CN109358604A - 一种控制系统输入输出模件功能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种控制系统输入输出模件功能测试装置，包括控制机柜、网络交换机、高精度万用表、通道切换器、监控计算机，所述控制机柜与所述网络交换机双向通讯连接，所述网络交换机与所述监控计算机双向通讯连接，所述控制机柜的输出端与所述通道切换器的输入端通讯连接，所述通道切换器的输出端与所述高精度万用表的输入端通讯连接，所述控制机柜与所述高精度万用表双向通讯连接；所述网络交换机用于所述控制机柜与所述监控计算机的通讯连接，所述高精度万用表用于测量所述控制机柜中的输出信号并与所述控制机柜进行通讯连接。本发明还提出一种控制系统输入输出模件功能测试方法，解决了现有输入输出模件功能测试系统和方法的不足。

Description

一种控制系统输入输出模件功能测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种控制系统输入输出模件功能测试装置及测试方法，属于控制系统在线测试技术领域。

背景技术

自动控制系统广泛应用于生产生活的各个领域中，其运行的安全性和可靠性直接影响设施设备安全以及人民生活水平。输入输出模件是控制系统中用量最大的组件，是控制器和现场设备连接的结合点，采集设备数据并输出控制指令，并直接控制现场设备，具有非常重要的作用，模件的质量最终需要通过功能测试来保证。

目前控制系统输入输出模件的测试很多是通过人工完成，工作量大且不能保证测试的准确性和覆盖率。也有部分自动测试系统，但投资费用很高。自动控制系统的应用都包含监控系统，系统本身就可实现丰富的控制、数据记录和展示功能，主要利用本身功能，配合部分高精度表计和切换装置来设计功能测试系统和方法是一种经济高效的解决方案。

发明内容

本发明针对现有控制系统输入输出模件功能测试系统和方法的不足，提供一种控制系统输入输出模件功能测试装置，配合专门设计的测试方法，实现对控制系统输入输出模件功能测试，提高测试自动化程度、覆盖率和正确性，降低测试人员劳动强度，同时节省自动测试系统投资。

本发明采用如下技术方案：一种控制系统输入输出模件功能测试装置，其特征在于，包括控制机柜、网络交换机、高精度万用表、通道切换器、监控计算机，所述控制机柜与所述网络交换机双向通讯连接，所述网络交换机与所述监控计算机双向通讯连接，所述控制机柜的输出端与所述通道切换器的输入端通讯连接，所述通道切换器的输出端与所述高精度万用表的输入端通讯连接，所述控制机柜与所述高精度万用表双向通讯连接；所述网络交换机用于所述控制机柜与所述监控计算机的通讯连接，所述高精度万用表用于测量所述控制机柜中的输出信号并与所述控制机柜进行通讯连接。

作为一种较佳的实施例，所述控制机柜包括电源模件、控制器模件、待测试模件、通讯模件，所述电源模件分别与所述控制器模件、所述待测试模件、所述通讯模件电联接，所述控制器模件分别与所述待测试模件、所述通讯模件相连接，所述通讯模件与所述高精度万用表通讯连接，读取来自所述高精度万用表的测量值，所述待测试模件包括模拟量输入模件、模拟量输出模件、开关量输入模件、开关量输出模件。

作为一种较佳的实施例，所述控制机柜还包括基准模件，所述基准模件包括基准模拟量输入模件、基准模拟量输出模件、基准开关量输入模件、基准开关量输出模件，所述基准模件用于测试单一种类待测试模件时使用。

作为一种较佳的实施例，测试所述待测试模件的所述模拟量输入模件时，所述基准模件的所述基准模拟量输出模件或者所述待测试模件的所述模拟量输出模件与所述高精度万用表通讯连接，所述基准模件的所述基准模拟量输出模件产生测试信号或者所述待测试模件的所述模拟量输出模件产生测试信号传输给串联或者并联入回路中的所述高精度万用表测量。

作为一种较佳的实施例，测试所述待测试模件的所述模拟量输出模件时，所述基准模件的所述模拟量输入模件或者所述待测试模件的所述模拟量输入模件与所述高精度万用表通讯连接，所述基准模件的所述基准模拟量输入模件接收测试信号或者所述待测试模件的所述模拟量输入模件接收测试信号传输给串联或者并联入回路中的所述高精度万用表测量。

作为一种较佳的实施例，测试所述待测试模件的所述数字量输入模件时，所述基准模件的所述基准数字量输出模件或者待测试模件的所述数字量输出模件与所述高精度万用表通讯连接，所述基准模件的所述基准数字量输出模件产生测试信号或者所述待测试模件的所述数字量输出模件产生测试信号传输给串联或者并联入回路中的所述高精度万用表测量。

