CN104215930B - 一种三合一采集终端检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三合一采集终端检测装置，它包括测试台，在测试台上安装有多个挂表架，专变III型、集中器I型或三相智能电能表作为被测对象安装在挂表架上，并与相应的接表座连接；接表座设有多种接口分别与各被测对象相应的功能测试单元、程控测试电源、载波切换模块、网络交换机连接；各功能测试单元、程控测试电源、载波切换模块均与总控中心连接，总控中心与控制计算机连接，总控中心控制各个测试单元、完成各个功能试验项目；载波切换模块也与控制计算机连接；网络交换机与控制计算机连接；控制计算机与数据处理模块连接。本发明结构合理、模块化程度高、自动化程度高、检测效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种电能表采集终端检测装置，尤其涉及一种三合一采集终端检测装置。
背景技术
随着智能电能表及采集终端的广泛应用和批量检测，其相应的检定装置也相应地层出不穷。目前，市场上涌现了大量的电能表检定装置、采集终端检测装置、采集终端自动化流水线、集中器测试仪等不同类型的检定装置，能够进行不同种类的终端进行检定，使自动化检定替代了人工操作，大幅度地提高了生产劳动效率，节省了检测成本。但这些检测装置仅仅适合检测单一型号的电能表或终端装置，不能同时使用同台装置检测多种不同类的终端产品。对于专变III型、集中器I型、三相智能电能表进行检测时往往需要更换测试台，不仅费时费力，而且增加了检测成本，可操作性也不强，由于空间有限也不可能将所有的不同种检测设备同时置于一个测试台上。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种三合一采集终端检测装置，以解决能同时对专变III型、集中器I型、三相智能电能表进行检测，不需要更换测试台的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种三合一采集终端检测装置，它包括测试台，在测试台上安装有多个挂表架，专变III型、集中器I型或三相智能电能表作为被测对象安装在挂表架上，并与相应的接表座连接；
接表座设有多种接口分别与各被测对象相应的功能测试单元、程控测试电源、载波切换模块、网络交换机连接；功能测试单元接收被测对象的检测脉冲；
程控测试电源向被测对象、标准电能表、载波切换模块提供工作电压、电流；
精密时钟源和标准电能表与各功能测试单元连接；标准电能表向功能测试单元提供标准电能脉冲；
各功能测试单元、程控测试电源、载波切换模块均与总控中心连接，总控中心与控制计算机连接，总控中心控制各个测试单元、完成各个功能试验项目；载波切换模块也与控制计算机连接；
网络交换机与控制计算机连接；
控制计算机与数据处理模块连接。
所述功能测试单元设有误差计算器和显示模块，误差计算器采集被测对象的电能脉冲并计算其误差，利用电能比较法，把算出的误差在本地显示模块显示，并经CAN总线送至总控中心，总控中心再转发给计算机显示并处理。
所述功能测试单元为ARM微控制器，设有多种接口包括：
脉冲输入接口，接收被测对象的有功或无功脉冲，测试带计量功能被测对象的基本电能误差；
脉冲输出接口，采用有源+5V脉冲、有源+12V脉冲或无源脉冲型，脉冲输出接口连接被测对象的脉冲输入接口，用来模拟电能表的脉冲输出，实现“12个/分脉冲量采集试验”和“120个/分脉冲量采集试验”；脉冲的宽度在1～1000ms之间；脉冲输出电平选择：每个表位的功能测试单元设有一个三芯单排针，默认时不接短路环，状态功能测试单元输出无源脉冲；当短路环短接+5和VDD时， 脉冲输出模式为+5V有源脉冲模式；当短路环短接+12和VDD时，脉冲输出模式为+12V有源脉冲；
状态量检测接口，用于检测被测对象状态量输入接口，该接口实现“状态量采集试验”、“重要事件试验”；
控制检测接口，该接口接共四组八路控制信号即轮次信号，每一组分为开、断两路；该接口为无源开关量检测接口；
直流模拟量接口，提供两路直流模拟量接口，其容量为直流电压：0 V～10V，直流电流：1mA～30mA；
