CN106969674B - 一种基于plc模块的通用化地面测试设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于PLC模块的通用化地面测试设备，包括至少一个PLC背板模块；PLC背板模块上可拆卸地设置有电源模块、PLC主控模块及PLC功能扩展模块；PLC功能扩展模块至少包括PLC数字量输出模块、PLC数字量输入模块、PLC模拟量输出模块和PLC模拟量输入模块；用于引出所述PLC功能扩展模块的对外测试接口信号的输入接口；及用于引出所述PLC功能扩展模块的输出信号的输出接口。本发明的地面测试设备具有较强抗恶劣环境的特性，同时采用梯形图编程，简单易更改，可实现通过一个测试设备完成对多种产品的测试，既可减少车载设备重量和安装空间，同时满足可靠性、操作需要，在延长测试设备的使用寿命同时降低导弹武器系统研制成本。

Description

一种基于PLC模块的通用化地面测试设备
技术领域
本发明涉及地面测试设备。更具体地，涉及一种基于PLC模块的通用化地面测试设备。
背景技术
导弹武器系统由导弹、地面(空载、舰或潜载)设备、探测和瞄准设备、制导系统、发射系统，以及指挥、通信、控制系统等组成。导弹与完成导弹维护，导弹发射准备、探测和瞄准目标，导弹发射和导引导弹完成摧毁目标的战斗任务，以及评定导弹攻击效果等的各种设施、设备和系统构成的独立工作系统。
地面测试设备作为导弹武器装备重要的维护保障设备，是武器系统产品中数量大、使用频繁、工作环境复杂，其生产质量、测试功能的好坏，直接关系到导弹武器系统全生命周期的健康状态，对于减少武器装备检测与维护时间、提高作战机动性与灵活性有着重要意义。
目前，导弹武器种类呈多样化发展，武器系统各配套单位都存在针对各不同导弹种类设备、不同批次、不同技术状态产品的专用测试设备，这些测试设备由于在设计初期就针对一种产品的功能测试进行设计，硬件上未考虑通用化、扩展化的架构，因此武器系统地面测试设备的种类和数量越来越多，耗费了大量的资金投入。当前的导弹武器系统地面测试设备种类繁多、通用性差、扩展性差、资源重复率高的问题，不满足导弹武器系统自动化、低成本、的发展趋势。
目前不同导弹武器、不同产品的被测信号并没有很大的差异，包括数字量信号、模拟量信号、高频信号、通信接口，因此需要设计一款功能通用、扩展性好、可靠性高的地面测试设备，根据不同的被测产品进行快速的配置实现一个测试设备测试多个产品的功能，既可以延长测试设备的使用寿命又可以降低导弹武器系统研制成本。因此，研制小型化、通用化、易扩展、性价比高的导弹武器系统地面测试设备，提高基层级弹库的综合保障效率，是非常必要的，而PLC由于其现场可编程、标准化、模块化、高可靠性、抗干扰能力强的特性，可以替代传统的计算机类产品完成测试任务。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功能通用、扩展性好、可靠性高的地面测试设备，能够根据不同的被测产品进行快速的配置实现一个测试设备测试多个产品的功能，在延长测试设备的使用寿命同时降低导弹武器系统研制成本，提高基层级弹库的综合保障效率，用来解决以往地面测试设备专用化、资源重复、扩展性差以及可靠性低的问题。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种基于PLC模块的通用化地面测试设备，包括：
至少一个PLC背板模块；
PLC背板模块上可拆卸地设置有电源模块、PLC主控模块及PLC功能扩展模块；
PLC功能扩展模块至少包括PLC数字量输出模块、PLC数字量输入模块、PLC模拟量输出模块和PLC模拟量输入模块；
其中电源模块、PLC主控模块、PLC数字量输入模块、PLC数字量输出模块、PLC模拟量输入模块、PLC模拟量输出模块采用统一标准的结构形式，通过模块背部统一结构形式的插槽与PLC底板模块的插槽互联；
用于引出所述PLC功能扩展模块的对外测试接口信号的输入接口；及
用于引出所述PLC功能扩展模块的输出信号的输出接口。
