CN203658838U - 基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及工业总线DCS系统I/O从站功能与性能测试技术领域，具体公开了一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测试系统。该系统中，通信转换模块分别与上位PC机、总线连接器均相互连接，总线连接器与包含N个I/O模块的被测I/O从站相互通信连接，且总线连接器中的电源接线端子通过程控电源与上位PC机相连接，使上位PC机控制程控电源为总线连接器供电，并同时为通信转换模块及被测I/O从站供电；与上位PC机相互连接的可在线控制的测试测量仪表还通过I/O信号接线盒与被测I/O从站进行相互连接。该系统可以实现对RS总线结构DCS系统中I/O从站的模拟量采集精度等功能和性能的自动化测试，大大提高了此类产品功能和性能测试的效率和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于工业总线DCS系统I/O从站功能与性能测试技术领域，具体涉及一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测试系统。
背景技术
DCS是分布式控制系统（Distributed Control System）的简称，自从1975年美国HONEYWELL推出世界上第一套DCS后，目前已经发展到第四代。目前DCS系统主要由计算机站，操作员站、工程师站、现场控制站和数据I/O站等组成，具有高可靠性、灵活性、开放性、协调性好以及易于维护等优点，并已经在国内外石油化工、火电、核电等工业中广泛应用。自90年代至今，我们国家在DCS系统的可靠性及技术能力方面取得了飞跃的发展，在某些性能方面已经达到了国外第四代DCS的水平，并且国内已有多家公司可以在中型及大型装置方面与国外厂商开展竞争。
随着分布式控制系统的发展，迫切需要一种总线实现远距离的数字通信。因此EIA研究出了RS485总线结构，采用平衡式发送，差分接收的驱动方式，实现多节点、远距离、高灵敏度的数字通信，并在中小型DCS系统中广泛应用。
石油化工、核电等行业的DCS系统对数据I/O采集的精度、可靠性等功能和性能指标有较高的要求，例如通常对模拟量采集/输出精度有0.2%或0.1%的要求。目前对I/O从站型产品功能和性能的测试方法中，采用飞针或针床的ICT测试方式，不能控制被测件，无法满足通道精度测试等复杂测试信号的测试；采用人工方式进行测试，不仅测试效率低，人工成本高，而且由于人为因素的不确定性，测试结果一致性较差、可靠性低；在人工测试方案的基础上，用软件编写测试用例，按顺序的控制测量仪表与被测设备，从而替代人工作业的自动化测试方法具有高效率、高一致性优点，是I/O从站型产品功能、性能测试的有效的解决方案。随着DCS系统产品种类和应用场合的增多，只开发单一功能的自动化测试系统已经无法满足多种I/O从站产品在生产制造阶段的测试需求。因此，急需开发一种高效率、多功能、使用灵活的DCS系统I/O模块型产品自动化测试系统。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测试系统，解决现有RS485总线结构DCS系统I/O从站功能、性能测试技术不足的问题，实现被测I/O从站的多种功能、性能参数的测试与测量。
本实用新型的技术方案如下：一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测量系统，该系统包括上位PC机、通信转换模块、总线连接器以及被测I/O从站，其中，通信转换模块分别与上位PC机、总线连接器均相互连接，总线连接器与包含N个I/O模块的被测I/O从站相互通信连接，且总线连接器中的电源接线端子通过程控电源与上位PC机相连接，使上位PC机控制程控电源为总线连接器供电，并同时为通信转换模块及被测I/O从站供电；与上位PC机相互连接的可在线控制的测试测量仪表还通过I/O信号接线盒与被测I/O从站进行相互连接。
所述的通信转换模块包括MCU处理芯片、RS485信号双向接收/发送芯片和RS232串口/网口接插件与收发芯片，其中，所述的RS232串口/网口接插件与收发芯片用于通信转换模块与上位PC机相互通信；所述的RS485信号双向接收/发送芯片用于与总线连接器中的接插件相连接，并实现通信转换模块与总线连接器之间的通信；所述的MCU处理芯片用于控制所述的RS485信号双向接收/发送芯片和所属的RS232串口/网口收发芯片，实现上位PC机1与RS485总线之间的通信报文转换。
所述的总线连接器具有一个或多个符合RS485硬件接口协议的接插件，其作为母板与被测I/O从站的N个I/O模块相连接。
所述的总线连接器还包括自定义接插件，其与通信转换模块相连接，实现RS485总线与通信转换模块的通信连接。