通信接口，主要分为两类：一类是抄表接口，一类是终端维护接口；抄表接口有1路：模拟电能表RS485通信接口；装置维护接口分为三路：一路是RS232模式通信接口；一路是RS485模式通信接口；一路是以太网接口。
所述载波切换模块包括载波切换箱和分相切换器，载波切换箱里包括：载波抄控器，用来进行不同载波模块的切换；分相切换器用来进行A、B、C相电压分相切换。
所述挂表架每个与被测对象相应的表位设有手动压接控制按钮或通过计算机远程控制来控制传感器电机对电表的压接；每个表位配有光敏限位开关与步进直线电机配合；在每个表位还设有自动检测装置，自动检测电表状态，通过状态指示灯显示其有表或无表。
所述挂表架手动压接通过手动控制面板控制压接和翻转机构实现对一排挂表托板的升起、下降或停止动作，计算机远程控制通过计量中心总控系统根据装置状态信息对装置发送压表或退表指令，通过表位多功能处理模块控制压接和翻转机构实现对表位压、退表操作；每个表位设有动作保护机构，电能表在 压接出现异常时能保护设备、电能表不受到损伤；每个表位设有故障指示灯和状态指示灯；所述的手动控制面板位于装置台体框架左边框内侧，每排挂表座有一个，控制该排挂表座的压接和翻架。
所述的压接和翻转机构，包括第一步进电机，第一步进电机通过主轴带动第一丝杠转动；第一螺母套套装在第一丝杠上并且和L型支架固定在一起，L型支架通过滑块与直线导轨连接；连杆的一端通过轴与L型支架连接，另一端通过轴与第一铝型材连接，第一铝型材和第二铝型材固定在挂表板的两端；第二步进电机通过主轴带动第二丝杠转动，第二螺母套套装在第二丝杠上运动；压表块与第二螺母套连接，压表块可随第二螺母套在第二丝杠上运动；第二铝型材固定在U型卡槽内，U型卡槽另一端连接在底轴上，挂表板绕底轴转动。
所述挂表架上一层每个表位提供一个专变III型终端一体式表座，下一层每个表位提供一个集中器一体式表座；通过手动接线支持专变I型终端、专变II型终端和三相电能表的检测。
所述总控中心通过CAN总线与各个功能测试单元相连，通过100M以太网与控制计算机相连，通过RS232与程控测试电源相连，与载波切换模块通信。
所述装置为一体式卧式设计模式，每个表位带有可旋转的机械装置，接线端子采用电动压接。
本发明的有益效果如下：
(1)结构合理
每台检定装置采用单面挂表方式，每单元40表位，分为主副测试架，每架按两排设计，每排10个测试表位，表位布局符合人体工程学要求，装置采用一体式设计，装置的主台体和程控源、标准表、功率源等在外观上为一个整体。 设备所有金属部分的涂漆均应平整、光洁度良好。外形型式大方、紧凑、统一、可视性好。
快接装置、测试功能模块合二为一，设计合理结构紧凑，免去大量连线，可靠性得到极大提高。安装、维护方面。
(2)模块化程度高
整个检定装置采用模块化设计，插拔式接线。信号源、功率源、电源箱、载波箱等一个个模块可以直接更换；每个表位也采用模块化设计，当一个表位出现故障时，可直接插拔式更换电路板。可以最快地进行故障排除和维修，操作简单、使用方便。
(3)自动化程度高
整个装置电源，使用时由检定装置给出触发信号，可计算机自动控制上电。同时也可人工控制上电。耐压与检定是由计算机自动切换，无需人工参与。被检电能表开始测试后，自动读入检定方案并开展测试，自动判断检定结果，并将检定数据存储、上传。
(4)检测效率高
台体应能够顺利完成各种不同规格三相智能电能表、Ⅰ型集中器和Ⅲ型专变的自动压接，在压接操作时若有三相智能电能表、Ⅰ型集中器或Ⅲ型专变压接不到位状况，压接装置自动重压一次。在第二次还是不到位时报警(声光报警、同时上报集控中心)。二次压接成功率不低于99.5％，对压接不成功的表进行自动屏蔽，不影响其他表位的正常检定。
(5)整体优越性
台体软件测试步骤逻辑严密，检测结果判定权威，方便用户进行自动化测 试；硬件结构布局合理，操作接线简单，功能强，易扩展。
附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图2是本发明的外观结构图；
图3是表座压接和翻转机构结构示意图；
图4是本发明的检测流程图；
