CN202003227U - 具有信号切换功能的电气测控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有信号切换功能的电气测控系统，作为测试测量系统上位机和被测控设备之间的桥梁。包括：箱体，其上设有总线，包括数据总线；及可插拔地安装在箱体中的功能卡，各功能卡与总线相连进行数据交换。功能卡包括：电源卡，为其它功能卡提供工作电压；主控卡，接收上位机的指令以读取其它功能卡的信号或控制其它功能卡的输出信号；矩阵开关切换卡，在主控卡的控制下将需要采集的信号切换至数据总线以供读取。本实用新型的电气测控系统可将不同的功能卡连接到对应的待测控设备，避免外部接线的繁冗，集成度高。当需增加新的测控功能时，只需增加相应的功能卡；具有信号切换功能，可根据需要将待读取的信号切换至数据总线。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测控系统，尤其涉及一种具有信号切换功能的电气测控系统。
背景技术
电气测量系统广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、电子设备、石油等领域，传统的电气测量系统针对具体的测试需求设计测量电路，当测试需求发生变化时，也要更改原有的设计；且随着工业技术的快速发展，需要测量的参数越来越多，电路设计和接线方式都变得越来越复杂和繁琐。由此可见，这种电气测量系统的传统设计方式已不能很好地满足工业测试测量领域的需求，存在集成度不高、兼容性差、电气接线麻烦以及后期维护困难等诸多缺陷。并且，当示波器、万用表等信号测量设备连接至测控系统进行信号测量时，往往出现信号过强或过弱而超出信号测量设备采集范围的情况，造成信号测量的诸多不便。
实用新型内容
鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型的主要目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种集成度高、兼容性强、电气连接方便、易于后期维护且具有信号切换功能的电气测控系统。
为实现上述目的，本实用新型提供一种具有信号切换功能的电气测控系统，连接于上位机和待检测设备之间，具有信号切换功能的电气测控系统包括：
箱体，箱体背板上布设有总线，总线包括数据总线；以及
多个可插拔地安装在箱体中的功能卡，各功能卡与总线相连接以实现各功能卡之间的数据交换，多个功能卡包括：
电源卡，为多个功能卡中除电源卡以外的其它功能卡提供工作电压；
主控卡，接收上位机的指令以读取除主控卡和电源卡以外的其它功能卡的信号或控制除主控卡和电源卡以外的其它功能卡的输出信号；
矩阵开关切换卡，矩阵开关切换卡中设有矩阵开关电路，矩阵开关电路在主控卡的控制下将需要采集的信号切换至数据总线以供读取。
根据本实用新型的技术构思，多个功能卡还包括安全控制卡，安全控制卡接收具有信号切换功能的电气测控系统或待检测设备的安全信号并将接收的信号传送至主控卡进行分析以测试具有信号切换功能的电气测控系统或待检测设备的安全状态以及在主控卡的控制下对具有信号切换功能的电气测控系统或待检测设备启动安全控制动作。
根据本实用新型的技术构思，安全信号包括安全门信号、安全光栅信号、急停按钮信号。
根据本实用新型的技术构思，安全控制卡上设有看门狗电路，看门狗电路接收主控卡反馈的上位机的软件运行情况的指令以对上位机的软件运行状态进行监测，并在软件运行异常时启动安全控制动作。
根据本实用新型的技术构思，箱体背板上设有多个连接至总线的接口，各功能卡通过对应的接口与总线相连。
根据本实用新型的技术构思，箱体底部或顶部设置有多个用于定位各功能卡的卡槽。
根据本实用新型的技术构思，多个功能卡还包括从外部接收数字信号的数字输入卡和向外部输出数字信号的数字输出卡。
根据本实用新型的技术构思，多个功能卡还包括连接外部的信号测量设备的信号调理卡，信号调理卡从数据总线接收信号并对接收的信号进行调理操作以输出适合信号测量设备采集的信号。
根据本实用新型的技术构思，多个功能卡还包括数据采集接入卡，用于外接数据采集卡，数据采集接入卡接收数据总线上的信号并将其传送至数据采集卡。
根据本实用新型的技术构思，各功能卡具有识别码。
本实用新型具有信号切换功能的电气测控系统可方便地将不同的功能卡连接到对应的待检测信号或待控信号，避免了外部接线的繁琐和冗余，集成度高、电气连接方便且易于后期维护。当需要增加新的测控功能时，只需增 加相应的功能板卡，兼容性强；同时可避免由于板卡上的集成电路布设不当而降低测量系统的运行速度、稳定性等问题。本实用新型具有信号切换功能的电气测控系统通过信号调理卡调理数据总线上的信号，避免了信号测量设备无法采集到信号的缺陷。