地面测试设备具有用于显示通用化地面测试设备的工作状态的前面板和用于引出通用化地面测试设备的测试接口的后面板。
优选地，通用化地面测试设备还包括与PLC数字量输出模块相连的大功率继电器模块，用于对PLC数字量输出模块的输出信号进行功率扩展。
优选地，通用化地面测试设备还包括分别与PLC数字量输入模块、PLC模拟量输入模块和PLC模拟量输出模块相连的信号调理电路模块，用于对输入信号和输出信号进行调理和转换，信号调理电路模块包括对外部电阻阻值的测试电路和对感性负载电压测试的保护电路。
优选地，电源模块、PLC主控模块及PLC功能扩展模块通过插槽与PLC背板模块相连。
优选地，电源模块用于将外部直流电源转换成稳定的直流24V电源和直流5V电源，并提供过/欠压保护、过流保护和过热保护功能。
优选地，PLC主控模块包括RS422串口、RS232串口、百兆以太网、千兆以太网、CAN总线接口和1553B总线接口，并通过PLC背板模块的VBUS协议访问各扩展功能模块。
优选地，PLC数字量输入模块具有64路的数字量输入检测能力，每8路输入具备一个公共端。
优选地，PLC数字量输出模块采用继电器隔离方式输出，输出电压范围为直流5V～40V，输出额定电压为28V，输出额定电流为2A。
优选地，PLC模拟量输入模块具有12路模拟量输入，模拟量输入形式配置为电压输入或者电流输入，输入电压范围-40V～+40V或者-10V～+10V，输入电流范围为4～20mA，分辨率为12位，对输入模拟量的测试精度为千分之一，还用于实现通道间的隔离。
优选地，PLC模拟量输出模块具有12路模拟量输出，模拟量输出形式配置为电压输出或者电流输出，其中电压输出范围为-40V～+40V，电流输出范围为0～20mA，输出精度为千分之一，还用于实现通道间的隔离。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的一种基于PLC模块的高可靠性、灵活扩展性的导弹武器系统地面测试设备地面测试设备，具有较强抗恶劣环境的特性，同时采用梯形图编程，简单易更改，可实现通过一个测试设备完成对多种产品的测试，既可减少车载设备重量和安装空间，同时满足可靠性、操作需要，在延长测试设备的使用寿命同时降低导弹武器系统研制成本，提高基层级弹库的综合保障效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出一种基于PLC模块的通用化地面测试设备结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明中，一种基于PLC模块的通用化地面测试设备，包括至少一个PLC背板模块。PLC背板模块上可拆卸地设置有电源模块、PLC主控模块及PLC功能扩展模块，PLC功能扩展模块至少包括PLC数字量输出模块、PLC数字量输入模块、PLC模拟量输出模块和PLC模拟量输入模块，其中电源模块、PLC主控模块、PLC数字量输入模块、PLC数字量输出模块、PLC模拟量输入模块、PLC模拟量输出模块采用统一标准的结构形式，通过模块背部统一结构形式的插槽与PLC底板模块的插槽互联。用于引出所述PLC功能扩展模块的对外测试接口信号的输入接口；及用于引出所述PLC功能扩展模块的输出信号的输出接口。地面测试设备具有用于显示通用化地面测试设备的工作状态的前面板和用于引出通用化地面测试设备的测试接口的后面板。
本发明中，通用化地面测试设备还包括与PLC数字量输出模块相连的大功率继电器模块，用于对PLC数字量输出模块的输出信号进行功率扩展。
本发明中，通用化地面测试设备还包括分别与PLC数字量输入模块、PLC模拟量输入模块和PLC模拟量输出模块相连的信号调理电路模块，用于对输入信号和输出信号进行调理和转换，信号调理电路模块包括对外部电阻阻值的测试电路和对感性负载电压测试的保护电路。本发明实现了通过一个测试设备完成对多种产品的测试，同时满足了不同的测试要求。