图中：1.第一步进电机，2.第一螺母套，3.L型支架，4.连杆，5.直线导轨，6.滑块，7.第一丝杠，8.第二步进电机，9.第二丝杠，10.第二螺母套，11.第一铝型材，12.挂表板，13.压表块，14.第二铝型材，15.U型卡槽，16.底轴，17.挂表架，18.接表座，19.报警灯，20.显示台体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一、装置
1、总体
装置挂表架17的每个接表座18上安装一个多功能数据处理模块。能够进行误差计算，同时完成电能表的通讯规约和多功能测试，通讯测试应采用分步式同时通讯，提高测试速度，节省时间。可针对不同波特率、不同通讯接口的电能表进行测试。数据处理模块程序可通过通讯方式进行自我升级。
装置具有综合测试功能：采用专用接线方式一次接好被检表输出各端口接线后，结合软件应即可按照规程要求，对电能表的启动试验、潜动试验、基本误差试验、标准偏差试验、走字试验、需量周期误差、需量示值试验、时段投切试验、日计时误差试验、计度器组合误差试验等项目进行全自动测试，试验 中无需更换接线。
2、功能模块
(1)控制计算机
是一种常用个人计算机，其硬件配置为主流配置，安装专用PC机误差校准软件。
(2)程控精密电源
具体谐波输出的工作原理是：将正弦波按每0.1度取一数据量化,一个周期共3600点作为基波，然后用户设置的谐波分量分别叠加到基波上，作为波形数据，在频率和相位电路控制下，经D/A转换和滤波电路生成信号波形，生成的波形送到功率放大器放大后输出，输出的电压和电流信号即可用于各种电能表的校验。
数字电源的基本工作过程：CPU控制接收用户发出的各种命令，并控制波形合成、频率相位输出，并使输出的电压和电流符合要求；产生的波形送前置放大后，以便信号能够驱动被校表和标准表。
(3)标准三相电能表
标准单相电能表为标准上市产品。
标准单相电能表以内置的微处理器为核心，由测量单元和数据处理单元等组成，其准确度等级相对被校表要高出两个等级及以上。
(4)自动接、拆线单元
自动接、拆线单元是为了解决装置的测试探针组自动连接到被校三相电能表接线端的国内电能表检定装置生产厂家普遍采用的产品。自动接、拆线单元接线器底座上设有测试探针组，测试探针组的位置与载表装置上待检电能表接 线端子孔组的检定位置相对应。检定装置的测试探针组接入电能表的接线端子孔组内，电能表接线端子的电压、电流、脉冲接线、多功能接口、485接口分别与外接口相压接，所有的电能表接线端子被压，不内缩，且接线端子受压稳定、均匀、可靠。
(5)被校三相电能表(专变III型、集中器I型)
被校三相电能表是本发明的工作对象，以内置的微处理器为核心，由测量单元和数据处理单元等组成，除计量正反向有功电能量外，还具有分时、阶梯电价等两种以上功能，并能显示、存储电能值。
(6)功能测试单元
误差计算器为其内的小显示，有标准上市产品。误差计算单元用来输入标准三相电能表和被校三相电能表在各种不同负荷下的脉冲值，通过比较计算出被校三相电能表的误差值。
(7)显示台体
显示台体20是用来接收人体手指的输入讯号的感应式液晶显示装置，当屏幕上的图形按钮被触摸时，屏幕上的触觉反馈系统根据预先编程的程式驱动装置的各个单元。触摸屏有标准上市产品。显示台体上设有报警灯19。
(8)数据处理打印模块
数据输出模块采用通用微型打印机完成校准结果的打印。通用微型打印机有标准上市产品。
(9)压接单元和翻转单元
压接和翻转单元有控制系统和压接和翻转机构完成，所述的压接和翻转机构，包括第一步进电机1，第一步进电机通过主轴带动第一丝杠7转动；第一螺 母套2套装在第一丝杠7上并且和L型支架3固定在一起，L型支架通过滑块6与直线导轨5连接；连杆4的一端通过轴与L型支架3连接，另一端通过轴与第一铝型材11连接，第一铝型材11和第二铝型材14固定在挂表板12的两端；第二步进电机8通过主轴带动第二丝杠9转动，第二螺母套10套装在第二丝杠9上运动；压表块13与第二螺母套10连接，压表块13可随第二螺母套10在第二丝杠9上运动；第二铝型材14固定在U型卡槽15内，U型卡槽15另一端连接在底轴16上，挂表板12绕底轴16转动。
电能表的压接可单表位压接，也可整排表位压接。