作为一种较佳的实施例，测试所述待测试模件的所述数字量输出模件时，所述基准模件的所述基准数字量输入模件或者待测试模件的所述数字量输入模件与所述高精度万用表通讯连接，所述基准模件的所述基准数字量输入模件接收测试信号或者所述待测试模件的所述数字量输入模件接收测试信号传输给串联或者并联入回路中的所述高精度万用表测量。

作为一种较佳的实施例，所述监控计算机用于对所述控制机柜的控制、数据监视和记录。

作为一种较佳的实施例，所述通道切换器用于对含有多个通道的待测试模件测试通道的切换。

本发明还提出一种控制系统输入输出模件功能测试方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤SS1：开始，根据待测试模件类型进行输出模件、通道切换器、高精度万用表、输入模件和通讯模件的连接，并完成硬件上电；

步骤SS2：在监控计算机中选择测试用例，下装到控制器模件中；

步骤SS3：控制器模件转换测试用例，发出控制指令给输出模件，输出模件输出测试信号，输入模件接收测试信号形成回路，如回路中有高精度万用表，则控制器采集其测量的准确值；

步骤SS4：延时，如回路中有通道切换器，则由人工控制通道切换器或者由控制器模件发出指令控制通道切换器，回到步骤SS3进行下一通道的测试，如回路中没有通道切换器，则直接回到步骤SS3进行下一通道的测试；

步骤SS5：回到步骤SS4，直到所有通道测试完成；

步骤SS6：监控计算机将以上过程中从控制器模件采集到的数据进行记录、分析并利用自身报表功能生成测试报告；

步骤SS7：测试结束。

本发明所达到的有益效果：第一，本发明实现了控制系统输入输出模件自动测试，提高测试自动化程度、覆盖率和正确性，降低测试人员劳动强度；本发明主要利用自动控制系统及配套监控系统本身功能，配合部分高精度表计和切换装置，实现自动互相测试，减少自动测试系统投资；第三，本发明的测试方式灵活，可单独测试一种模件，也可同时测试多种模件，且测试过程可根据需要暂停、继续和中止。

附图说明

图1是本发明的一种控制系统输入输出模件功能测试装置的第一实施例的整体电路结构连接示意图。

图2是本发明的一种控制系统输入输出模件功能测试装置的四种输入输出模件同时测试的第二实施例的整体电路结构连接示意图。

图3是本发明的一种控制系统输入输出模件功能测试方法的四种输入输出模件同时测试的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中的附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：某控制系统的模拟量输入、模拟量输出、开关量输入和开关量输出模件同时进行测试。

如图1所示，本发明提供一种控制系统输入输出模件功能测试系统，包括控制机柜、网络交换机、高精度万用表、通道切换器和监控计算机，所述控制机柜包括电源模块V1、控制器模件K1、待测试模件T1、基准模件B1和通讯模件M1，电源模件为控制器模件等所有模件提供直流电源；控制器模件，采集输入模件信号经运算后输出控制指令至输出模件，同时也控制专用通讯模件并与监控计算机通讯；待测试模件包括模拟量输入模件、模拟量输出模件、开关量输入模件和开关量输出模件；基准模件为可选，是已经通过测试的合格模件，包括基准模拟量输入模件、基准模拟量输出模件、基准开关量输入模件和基准开关量输出模件，仅在测试单一种类待测试模件时使用；通讯模件用于和高精度万用表进行串口或以太网通讯，读取测量值；网络交换机S1用于连接控制机柜和监控计算机；高精度万用表T1用于测量待测试模件的输出信号并与通讯模件进行通讯；通道切换器C1用于对含有多个通道的待测试模件测试通道的切换；监控计算机S2用于对控制机柜的控制、数据监视和记录。

优选地，本发明提供的是一种多用途功能测试系统，可一次单独测试单一种类的待测试模件，也可一次同时测试所有类型的待测试模件，且主要使用控制系统本身的软硬件资源。

优选地，本发明在进行测试模拟量输入模件时，可采用基准模拟量输出模件产生测试信号(单独测试)，也可采用待测试模拟量输出模件产生测试信号(互相测试)，测试信号的准确值由串联或并联在回路中的高精度万用表测量，多个通道的测量由通道切换器完成。

优选地，测试模拟量输出模件时，可采用基准模拟量输入模件接收测试信号(单独测试)，也可采用待测试模拟量输入模件接收测试信号(互相测试)，测试信号的准确值由串联或并联在回路中的高精度万用表测量，多个通道的测量由通道切换器完成。