所述的上位PC机具有USB，或GPIB，或internet，或MXI-Express硬件接口，上位PC机通过上述一种或多种硬件接口与可在线控制的测试测量仪表相互通信连接。
所述的I/O信号接线盒包括了被测I/O从站所有的输入输出信号线，对于在线控制的测试测量仪表中多通道的测试测量仪表，I/O信号接线盒中的信号线直接将被测I/O从站（7）连接至测试测量仪表，对于通道数目有限的仪表，I/O信号接线盒将信号线连接至可在线控制的测试测量仪表中的多路复用器，并通过上位PC机控制多路复用器将多个信号线连接至测试测量仪表上。
所述的可在线控制的测试测量仪表包括多功能台式万用表Agilent34410、多路复用器PS1024以及NI公司的PXI信号源、PXI采集卡。
本实用新型的显著效果在于：本实用新型所述的一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测试系统，可以实现对RS总线结构DCS系统中I/O从站的模拟量采集精度等功能和性能的自动化测试，大大提高了此类产品功能和性能测试的效率和可靠性；同时，本系统在硬件结构方面采用模块化的结构，各硬件模块采用固定接插件连接方式，测试系统操作和使用灵活、简单；系统采用多种可在线控制测试测量仪表，配合多种I/O从站接线盒完成I/O从站模块多种功能和性能的测试与测量，因此本实用新型测试系统测试功能不唯一，可扩展多项测试功能。此外，本测试系统还可以对总线上多个I/O从站进行控制与数据通信，完成多个I/O从站间信号传递、通信等复杂测试，因此本测试系统是一种多功能、扩展性良好的测试系统。
附图说明
图1为本实用新型所述的基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测试系统结构图；
图中：1、上位PC机；2、可在线控制的测试测量仪表；3、I/O信号接线盒；4、程控电源；5、通信转换模块；6、总线连接器；7、被测I/O从站。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测试系统，该系统包括上位PC机1、通信转换模块5、总线连接器6以及被测I/O从站7，其中，通信转换模块5包括MCU处理芯片、RS485信号双向接收/发送芯片和RS232串口/网口接插件与收发芯片；通信转换模块5分别与上位PC机1、总线连接器6相互连接，通信转换模块5中的RS232串口/网口插件与收发芯片用于通信转换模块5与上位PC机1的相互通信，RS485信号双向接收/发送芯片用于与总线连接器6中的接插件相连接，并实现通信转换模块5与总线连接器6之间的通信，MCU处理芯片用于控制RS485信号双向接收/发送芯片及RS232串口/网口收发芯片，实现上位PC机1与RS485总线之间的通信报文转换；总线连接器6与包含N个I/O模块的被测I/O从站7相互通信连接，其中，总线连接器6具有一个或多个符合RS485硬件接口协议的接插件，其作为母板 与被测I/O从站7的N个I/O模块相连接；总线连接器6还具有电源接线端子，其通过程控电源4与上位PC机1相连接，使上位PC机1控制程控电源4为总线连接器6供电，可以同时为通信转换模块5及被测I/O从站7供电；总线连接器6中的自定义接插件与通信转换模块5相连接，实现RS485总线与通信转换模块5的通信连接；上位PC机1具有USB、GPIB、internet以及MXI-Express硬件接口，上位PC机1通过一种或多种硬件接口与可在线控制的测试测量仪表2相互通信连接，其中，可在线控制的测试测量仪表2包括多功能台式万用表Agilent34410、多路复用器PS1024以及NI公司的PXI信号源、PXI采集卡，上位PC机1中运行的Labview测试软件可以通过USB、GPIB、internet以及MXI-Express中的一种或多种方式，对可在线控制的测试测量仪表2进行控制与数据通信；可在线控制的测试测量仪表2还通过I/O信号接线盒3与被测I/O从站7进行相互连接，其中，I/O信号接线盒3包括了被测I/O从站7所有的输入输出信号线，对于在线控制的测试测量仪表2中多通道的测试测量仪表，I/O信号接线盒3中的信号线直接将被测I/O从站7连接至测试测量仪表，对于通道数目有限的仪表，I/O信号接线盒3将信号线连接至可在线控制的测试测量仪表2中的多路复用器，并通过上位PC机1控制多路复用器将多个信号线连接至测试测量仪表上。
本实用新型所述的一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测试系统的具体工作工程为：