压接部分实现方式：电能表的压接分面板手动操作控制和上位机远程自动控制两种方式。
压表时，第二步进电机8带第二动丝杠9转动，第二螺母套10带动压表块13向下运动，完成压表动作；退表时，第二步进电机8反向转动，第二螺母套10带动压表块13向上运动，完成退表动作。
手动控制：通过手动按面板上的控制按键实现对电能表的压接、退表或停止动作。通过手动按边框面板上的控制按键实现对一排挂表托板的升起、下降或停止动作。
按压接控制按键“升”执行退表功能，直到压接杆升到最高位置；后将到位信息上传，或由上位机读取。按压接控制按键“降”执行压表功能，直到压表完成；后将到位信息上传，或由上位机读取。按压接控制按键“停”执行停止功能，停止压接。
远程控制：计量中心总控系统根据装置状态信息对装置下发压表或退表指令，通过表位多功能处理模块控制实现对表位压、退表操作。
翻转单元实现方式：电能表的翻转分面板手动操作控制和上位机远程自动控制两种方式。
上翻时，第一步进电机1带动第一丝杠7转动，使得第一螺母套2向右运动(图中向右方向)，在连杆4的作用下，挂表板12绕底轴16向右翻转，完成上翻动作；下翻时，第一步进电机1反向转动，第一螺母套2向左运动，在连杆4的作用下，挂表板12绕底轴16向左翻转，完成下翻动作。由于装置的每一排挂表板上端都固定于同一根第一铝型材11上，下端都固定于同一根第二铝型材14上，所以只用一台步进电机就可以使整排挂表板同时完成上翻、下翻、停止动作。
手动控制：通过手动按边框面板上的控制按键实现对一排挂表托板的上翻、下翻或停止动作。按翻转控制按键“下”执行下翻功能，直到翻转到最大角度定位点；可将到位信息上传，或由上位机读取；按翻转控制按键“上”执行压表功能，直到上翻到0角度定位点；可将到位信息上传，或由上位机读取；按翻转控制按键“停”执行停止功能，停止上翻或下翻。
远程控制：计量中心总控系统根据装置状态信息对装置发送上翻或下翻指令，通过装置总控模块实现对整排表托板的翻转控制。
二、检测过程
三合一采集终端检测装置用来检测三相智能电能表、专变III型、集中器I型的专用设备。当更换被测对象时，需要更改相应的接表座。
以下结合具体描述本装置的测试过程，软件程序设计包括耐压测试和功能测试。根据终端不同和测试需求，可以选择相应的功能测试。主要包括以下几种测试类型：
(1)耐压测试
只需进行耐压测试的终端在开始之初，首先进行远程开机，再进行选择测试方案和测试通道，对测试终端进行定位，输入资产编号，开始耐压测试，测试合格后，提取判断结论，完成测试。如果不合格，则返回测试初始状态。
(2)功能测试
需进行功能测试的终端在开始之初，首先进行远程开机，再进行选择测试方案和测试通道，对测试终端进行定位，输入资产编号，开始功能测试，测试合格后，提取判断结论，完成测试。如果不合格，则返回测试初始状态。
(3)耐压测试+功能测试
需进行耐压测试和功能测试的终端在开始之初，首先进行远程开机，再进行选择测试方案和测试通道，对测试终端进行定位，输入资产编号，开始耐压测试，耐压测试完毕，当耐压测试不合格，返回初始状态，当耐压测试合格，进行功能测试，测试合格后，提取判断结论，完成测试。如果不合格，则返回测试初始状态。也可以根据实际情况先进行功能测试，再进行耐压测试。
Claims (7)
1.一种三合一采集终端检测装置，其特征是，它包括测试台，在测试台上安装有多个挂表架，专变III型、集中器I型或三相智能电能表作为被测对象安装在挂表架上，并与相应的接表座连接；
所述挂表架每个与被测对象相应的表位设有手动压接控制按钮或通过计算机远程控制来控制传感器电机对电表的压接；每个表位配有光敏限位开关与步进直线电机配合；在每个表位还设有自动检测装置，自动检测电表状态，通过状态指示灯显示其有表或无表；
所述挂表架手动压接通过手动控制面板控制压接和翻转机构实现对一排挂表托板的升起、下降或停止动作，计算机远程控制通过计量中心总控系统根据装置状态信息对装置发送压表或退表指令，通过表位多功能处理模块控制压接和翻转机构实现对表位压、退表操作；每个表位设有动作保护机构，电能表在压接出现异常时能保护设备、电能表不受到损伤；每个表位设有故障指示灯和状态指示灯；所述的手动控制面板位于装置台体框架左边框内侧，每排挂表座有一个，控制该排挂表座的压接和翻架，电能表的翻转分面板手动操作控制和上位机远程自动控制两种方式；
