CN106054059B - 一种电力自动化装置智能插件自动测试平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力自动化装置智能插件自动测试平台，包括夹具和安装有测试仪器的机柜；机柜从下到上分别设有可调直流电源、交换机、工控机、外伸式工作台、操作平台、显示器、电源控制单元；通过标准PCI‑E接口与工控机连接的高速DIO/AIO板卡及CAN板卡；夹具包括用于探针接触与接线引出的子夹具和用于机械运动与夹紧的母夹具；母夹具包括用于上下固定电路板的天板及载板、设置在载板下方用于将电路板上的测试点一一引出的针板、设置在针板下端面用于布线的铝盒和固定在铝盒下端面用于整个夹具固定的底板。本发明实现了对电力自动化装置智能插件的自动测试，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力自动化装置智能插件自动测试平台，属于电路板测试技术领域。
背景技术
电力系统的运行直接关系着社会生活、经济、教育、国防、军事等各个领域的日常工作，电力自动化是电力系统的发展趋势，在推进我国经济发展和社会进步中发挥着重要作用。随着电力自动化应用日趋广泛，功能越来越复杂，硬件集成度越来越大，电力自动化装置的可靠性也越来越受到重视。
电力自动化装置的可靠性主要取决于软件可靠性和硬件可靠性。其中硬件可靠性很大部分由智能插件的硬件性能决定。生产测试作为板级功能测试的开端，承担着验证插件焊接成功、板件信息录入、软件版本确认、硬件功能测试等质量管控工作，对智能插件的质量起着重要保障作用。自动测试平台是指在人极少参与的情况下，自动进行测量、处理数据，并显示和输出测试结果的系统。与手动测试相比，自动测试既能够有效的保证产品的可靠性，又能大幅提高整机调试效率，对测试人员专业技能要求低，实现电力自动化装置智能插件自动化测试是必然趋势。
电力自动化装置智能插件的自动测试平台硬件设计，需要包含以下几个主要部分：1)硬件选型，选择测试需要的供电系统，交换机，仪器。2)机柜设计，机柜固定的机壳一般在大小有限的空间内，用于安放测试设备，包括测量仪器、开关、线缆、固定装置、大规模互连系统、电源以及冷却系统。3)夹具设计，夹具需要将电路板加以固定，并将电路板的测试点信号引出。
智能插件由于种类繁多、功能各异，目前主流的自动测试设备采用专用测试设备。这种系统研制工作量大，造价高，适应性差，在改变测试内容时需要重新设计接口(包括仪器与仪器和仪器与计算机之间的接口)。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种电力自动化装置智能插件自动测试平台，通过电源控制单元、可调直流电源、交换机、工控机和显示屏的硬件选型；机柜设计；夹具设计，实现了对电力自动化装置智能插件的自动测试，具有良好的应用前景。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的一种电力自动化装置智能插件自动测试平台，包括安装有测试仪器的机柜和夹具；机柜从下到上分别设有用于提供自动测试平台中需要加电压激励的可调直流电源、用于自动测试平台中各硬件通讯连接的交换机、工控机、用于放置键盘鼠标的外伸式工作台、用于放置夹具的操作平台、显示器、用于为整个自动测试平台供电的电源控制单元；工控机通过标准PCI-E接口与高速DIO/AIO板卡及CAN板卡连接，所述高速DIO/AIO板卡用于提供智能插件测试所需的模拟量、数字量信号，所述CAN板卡用于实现智能插件测试所需的CAN接口，实现与智能插件的通讯和程序下载；夹具包括用于探针接触与接线引出的子夹具和用于夹紧的母夹具，子夹具针对每种电路板单独设计，母夹具通用各款智能插件；母夹具包括用于上下固定电路板的天板及载板、设置在载板下方用于将电路板上的测试点一一引出的针板、设置在针板下端面用于布线的铝盒和固定在铝盒下端面用于整个夹具固定的底板。夹具具有位置判断功能，可以判断子母夹具是否合上。
上述可调直流电源及交换机的上下层、显示器的下层分别设有用于防止设备过热的空面板。
上述机柜包括柜体，所述柜体设有自锁脚轮，所述柜体顶部设有三色信号灯塔，所述柜体的柜面设有用于紧急情况切断所有电源的紧急停止按钮。
上述三色信号灯塔中的绿灯指示测试通过，红灯指示测试失败，黄灯指示测试进行。
上述柜体和柜面安装有防静电接地端子。
上述机柜的顶部设有用于实现自动测试平台冷却的排风扇。
上述针板上设有两个弹簧，两个所述弹簧对称分布。
上述天板上设有多个均匀分布的支柱。
上述电源控制单元包括交流工作电压220V和直流工作电压24V。
上述可调直流电源的直流电压调节范围为0-300V，精度为0.01V。
本发明通过电源控制单元、可调直流电源、交换机、工控机和显示屏的硬件选型；机柜设计；夹具设计，实现了对电力自动化装置智能插件的自动测试，具有良好的应用前景，值得推广。使得在测试内容改变时，只需要修改很少的一部分软硬件，通过标准化通用接口连接有关测试设备，灵活地更改、增减测试内容。
附图说明
图1为电力自动化装置智能插件自动测试平台柜体硬件结构图；
图2为夹具结构与系统接线示意图；
图中各标号：电源控制单元1、显示器2、空面板3、操作平台4、外伸式工作台5、工控机6、交换机7、可调直流电源8、天板9、电路板10、载板11、针板12、铝盒13、底板14。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1，一种电力自动化装置智能插件自动测试平台硬件设计，包括以下步骤，
