CPU组件的被测离散量信号和通过XS5插座传输来的CSMU组件被测离散量输出信号，通过型号为MAX3045B的U10芯片转换成TTL电平双端差分信号，经过U10芯片输出端上的串联电阻R35、R36、R79、R80. R72、R73、R77、R78传输到XS1插座，电阻R35、R36、R79、R80. R72、R73、R77、R78用于线路的阻抗匹配。驱动板组合的XS1信号插座信号通过内部电连接将信号传输到适配箱后面板插座13的XS3插座上，XS3插座的信号再通过测试电缆传输到高速同步多功能卡中，供测试系统采集。

图7中，XS1插座传输过来的来自高速同步多功能卡的CSMU_5V_SLK+和CSMU_5V_SLK-的TTL双端差分信号作为CSMU组件测试中SPI总线信号中的时钟信号，通过驱动板组合XS1信号插座传输过来的来自高速同步多功能卡的CSMU_5V_I/O1+和CSMU_5V_I/O1-, CSMU_5V_I/O2+和CSMU_5V_I/O2-，CSMU_5V_I/O5+和CSMU_5V_I/O5-这三对TTL双端差分信号是控制CSMU组件测试的离散量控制信号，它们通过电阻R55、R56并联电阻R57、电阻R74、R75并联电阻R76，电阻R69、电阻R70并联电阻R71，电阻R62、R63并联电阻R64分别耦合到U4四路型号为MAX3095的RS-422/RS485接收器的4个差分输入端。图7中阻值47欧的8个串联电阻分别用于四路接收信号的阻抗匹配，降低信号反射，图7中阻值120欧的并联电阻是差分接收电路中的匹配电阻，用于获取输入信号。U4芯片的4路TTL电平单端输出信号直接传输到图8型号为74LVCH16345的U11总线收发器 的输入端，通过图8中的U11芯片实现单端TTL电平→LVCMOS电平转换，U11芯片将电平转换后，通过驱动板组合的XS5插座直接传输到被测CSMU组件，从而实现对CSMU组件测试过程的控制。

 在图9-图12中，放置于操作台6上的防护型综合记录器ISR21，通过ISR测试电缆20连接于适配箱组合系统4的测试插座11，防护型综合记录器ISR的所有信号通过ISR测试电缆20，经XS1插座传输到工业控制计算机组合系统8内的HDLC总线卡，与工业控制计算机进行通讯；被测信号经图10所示安装于测试平台上PSU测试工装24。测试工装24上的PSU组件23通过PSU测试电缆22连接适配箱组合系统4的测试插座11，测试插座11的XS2插座将被测PSU组件的所有信号，通过PSU测试电缆22传输到多功能数据采集卡进行采集；再经图11所示安装于操作台6上的CPU测试工装27，测试工装27上的CPU组件26通过CPU测试电缆25连接测试插座11上的XS3插座，被测CPU组件26的所有信号通过CPU测试电缆25传输到高速同步多功能卡进行采集； CSMU组件28的被测信号通过图12所示被测CSMU组件28自带电缆进入测试插座11，将被测CSMU组件28的所有信号传输至高速同步多功能卡，测试程序通过对高速同步多功能卡的操作实现CSMU组件测试过程中的SPI总线信号交互和离散量信号的采集、控制，从而完成测试系统对CSMU组件的测试功能。

在图13～图14中，被测CPU芯片30通过CPU芯片测试板31裸露在外的信号插座33连接，CPU芯片测试板31，固定在安装于操作台6上的支撑架32上。被测CPU芯片30的所有信号通过信号插座34连接CPU芯片测试电缆29 传输至高速同步多功能卡，测试程序通过对高速同步多功能卡的操作实现CPU芯片测试过程中对SPI总线信号的交互及离散量信号的采集、控制，从而实现测试系统对CPU芯片的性能测试。

在图15中～在图16中，测试板35上安装有用于测试系统向PSU组件23提供工作电源的PSU电源插座36，向被测CPU组件26提供工作电源的CPU电源插座37、CPU测试插座38和PSU测试插座39。被测CPU组件26通过CPU测试插座38与测试板35连接，被测PSU组件23通过PSU测试插座39与测试板35连接，CPU测试插座38和PSU测试插座39裸露在测试板上，便于被测组件的安装与拆卸。

Claims (10)