接表座设有多种接口分别与各被测对象相应的功能测试单元、程控测试电源、载波切换模块、网络交换机连接；功能测试单元接收被测对象的检测脉冲；
程控测试电源向被测对象、标准电能表、载波切换模块提供工作电压、电流；
精密时钟源和标准电能表与各功能测试单元连接；标准电能表向功能测试单元提供标准电能脉冲；
各功能测试单元、程控测试电源、载波切换模块均与总控中心连接，总控中心与控制计算机连接，总控中心控制各个测试单元、完成各个功能试验项目；载波切换模块也与控制计算机连接；网络交换机与控制计算机连接；控制计算机与数据处理模块连接；
所述的压接和翻转机构，包括第一步进电机，第一步进电机通过主轴带动第一丝杠转动；第一螺母套套装在第一丝杠上并且和L型支架固定在一起，L型支架通过滑块与直线导轨连接；连杆的一端通过轴与L型支架连接，另一端通过轴与第一铝型材连接，第一铝型材和第二铝型材固定在挂表板的两端；第二步进电机通过主轴带动第二丝杠转动，第二螺母套套装在第二丝杠上运动；压表块与第二螺母套连接，压表块可随第二螺母套在第二丝杠上运动；第二铝型材固定 在U型卡槽内，U型卡槽另一端连接在底轴上，挂表板绕底轴转动。
2.如权利要求1所述的三合一采集终端检测装置，其特征是，所述功能测试单元设有误差计算器和显示模块，误差计算器采集被测对象的电能脉冲并计算其误差，利用电能比较法，把算出的误差在本地显示模块显示，并经CAN总线送至总控中心，总控中心再转发给计算机显示并处理。
3.如权利要求1或2所述的三合一采集终端检测装置，其特征是，所述功能测试单元为ARM微控制器，设有多种接口包括：
脉冲输入接口，接收被测对象的有功或无功脉冲，测试带计量功能被测对象的基本电能误差；脉冲输出接口，采用有源+5V脉冲、有源+12V脉冲或无源脉冲型，脉冲输出接口连接被测对象的脉冲输入接口，用来模拟电能表的脉冲输出，实现“12个/分脉冲量采集试验”和“120个/分脉冲量采集试验”；脉冲的宽度在1～1000ms之间；脉冲输出电平选择：每个表位的功能测试单元设有一个三芯单排针，默认时不接短路环，状态功能测试单元输出无源脉冲；当短路环短接+5和VDD时，脉冲输出模式为+5V有源脉冲模式；当短路环短接+12和VDD时，脉冲输出模式为+12V有源脉冲；
状态量检测接口，用于检测被测对象状态量输入接口，该接口实现“状态量采集试验”、“重要事件试验”；
控制检测接口，该接口接共四组八路控制信号即轮次信号，每一组分为开、断两路；该接口为无源开关量检测接口；
直流模拟量接口，提供两路直流模拟量接口，其容量为直流电压：0V～10V，直流电流：1mA～30mA；
通信接口，主要分为两类：一类是抄表接口，一类是终端维护接口；抄表接口有1路：模拟电能表RS485通信接口；终端维护接口分为三路：一路是RS232模式通信接口；一路是RS485模式通信接口；一路是以太网接口。
4.如权利要求1所述的三合一采集终端检测装置，其特征是，所述载波切换模块包括载波切换箱和分相切换器，载波切换箱里包括：载波抄控器，用来进行不同载波模块的切换；分相切换器用来进行A、B、C相电压分相切换。
5.如权利要求1所述的三合一采集终端检测装置，其特征是，所述挂表架上一层每个表位提供一个专变III型终端一体式表座，下一层每个表位提供一个集中器一体式表座；通过手动接线支持专变I型终端、专变II型终端和三相电能 表的检测。
6.如权利要求1所述的三合一采集终端检测装置，其特征是，所述总控中心通过CAN总线与各个功能测试单元相连，通过100M以太网与控制计算机相连，通过RS232与程控测试电源相连，与载波切换模块通信。
7.如权利要求1所述的三合一采集终端检测装置，其特征是，所述装置为一体式卧式设计模式，每个表位带有可旋转的机械装置，接线端子采用电动压接，电能表的压接分面板手动操作控制和上位机远程自动控制两种方式，通过控制传感器电机对电表的压接。
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