上述PLC功能扩展模块通过输入接口引出对外的测试接口信号，然后直接引出到输出接口进行输出，或者转接至大功率继电器模块完成大功率控制输出，或者转接至信号调理电路模块完成输入输出信号的调理和转换功能。
电源模块、PLC主控模块及PLC功能扩展模块通过插槽与PLC背板模块相连。电源模块用于将外部直流电源转换成稳定的直流24V电源和直流5V电源，并提供过/欠压保护、过流保护和过热保护功能。PLC主控模块包括RS422串口、RS232串口、百兆以太网、千兆以太网、CAN总线接口和1553B总线接口，并通过PLC背板模块的VBUS协议访问各扩展功能模块。PLC数字量输入模块具有64路的数字量输入检测能力，每8路输入具备一个公共端。PLC数字量输出模块采用继电器隔离方式输出，输出电压范围为直流5V～40V，输出额定电压为28V，输出额定电流为2A。PLC模拟量输入模块具有12路模拟量输入，模拟量输入形式配置为电压输入或者电流输入，输入电压范围-40V～+40V或者-10V～+10V，输入电流范围为4～20mA，分辨率为12位，对输入模拟量的测试精度为千分之一，还用于实现通道间的隔离。PLC模拟量输出模块具有12路模拟量输出，模拟量输出形式配置为电压输出或者电流输出，其中电压输出范围为-40V～+40V，电流输出范围为0～20mA，输出精度为千分之一，还用于实现通道间的隔离。
为实现测试设备的通用化及扩展化，设计时按照功能进行模块化设计，在底板上预留通用标准的插槽，实现PLC模块的互换性和扩展性，除PLC主控模块、电源模块作为主要核心模块在测试设备内保持不变外，其他各PLC功能扩展模块可根据实际测试需求在PLC背板上进行扩展，灵活的增加或减少某一种功能扩展模块，组成具有相应测试功能的测试设备，保证测试系统设计具有很强的可扩展性。
实施例
如图1所示，在本实施例中，一种基于PLC模块的通用化地面测试设备，包括一个PLC背板模块、大功率继电器模块、信号调理电路模块、输入接口和输出接口。
PLC背板模块，包含1个电源模块插槽、1个PLC主控模块插槽、8个PLC功能扩展模块插槽，由于所有插槽接口采用一致性、通用化设计，所以功能扩展模块插槽上放置的所有模块位置可以互换，实现根据具体测试需求完成功能扩展模块的灵活扩展功能，同时PLC背板模块也可通过背板上扩展接口进行扩展。PLC背板模块上可拆卸地设置有电源模块、PLC主控模块及PLC功能扩展模块，PLC功能扩展模块至少包括PLC数字量输出模块、PLC数字量输入模块、PLC模拟量输出模块和PLC模拟量输入模块，其中电源模块、PLC主控模块、PLC数字量输入模块、PLC数字量输出模块、PLC模拟量输入模块、PLC模拟量输出模块采用统一标准的结构形式，通过模块背部统一结构形式的插槽与PLC底板模块的插槽互联。
各模块介绍如下：
1、源模块用于将外部直流电源转换成稳定的直流24V电源和直流5V电源，并提供过/欠压保护、过流保护和过热保护功能。
2、PLC主控模块包括RS422串口、RS232串口、百兆以太网、千兆以太网、CAN总线接口和1553B总线接口，并通过PLC背板模块的VBUS协议访问各扩展功能模块。
3、PLC数字量输入模块具有64路的数字量输入检测能力，每8路输入具备一个公共端。
4、PLC数字量输出模块采用继电器隔离方式输出，输出电压范围为直流5V～40V，输出额定电压为28V，输出额定电流为2A。
5、PLC模拟量输入模块具有12路模拟量输入，模拟量输入形式配置为电压输入或者电流输入，输入电压范围-40V～+40V或者-10V～+10V，输入电流范围为4～20mA，分辨率为12位，对输入模拟量的测试精度为千分之一，还用于实现通道间的隔离。
6、PLC模拟量输出模块具有12路模拟量输出，模拟量输出形式配置为电压输出或者电流输出，其中电压输出范围为-40V～+40V，电流输出范围为0～20mA，输出精度为千分之一，还用于实现通道间的隔离。
7、大功率继电器模块与PLC数字量输出模块相连，用于对PLC数字量输出模块的输出信号进行功率扩展。将PLC数字量输出模块的输出信号实现功率扩展后再输出，从而完成对导弹的大功率用电控制，对火工品的起爆控制，对电池的激活控制功能。