前面所述的为本公开的概述，因此必然有简化、概括和细节省略的情况；本领域的技术人员应该认识到，概述部分仅是对本公开的说明，而不应看作是对本公开的任何限定。本说明书中描述的装置和/或方法和/或其它主题的其它方面、特征和优点将会由于本说明书的阐述而变得清晰。概述部分是用来以一种简化的方式导入多个将在以下具体实施方式部分进一步描述的概念。本概述部分既非用于确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非用来作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。
附图说明
通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，就会更加充分地清楚理解本公开的上述和其它特征。应当理解，这些附图仅是对本公开若干实施方式的描述，不应认为是对公开的范围的限定，通过附图，本公开的内容将会得到更加明确和详细地说明。
图1是本实用新型具有信号切换功能的电气测控系统较佳实施方式的结构示意图。
图2是图1中的具有信号切换功能的电气测控系统的模块图。
具体实施方式
在下面的具体实施方式部分中，结合作为说明书一部分的附图进行说明。在附图中，相同/类似的标记通常表示相同/类似的部件，除非说明书中另有说明。具体实施方式、附图和权利要求书中描述的用来举例说明的实施方式不应认为是对本公开的限定。在不偏离本公开表述的主题的精神或范围的情况下，可以采用本公开的其它实施方式，并且可以对本公开做出其它变化。应该很容易理解，可以对本说明书中一般性描述的、附图中图解说明的本公开的各个方面进行各种不同构成的配置、替换、组合，设计，而所有这些改变都显然在预料之中，并构成本公开的一部分。
请参考图1及图2，本实用新型具有信号切换功能的电气测控系统通过网络与上位机进行通信，接收其发送的指令并反馈待检测信号或者系统自身的状态信号。上位机可以是上位PC机或PXI等设备。本实用新型具有信号切换功能的电气测控系统的较佳实施方式包括箱体10以及多个可插拔地安装在箱体10中的功能卡，箱体10具有背板，背板上布有总线，总线包括数据总线DB，各功能卡与总线相连接以实现功能卡之间的数据交换，功能卡包括主控卡21、电源卡22和矩阵开关写换卡28。电源卡22用于为除电源卡以外的其它功能卡提供工作电压。主控卡21用于与上位机进行指令交换，并控制多个功能卡中除主控卡21和电源卡22以外的其它功能卡的工作。主控卡21接收上位机的指令以读取除主控卡21和电源卡22以外的其它功能卡的信号，或控制除主控卡和电源卡以外的其它功能卡的输出信号。矩阵开关切换卡28中设有矩阵开关电路，矩阵开关电路在主控卡21的控制下将需要采集的信号切换至数据总线DB供外部的信号测量设备或信号采集卡进行读取。信号测量设备可为示波器、万用表等。
可选地，背板上的总线包括控制总线CB，背板上的总线可支持多种通讯方式，如IIC(Inter-Integrated Circuit，内部集成电路)通讯方式、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)通讯方式。
可选地，箱体10的背板上设有多个连接总线的接口，各功能卡通过对应的接口连接到背板的总线上，以实现各功能卡之间的数据交换。
可选地，箱体10的底部或顶部设置有多个用于定位各功能卡的卡槽11。可选地，箱体10的底部和顶部均平行并均匀地设置有卡槽11。
可选地，主控卡21通过网络连接上位机30，接收并解析上位机30的控制指令，主控卡21在上位机30的控制下控制各功能卡的工作状态，主控卡21上设有RJ-45以太网通信接口、DB9 RS232通信接口以及系统状态指示灯，系统状态指示灯可包括系统上电指示灯和系统运行指示灯。
可选地，主控卡21通过其上的ARM嵌入式工业控制模块实现与上位机30的通讯。
主控卡21在系统上电或接收到上位机30的指令时自检，并向上位机30发送故障码，以供上位机30识别；主控卡21通过各功能卡的识别码识别接入系统的功能卡的类别。
电源卡22通过背板上的电源线与其它功能卡相连，用于向其它各功能卡提供需要的工作电压，例如，电源卡22的输入电压为24V，输出3.3V、2.5V或5V电压。
可选地，功能卡还包括数字输入卡23、数字输出卡24、安全控制卡25、DAQ(Data Acquisition，数据采集)接入卡26及信号调理卡27，每个功能卡都具有识别码。
数字输入卡23和数字输出卡24均通过背板上的总线连接至主控卡21，数字输入卡23用于从外部接收数字信号并传送给主控卡21，数字输出卡24用于从主控卡21接收信号并将接收的信号输出至外部。可选地，数字输入卡23具有两个可传输8通道数字信号的接口。
安全控制卡25接收本实用新型具有信号切换功能的电气测控系统或待检测设备的安全信号并将接收的信号传送至主控卡进行分析以测试电气测控系统或待检测设备的安全状态，当检测到异常时，安全控制卡25在主控卡的控制下对电气测控系统或待检测设备启动安全控制动作。例如，安全控制卡25可连接至安全类设备(安全光栅、急停按钮等)以接收安全信号，主控卡21根据安全信号检测该类设备的安全状态并控制安全控制卡25启动安全控制动作，例如，切断系统工作电源、气源、关闭开关、启动报警等以避免对设备或人造成危险。