1.一种综合记录器性能测试系统，包括集成在机柜内的工业控制计算机组合系统、电连接有不间断电源（5）的适配箱组合系统和测试工装,其特征在于：计算机组合系统通过内置HDLC总线卡、数据采集卡和高速同步多功能卡电连接适配箱组合系统，高速同步多功能卡通过适配箱后面板组合的信号插座电连接驱动板组合，适配箱前面板（10）设有测试插座（11）；适配箱组合系统（4）通过内部接线将来自测试插座（11）的信号送入驱动板组合（19）或后面板插座（13）完成综合记录器被测信号的传输,进入驱动板的测试信号经驱动板内的转换电路,从被测试的防坠毁组件CSMU、中央处理机组件CPU的单端低电压信号转换为综合记录器性能测试系统内部的双端差分信号；被测试的中央处理机组件的低电压单端差分信号通过测试工装（27）进入测试插座（11），测试插座（11）的信号分别进入驱动板组合（19）和后面板插座（13），再通过后面板（12）测试电缆送入到测试平台内，CPU测试工装（27）和CPU芯片测试板（31）将被测信号切换至驱动板组合系统（19），并送入到工业控制计算机组合系统软件，输出16路离散量信号、实现2路直流信号的测试和16路离散量输入信号的测试,以及1路HDLC总线信号、2路SPI总线信号的接收和发送。

2.如权利要求1所述的综合记录器性能测试系统，其特征在于，适配箱后面板（12）上设置有后面板插座（13）、XS2插座、XS4插座和XS6插座，信号插座（11）设置在适配箱前面板（10）上，电连接XS2插座和XS3插座，驱动板组合（19）上设置有XS1插座、XS3插座、XS5插座，HDLC被测信号和电源信号通过ISR测试电缆（20）传输到信号插座（11）的XS1插座上。

3.如权利要求1所述的综合记录器性能测试系统，其特征在于，PSU组件测试工装（24）上设有PSU组件（23），PSU组件测试工装（24）安装固定在放置于操作台（6）上，PSU组件的被测信号通过PSU测试电缆（22）传输到信号插座（11）的XS2插座上。

4.如权利要求3所述的综合记录器性能测试系统，其特征在于，操作台（6）上还设有CPU组件测试工装（27），CPU组件测试工装（27）上安装固定有CPU组件（26），CPU组件的被测信号通过CPU测试电缆（25）传输到XS3插座。

5.如权利要求3所述的综合记录器性能测试系统，其特征在于，操作台（6）上安装固定的防坠毁CSMU组件（28）通过自身自带的电缆连接驱动板组合（19），驱动板组合（19）通过其上的插座XS5完成单端LVCOMS电平信号到双端差分电平信号转换功能。

6.如权利要求2所述的综合记录器性能测试系统，其特征在于，驱动板组合（19）上的XS3插座传输来自CPU组件的被测信号，XS5插座传输来自被测CSMU组件的信号， XS1插座将转换后的双端差分电平信号传输到XS4插座。

7.如权利要求1所述的综合记录器性能测试系统，其特征在于，适配箱组合系统（4）通过内部接线将适配箱前面板XS1插座和XS2插座线路分别连接适配箱后面板XS6插座和XS2插座。

8.如权利要求2所述的综合记录器性能测试系统，其特征在于，从XS3插座传输来的CPU组件的被测离散量信号和通过XS5插座传输来的CSMU组件被测离散量输出信号，通过型号为MAX3045B的U10芯片转换成TTL电平双端差分信号，经过U10芯片输出端上的串联电阻R35、R36、R79、R80. R72、R73、R77、R78传输到XS1插座。

9.如权利要求1所述的综合记录器性能测试系统，其特征在于，离散量控制信号通过电阻R55、R56并联电阻R57、电阻R74、R75并联电阻R76，电阻R69、电阻R70并联电阻R71，电阻R62、R63并联电阻R64分别耦合到U4芯片四路接收器的4个差分输入端。

10.如权利要求1所述的综合记录器性能测试系统，其特征在于，测试工装（24）上的PSU组件（23）连接测试插座（11），XS2插座将被测PSU组件的所有信号传输到多功能数据采集卡进行采集；再经安装于操作台（6）上的CPU测试工装（27）连接XS3插座，被测CPU组件（26）的所有信号传输到高速同步多功能卡进行采集；CSMU组件（28）的被测信号进入测试插座（11），传输至高速同步多功能卡，测试程序通过对高速同步多功能卡的操作实现CSMU组件测试过程中的SPI总线信号交互和离散量信号的采集、控制，从而完成测试系统对CSMU组件的测试功能。