优选地，测试数字量输入模件时，可采用基准数字量输出模件产生测试信号(单独测试)，也可采用待测试数字量输出模件产生测试信号(互相测试)。

优选地，测试数字量输出模件时，可采用基准数字量输入模件接收测试信号(单独测试)，也可采用待测试数字量输入模件接收测试信号(互相测试)。

优选地，通道切换器的切换可由人工操作，也可由待测试开关量输出模件或者基准开关量输出模件控制。

优选地，监控计算机利用自身组态功能将测试用例下装到控制器模件中，由控制器模件控制输出模件产生测试信号和控制信号，获取所述高精度万用表的准确读数，并传输回监控计算机完成数据采集、记录并生成测试报告。

如图2所示，本实施例为一次同时自动测试所有类型的待测试模件的配置方式，包括控制机柜、网络交换机、高精度万用表、通道切换器和监控计算机。

本实施例中控制机柜包括电源模件V1、控制器模件K1、待测试模件的开关量输出模件T1_DO、待测试模件的模拟量输出模件T1_AO、待测试模件的模拟量输入模件T1_AI、待测试模件的开关量输入模件T1_DI和通讯模件M1，电源模件V1为控制器模件K1等所有模件提供直流电源；控制器模件K1，采集输入模件信号经运算后输出控制指令至输出模件，同时也控制专用通讯模件M1并与监控计算机S2通讯；本实施例未包含可选的基准模件；通讯模件M1用于和高精度万用表T1进行串口或以太网通讯，读取测量值；网络交换机S1连接控制机柜中控制器模件K1和监控计算机S2；高精度万用表T1用于测量待测试模件的输出信号并与通讯模件M1进行通讯；通道切换器C1用于对含有多个通道的待测试模拟量输入和模拟量输出模件测试通道的切换，本实施例中，待测试模拟量输出模件输出信号经通道切换器C1，由串联在回路中的高精度万用表T1测量，最终送到待测试模拟量输入模件形成回路，通道切换器C1的切换由待测试开关量输出模件控制，控制信号同时送入待测试开关量输入模件；监控计算机S2用于对控制机柜的控制、数据监视、记录和测试报告生成。

图3所示为本发明的一种控制系统输入输出模件功能测试方法的四种输入输出模件同时测试的方法流程图；共包含如下7个步骤：

步骤SS1：开始，根据待测试模件类型进行输出模件、通道切换器C1、高精度万用表T1、输入模件和通讯模件M1的连接，如图2所示，并完成硬件上电；

步骤SS2：在监控计算机S2中选择测试用例，包含模拟量输入模件、模拟量输出模件、开关量输入模件、开关量输出模件和通讯模件M1的组态，下装到控制器模件K1中；

步骤SS3：控制器模件K1转换测试用例，发出控制指令给输出模件，模拟量输出模件的一个通道输出测试信号(0mA、4mA、8mA、12mA、16mA、20mA、24mA等)，输入模件接收测试信号形成回路，回路中有高精度万用表T1，控制器模件K1通过通讯模件M1采集其测量的准确值；开关量输出模件与开关量输入模件互连测试；

步骤SS4：延时10秒，由开关量输出模件输出控制通道切换器C1选择下一通道，回到S3测试这个通道；

步骤SS5：回到步S4，直到所有通道测试完成；

步骤SS6：监控计算机S2将以上过程中从控制器模件K1采集到的数据进行记录、分析并利用自身报表功能生成测试报告。

步骤SS7：测试结束。

在测试过程中可通过监控计算机监视测试进程，并根据需要暂停、继续或中止测试。

需要说明的是，本发明中涉及的控制机柜、控制器模件、通讯模件、通道切换器、监控计算机、网络交换机的硬件实体结构本身是现有的，本发明的核心在于基于控制系统的硬件之间的连接关系以及测试逻辑顺序设计，从整体上根据控制系统输入输出模件功能测试要求，分析现有测试系统和测试方法的不足，利用自动控制系统及配套监控系统丰富的控制、数据记录和展示功能，主要利用本身功能，配合部分高精度表计和通道切换器，解决现有控制系统输入输出模件功能测试系统和方法的不足，提供一种控制系统输入输出模件功能测试装置，配合专门设计的测试方法，实现对控制系统输入输出模件功能测试，提高测试自动化程度、覆盖率和正确性，降低测试人员劳动强度，同时节省自动测试系统投资。