步骤(1)电源控制单元1用于整个测试平台的供电。包括交流工作电压220V和直流工作电压24V。
步骤(2)本测试平台选用的可调直流电源8直流电压调节范围为0-300V，精度为0.01V，同时回采直流电流。可调直流电源8用于提供测试平台中需要加的电压激励，比如开入的动作电压/返回电压测试、插件上下电测试。
步骤(3)交换机7用于自动测试平台各硬件通讯连接。
步骤(4)工控机6配置两种板卡：1.高速DIO/AIO板卡，提供智能插件测试所需的模拟量、数字量信号。2.CAN板卡，用于实现智能插件测试所需的CAN接口，实现与智能插件的通讯和程序下载。以上两种板卡均通过标准PCI-E接口与工控机6连接，和显示屏一起用于自动测试平台的调度与控制。
步骤(5)机柜主设计：全部测试系统容纳在37U高的柜体中，从下到上分别为1U空面板3、1U可调直流电源8、1U空面板3、1U交换机7、4U空面板3、4U工控机6、1U外伸式工作台5、8U操作平台4、4U空面板3、8U显示器2、4U电源控制单元1。在测试仪器的上下预留空面板3可以有利于热空气的排出，防止设备过热。重型设备安装在机柜底部，空余空间在测试机柜均匀分布，有利于测试机柜的平衡设计。同时通过机柜机壳顶部的排风扇实现测试系统的冷却，保障自动测试的长时间稳定运行。
步骤(6)机柜的辅助设计：1.柜体具备自锁脚轮，便于生产线移动。2.柜体顶部具备三色信号灯塔，绿灯指示测试通过，红灯指示测试失败，黄灯指示测试进行。3.柜面具备紧急停止按钮，用于紧急情况切断所有电源。4.柜体采用铁或铝合金制作，非金属器件具备阻燃特性。5.柜体工作台台面高度考虑测试人员的平均身高，符合人体工学原理。6.柜体、柜门均具备专门的防静电接地端子。
步骤(7)夹具主设计：参见图2，1.夹具由天板9、载板11、针板12、铝盒13、底板14组成。天板9和载板11用于上下固定电路板10；针板12用于将电路板10上的测试点一一引出；铝盒13部分用于布线；底板14用于整个夹具的固定。2.夹具采用一对一模式，一次只测试一块电路板10。采用上下压床式结构，分为子夹具和母夹具。母夹具负责机械运动与夹紧，通用嵌入式系统各款电路板10。子夹具负责探针接触与接线引出，针对每种电路板10单独设计。需要更换测试智能插件的种类时，只需要更换子夹具。
步骤(8)夹具辅助设计：1.夹具为工业级品质，夹具机械寿命不少于60000次，探针寿命不少于6000次，耗材部分能方便更换，夹具自带寿命计数器。2.针床上的弹簧分布要对称，使电路板10水平放置且受力均衡。3.天板9上支柱应均匀分布，保证待测电路板10翘曲程度小于1mm，BGA焊球不会因为受力不均而脱落。
本发明提供一种电力自动化装置智能插件自动测试平台硬件设计方案。通过电源控制单元1、可调直流电源8、交换机7、工控机6和显示屏的硬件选型；机柜设计；夹具设计，实现了对电力自动化装置智能插件的自动测试，具有良好的应用前景，值得推广。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种电力自动化装置智能插件自动测试平台，其特征在于，包括安装有测试仪器的机柜和夹具；
所述机柜从下到上分别设有用于提供自动测试平台中需要加电压激励的可调直流电源、用于自动测试平台中各硬件通讯连接的交换机、工控机、用于放置键盘鼠标的外伸式工作台、用于放置夹具的操作平台、显示器、用于为整个自动测试平台供电的电源控制单元；
所述工控机通过标准PCI-E接口与高速DIO/AIO板卡及CAN板卡连接，所述高速DIO/AIO板卡用于提供智能插件测试所需的模拟量、数字量信号，所述CAN板卡用于实现智能插件测试所需的CAN接口，实现与智能插件的通讯和程序下载；
所述夹具包括用于探针接触与接线引出的子夹具和用于夹紧的母夹具；
所述母夹具包括用于上下固定电路板的天板及载板、设置在载板下方用于将电路板上的测试点一一引出的针板、设置在针板下端面用于布线的铝盒和固定在铝盒下端面用于整个夹具固定的底板；
所述可调直流电源及交换机的上下层、显示器的下层分别设有用于防止设备过热的空面板；
所述机柜包括柜体，所述柜体设有自锁脚轮，所述柜体顶部设有三色信号灯塔，所述柜体的柜面设有用于紧急情况切断所有电源的紧急停止按钮；
所述机柜的顶部设有用于实现自动测试平台冷却的排风扇；
所述针板上设有两个弹簧，两个所述弹簧对称分布。
2.根据权利要求1所述的电力自动化装置智能插件自动测试平台，其特征在于，所述三色信号灯塔中的绿灯指示测试通过，红灯指示测试失败，黄灯指示测试进行。
3.根据权利要求1所述的电力自动化装置智能插件自动测试平台，其特征在于，所述柜体和柜面安装有防静电接地端子。
4.根据权利要求1所述的电力自动化装置智能插件自动测试平台，其特征在于，所述天板上设有多个均匀分布的支柱。
5.根据权利要求1所述的电力自动化装置智能插件自动测试平台，其特征在于，所述电源控制单元包括交流工作电压220V和直流工作电压24V。
6.根据权利要求1所述的电力自动化装置智能插件自动测试平台，其特征在于，所述可调直流电源的直流电压调节范围为0-300V，精度为0.01V。
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