8、信号调理电路模块分别与PLC数字量输入模块、PLC模拟量输入模块和PLC模拟量输出模块相连，用于对输入信号和输出信号进行调理和转换，信号调理电路模块包括对外部电阻阻值的测试电路和对感性负载电压测试的保护电路。
目前导弹武器系统地面测试设备，大多为专用化产品，种类较多、功能重复、资源浪费，且很多时候需在野外环境作业，自然环境条件恶劣，安装空间有限。本发明提供了一种基于PLC模块的通用化、高可靠性、灵活扩展性的导弹武器系统地面测试设备，具有较强抗恶劣环境的特性，同时采用梯形图编程，简单易更改，可实现通过一个测试设备完成对多种产品的测试，即可减少车载设备重量和安装空间，同时满足可靠性、操作需要。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的集合或直接相合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接相合或通信连接，可以是电性或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种基于PLC模块的通用化地面测试设备，其特征在于，包括：
至少一个PLC背板模块；
所述PLC背板模块上可拆卸地设置有电源模块、PLC主控模块及PLC功能扩展模块；所述PLC功能扩展模块至少包括PLC数字量输出模块、PLC数字量输入模块、PLC模拟量输出模块和PLC模拟量输入模块；
用于引出所述PLC功能扩展模块的对外测试接口信号的输入接口；及
用于引出所述PLC功能扩展模块的输出信号的输出接口；
所述通用化地面测试设备还包括分别与所述PLC数字量输入模块、PLC模拟量输入模块和PLC模拟量输出模块相连的信号调理电路模块，用于对输入信号和输出信号进行调理和转换，所述信号调理电路模块包括对外部电阻阻值的测试电路和对感性负载电压测试的保护电路。
2.根据权利要求1所述的基于PLC模块的通用化地面测试设备，其特征在于，所述通用化地面测试设备还包括与所述PLC数字量输出模块相连的大功率继电器模块，用于对所述PLC数字量输出模块的输出信号进行功率扩展。
3.根据权利要求1所述的基于PLC模块的通用化地面测试设备，其特征在于，所述电源模块、PLC主控模块及PLC功能扩展模块通过插槽与所述PLC背板模块相连。
4.根据权利要求1所述的基于PLC模块的通用化地面测试设备，其特征在于，所述电源模块用于将外部直流电源转换成稳定的直流24V电源和直流5V电源，并提供过/欠压保护、过流保护和过热保护功能。
5.根据权利要求1所述的基于PLC模块的通用化地面测试设备，其特征在于，所述PLC主控模块包括RS422串口、RS232串口、百兆以太网、千兆以太网、CAN总线接口和1553B总线接口，并通过所述PLC背板模块的VBUS协议访问各扩展功能模块。
6.根据权利要求1所述的基于PLC模块的通用化地面测试设备，其特征在于，所述PLC数字量输入模块具有64路的数字量输入检测能力，每8路输入具备一个公共端。
7.根据权利要求1所述的基于PLC模块的通用化地面测试设备，其特征在于，所述PLC数字量输出模块采用继电器隔离方式输出，输出电压范围为直流5V～40V，输出额定电压为28V，输出额定电流为2A。
8.根据权利要求1所述的基于PLC模块的通用化地面测试设备，其特征在于，所述PLC模拟量输入模块具有12路模拟量输入，所述模拟量输入形式配置为电压输入或者电流输入，输入电压范围-40V～+40V，输入电流范围为4～20mA，分辨率为12位，对输入模拟量的测试精度为千分之一，还用于实现通道间的隔离。
9.根据权利要求1所述的基于PLC模块的通用化地面测试设备，其特征在于，所述PLC模拟量输出模块具有12路模拟量输出，所述模拟量输出形式配置为电压输出或者电流输出，其中电压输出范围为-40V～+40V，电流输出范围为0～20mA，输出精度为千分之一，还用于实现通道间的隔离。
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