可选地，安全控制卡25接收的安全信号可为安全门信号、安全光栅信号、急停按钮信号等。
可选地，安全控制卡25设有监控上位机30中的软件运行状态的看门狗电路，上位机30按照间隔向主控卡21发送指令，主控卡21接收指令后即向安全控制卡25中的看门狗电路反馈该指令，看门狗电路在预定期限内未收到主控卡21反馈的指令时，即启动安全控制动作。
DAQ接入卡26用于外接数据采集卡，DAQ接入卡26可在矩阵开关切换卡28的配合工作下，将需要读取的信号切换至数据总线DB上，并输出至外部的数据采集卡，DAQ接入卡输出的信号可为电压、电流等信号，外部的数据采集卡采集DAQ接入卡输出的信号至上位机30进行分析、处理、显示等。
信号调理卡27用于外接信号测量设备。信号调理卡27可以对待接入信 号测量设备的信号进行放大、衰减、滤波、补偿等调理操作后转换成适合信号测量设备采集的信号。可选地，信号调理卡27中也设有矩阵开关电路，矩阵开关电路在主控卡的控制下将需要采集的信号切换至数据总线DB以供读取。
矩阵开关切换卡可结合DAQ接入卡26和信号调理卡27使用，主控卡21在上位机30的控制下向矩阵开关卡发送切换控制信号，以将需要读取的信号切换至数据总线DB上，从而使DAQ接入卡26或信号调理卡27输出待分析、处理、显示或测量的信号。
可选地，信号调理卡27中也设有矩阵开关电路，矩阵开关电路在主控卡21的控制下将需要采集的信号切换至数据总线DB进行读取。
本说明书中描述的主题内容有时会举例说明一些不同部件，这些部件被包含于或连接于不同的其它部件。应当理解，所描述的这些结构仅仅是示例性的，实际上，也可以用许多其它结构来实现同一功能。从概念上来讲，用于实现同一功能的任何配置的部件都被有效地“关联”以获得所需功能。因此，本说明书中被组合在一起以实现特定功能的任何两个部件可视为相互“关联”以获得所需功能，而不论其结构或可能中间部件如何。同样地，如此关联的任何二个部件也可视为相互“可操作地连接”，亦即“可操作地耦合”以实现所需功能，能够被如此连接的任何两个部件也可视为相互“能够可操作地耦合”以实现所需功能。能够可操作地耦合的具体例子包括但不限于：物理上可耦合的和/或物理上互相作用的部件和/或可无线互相作用的和/或无线互相作用的部件和/或逻辑上互相作用和/或逻辑上可互相作用的部件。
Claims (10)
1.一种具有信号切换功能的电气测控系统，连接于上位机和待检测设备之间，所述具有信号切换功能的电气测控系统包括：
箱体，箱体背板上布设有总线，所述总线包括数据总线；以及
多个可插拔地安装在箱体中的功能卡，各功能卡与所述总线相连接以实现各功能卡之间的数据交换，所述多个功能卡包括：
电源卡，为所述多个功能卡中除电源卡以外的其它功能卡提供工作电压；
主控卡，接收上位机的指令以读取除主控卡和电源卡以外的其它功能卡的信号或控制除主控卡和电源卡以外的其它功能卡的输出信号；
矩阵开关切换卡，矩阵开关切换卡中设有矩阵开关电路，矩阵开关电路在主控卡的控制下将需要采集的信号切换至数据总线以供读取。
2.如权利要求1所述的具有信号切换功能的电气测控系统，其特征在于，所述多个功能卡还包括安全控制卡，安全控制卡接收所述具有信号切换功能的电气测控系统或待检测设备的安全信号并将接收的信号传送至主控卡进行分析以测试具有信号切换功能的电气测控系统或待检测设备的安全状态以及在主控卡的控制下对所述具有信号切换功能的电气测控系统或待检测设备启动安全控制动作。
3.如权利要求2所述的具有信号切换功能的电气测控系统，其特征在于，所述安全信号包括安全门信号、安全光栅信号、急停按钮信号。
4.如权利要求2所述的具有信号切换功能的电气测控系统，其特征在于，所述安全控制卡上设有看门狗电路，看门狗电路接收主控卡反馈的上位机的软件运行情况的指令以对上位机的软件运行状态进行监测，并在软件运行异常时启动安全控制动作。
5.如权利要求1所述的具有信号切换功能的电气测控系统，其特征在于，箱体背板上设有多个连接至所述总线的接口，各功能卡通过对应的接口与所述总线相连。
6.如权利要求1所述的具有信号切换功能的电气测控系统，其特征在于，箱体底部或顶部设置有多个用于定位各功能卡的卡槽。
7.如权利要求1所述的具有信号切换功能的电气测控系统，其特征在于，所述多个功能卡还包括从外部接收数字信号的数字输入卡和向外部输出数字信号的数字输出卡。
8.如权利要求1所述的具有信号切换功能的电气测控系统，其特征在于，所述多个功能卡还包括连接外部的信号测量设备的信号调理卡，信号调理卡从所述数据总线接收信号并对接收的信号进行调理操作以输出适合信号测量设备采集的信号。
9.如权利要求1所述的具有信号切换功能的电气测控系统，其特征在于，所述多个功能卡还包括数据采集接入卡，用于外接数据采集卡，数据采集接入卡接收数据总线上的信号并将其传送至数据采集卡。
10.如权利要求1所述的具有信号切换功能的电气测控系统，其特征在于，各所述功能卡具有识别码。
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