以上所述，仅为本发明的一种优选的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种控制系统输入输出模件功能测试装置，其特征在于，包括控制机柜、网络交换机、高精度万用表、通道切换器、监控计算机，所述控制机柜与所述网络交换机双向通讯连接，所述网络交换机与所述监控计算机双向通讯连接，所述控制机柜的输出端与所述通道切换器的输入端通讯连接，所述通道切换器的输出端与所述高精度万用表的输入端通讯连接，所述控制机柜与所述高精度万用表双向通讯连接；所述网络交换机用于所述控制机柜与所述监控计算机的通讯连接，所述高精度万用表用于测量所述控制机柜中的输出信号并与所述控制机柜进行通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种控制系统输入输出模件功能测试装置，其特征在于，所述控制机柜包括电源模件、控制器模件、待测试模件、通讯模件，所述电源模件分别与所述控制器模件、所述待测试模件、所述通讯模件电联接，所述控制器模件分别与所述待测试模件、所述通讯模件相连接，所述通讯模件与所述高精度万用表通讯连接，读取来自所述高精度万用表的测量值，所述待测试模件包括模拟量输入模件、模拟量输出模件、开关量输入模件、开关量输出模件。

3.根据权利要求2所述的一种控制系统输入输出模件功能测试装置，其特征在于，所述控制机柜还包括基准模件，所述基准模件包括基准模拟量输入模件、基准模拟量输出模件、基准开关量输入模件、基准开关量输出模件，所述基准模件用于测试单一种类待测试模件时使用。

4.根据权利要求3所述的一种控制系统输入输出模件功能测试装置，其特征在于，测试所述待测试模件的所述模拟量输入模件时，所述基准模件的所述基准模拟量输出模件或者所述待测试模件的所述模拟量输出模件与所述高精度万用表通讯连接，所述基准模件的所述基准模拟量输出模件产生测试信号或者所述待测试模件的所述模拟量输出模件产生测试信号传输给串联或者并联入回路中的所述高精度万用表测量。

5.根据权利要求3所述的一种控制系统输入输出模件功能测试装置，其特征在于，测试所述待测试模件的所述模拟量输出模件时，所述基准模件的所述模拟量输入模件或者所述待测试模件的所述模拟量输入模件与所述高精度万用表通讯连接，所述基准模件的所述基准模拟量输入模件接收测试信号或者所述待测试模件的所述模拟量输入模件接收测试信号传输给串联或者并联入回路中的所述高精度万用表测量。

6.根据权利要求3所述的一种控制系统输入输出模件功能测试装置，其特征在于，测试所述待测试模件的所述数字量输入模件时，所述基准模件的所述基准数字量输出模件或者待测试模件的所述数字量输出模件与所述高精度万用表通讯连接，所述基准模件的所述基准数字量输出模件产生测试信号或者所述待测试模件的所述数字量输出模件产生测试信号传输给串联或者并联入回路中的所述高精度万用表测量。

7.根据权利要求3所述的一种控制系统输入输出模件功能测试装置，其特征在于，测试所述待测试模件的所述数字量输出模件时，所述基准模件的所述基准数字量输入模件或者待测试模件的所述数字量输入模件与所述高精度万用表通讯连接，所述基准模件的所述基准数字量输入模件接收测试信号或者所述待测试模件的所述数字量输入模件接收测试信号传输给串联或者并联入回路中的所述高精度万用表测量。

8.根据权利要求1所述的一种控制系统输入输出模件功能测试装置，其特征在于，所述监控计算机用于对所述控制机柜的控制、数据监视和记录。

9.根据权利要求1所述的一种控制系统输入输出模件功能测试装置，其特征在于，所述通道切换器用于对含有多个通道的待测试模件测试通道的切换。

10.一种基于权利要求1所述的控制系统输入输出模件功能测试装置的测试方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤SS1：开始，根据待测试模件类型进行输出模件、通道切换器、高精度万用表、输入模件和通讯模件的连接，并完成硬件上电；

步骤SS2：在监控计算机中选择测试用例，下装到控制器模件中；

步骤SS3：控制器模件转换测试用例，发出控制指令给输出模件，输出模件输出测试信号，输入模件接收测试信号形成回路，如回路中有高精度万用表，则控制器模件采集其测量的准确值；

步骤SS4：延时，如回路中有通道切换器，则由人工控制通道切换器或者由控制器模件发出指令控制通道切换器，回到步骤SS3进行下一通道的测试，如回路中没有通道切换器，则直接回到步骤SS3进行下一通道的测试；

步骤SS5：回到步骤SS4，直到所有通道测试完成；

步骤SS6：监控计算机将以上过程中从控制器模件采集到的数据进行记录、分析并利用自身报表功能生成测试报告；

步骤SS7：测试结束。