对于被测I/O从站7为8个通道电流信号输出精度测试，测试开始前，将被测I/O从站7与通信转换模块5连插在总线连接器6上，通信转换模块5通过RS232串口与上位PC机1连接，I/O信号接线盒3连将被测I/O从站7的所有电流采集通道连接到多路复用器PS1024，PS1024的公共端连接台式万用表Agilent34410电流测量通道，PS1024和Agilent34410通过USB线连接到上位PC机。测试开始后，具体操作步骤如下：
步骤1、上位PC机1中运行的Labview软件控制程控电源4向总线连接器6供电，使被测I/O从站7上电正常运行；
步骤2、测试软件发送下行通信报文，配置I/O从站7所有通道配置为4-20mA电流输出模式，配置所有通道输出为标称值y1（例如4mA）；
步骤3、测试软件控制多路复用器PS1024为通道1选通；
步骤4、测试软件读取台式万用表Agilent34410采集的电流值，将采集值与y1比较计算误差值，将采集值与误差实时显示在人机交互子界面；
步骤5、判断是否是最后一个通道：如果不是，控制多路复用器PS1024的选通下一个通道，返回步骤4进行操作；如果是，进入第6步骤。
步骤6、判断是否进行新标称值的测量：如果是，配置所有通道输出为标称值y2或y3等，返回步骤3进行操作；如果不是，进行第7步骤。
步骤7、测试软件将所有通道的测量结果汇总显示在人机交互子界面，并存储在数据库以及测试报表中。
步骤8、测试结束后，测试软件关闭与各个仪器的通信，控制程控电源关闭电源。
Claims (7)
1.一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测量系统，其特征在于：该系统包括上位PC机（1）、通信转换模块（5）、总线连接器（6）以及被测I/O从站（7），其中，通信转换模块（5）分别与上位PC机（1）、总线连接器（6）均相互连接，总线连接器（6）与包含N个I/O模块的被测I/O从站（7）相互通信连接，且总线连接器（6）中的电源接线端子通过程控电源（4）与上位PC机（1）相连接，使上位PC机（1）控制程控电源（4）为总线连接器（6）供电，并同时为通信转换模块（5）及被测I/O从站（7）供电；与上位PC机（1）相互连接的可在线控制的测试测量仪表（2）还通过I/O信号接线盒（3）与被测I/O从站（7）进行相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测量系统，其特征在于：所述的通信转换模块（5）包括MCU处理芯片、RS485信号双向接收/发送芯片和RS232串口/网口接插件与收发芯片，其中，所述的RS232串口/网口接插件与收发芯片用于通信转换模块（5）与上位PC机（1）相互通信；所述的RS485信号双向接收/发送芯片用于与总线连接器（6）中的接插件相连接，并实现通信转换模块（5）与总线连接器（6）之间的通信；所述的MCU处理芯片用于控制所述的RS485信号双向接收/发送芯片和所属的RS232串口/网口收发芯片，实现上位PC机（1）与RS485总线之间的通信报文转换。
3.根据权利要求1所述的一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测量系统，其特征在于：所述的总线连接器（6）具有一个或多个符合RS485硬件接口协议的接插件，其作为母板与被测I/O从站（7）的N个I/O模块相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测量系统，其特征在于：所述的总线连接器（6）还包括自定义接插件，其与通信转换模块（5）相连接，实现RS485总线与通信转换模块（5）的通信连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测量系统，其特征在于：所述的上位PC机（1）具有USB，或GPIB，或internet，或MXI-Express硬件接口，上位PC机（1）通过上述一种或多种硬件接口与可在线控制的测试测量仪表（2）相互通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测量系统，其特征在于：所述的I/O信号接线盒（3）包括了被测I/O从站（7）所有的输入输出信号线，对于在线控制的测试测量仪表（2）中多通道的测试测量仪表，I/O信号接线盒（3）中的信号线直接将被测I/O从站（7）连接至测试测量仪表，对于通道数目有限的仪表，I/O信号接线盒（3）将信号线连接至可在线控制的测试测量仪表（2）中的多路复用器，并通过上位PC机（1）控制多路复用器将多个信号线连接至测试测量仪表上。
7.根据权利要求1所述的一种基于Labview的RS485总线结构DCS系统I/O从站的测量系统，其特征在于：所述的可在线控制的测试测量仪表（2）包括多功能台式万用表Agilent34410、多路复用器PS1024以及NI公司的PXI信号源、PXI采集卡。
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