CN206990732U - 一种基于pxi的电缆网导通绝缘自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于PXI的电缆网导通绝缘自动测试系统，包括便携式PXI机箱组合、继电器转接组合、程控绝缘测试仪、打印机、测试电缆等。其中，便携式PXI机箱组合包含PXI嵌入式控制器、多路复用器模块、继电器驱动模块、数字万用表模块和键盘显示器组合等，继电器转接组合包含耐高压继电器板、电源模块和测试电缆转接盒等。PXI嵌入式控制器是整个自动测试系统的控制中枢，通过控制2块多路复用器模块实现导通待测点切换，并控制数字万用表模块实现电缆网无源导通测试；通过控制3块继电器驱动模块和1块多路复用器模块实现绝缘待测点切换，并控制程控绝缘测试仪实现电缆网绝缘测试功能。

Description

一种基于PXI的电缆网导通绝缘自动测试系统

技术领域

本实用新型专利涉及一种基于PXI的电缆网导通绝缘自动测试系统，采用模块化设计理念，具有工作稳定性好、测试效率高、可靠性高、可扩展性好等优点，实现了电缆网无源导通测试和绝缘测试的自动化测试，有效提高了电缆网测试的自动化测试水平和测试效率，较传统测试方法效率提高300％以上。

背景技术

电缆网出厂前、电缆装配过程中以及装配后都需要对电缆网进行无源导通测试和绝缘测试，以验证其电气性能是否合格。传统测试方法是用万用表和绝缘表直接对电缆网点对点地进行手动测试，该方法测试效率低，测量精度低，且测试过程中电缆网存在物理性破坏的风险，显然手动测试无法满足日益增长的批生产测试任务的要求。而当前市场上的电缆测试设备，要么价格十分昂贵，要么工作稳定性不佳，难以满足电缆网批生产测试的要求。为解决以上问题，本实用新型专利提出了一种基于PXI的电缆网导通绝缘自动测试系统。

PXI是一种基于PC的开发平台，PXI结合了PCI/PCI Express的电气总线特性与CompactPCI的模块化及Eurocard机械封装的特性，并增加了专门的同步总线和主要软件特性，具有高灵活性、高性能、低价位等优点，广泛应用于工业自动化制造和机械监控测试、军事国防与航空航天、汽车和工业测试、嵌入式系统等多种领域。PXI系统主要由PXI机箱、控制器、模块化I/O、软件四部分组成。PXI机箱具有坚固可靠的机械结构，提供多个I/O模块插槽，支持多种灵活的模块化硬件，比如信号发生器、开关模块、信号采集模块、仪器仪表模块等，此外，PXI机箱优化了电源设计、散热设计等确保了整机性能及稳定性。PXI嵌入式控制器集成处理器、硬盘驱动器、内存、以太网、GPIB、USB以及其它外围I/O设备，通常预装Windows操作系统，利用计算机技术，实现与各模块的通讯和控制。PXI软件采用可视化编程软件Labview进行积木搭接式编程，利用内建的数学和信号处理函数建立图形化的虚拟仪器面板，实现对仪器的控制、数据采集、数据测量和分析以及测量结果显示等功能。

实用新型内容

为解决传统电缆网手动测试测试效率低的矛盾，本实用新型专利提出了一种模块化设计、工作稳定性好、测试效率高、自动化程度高的基于PXI的电缆网导通绝缘自动测试系统。

本实用新型专利的技术解决方案如下所述：

该电缆网导通绝缘自动测试系统采用模块化设计，包括便携式PXI机箱组合1、继电器转接组合13、程控绝缘测试仪8、测试电缆12、打印机4等，其中，PXI机箱组合1包含PXI嵌入式控制器3、3个多路复用器模块PXIe-2575—5、3个继电器驱动模块PXI-2567—6、数字万用表模块PXI-4072—7和键盘显示器组合2等模块，继电器转接组合13包含耐高压继电器板9、电源模块10和测试电缆转接盒11等。

键盘显示器组合2：是测试操作人员和PXI嵌入式控制器3的交互界面，与PXI嵌入式控制器3连接，可实现测控指令发控、测试数据显示等功能；

PXI嵌入式控制器3：是本实用新型自动测试系统的控制中枢，通过PXI总线与多路复用器模块PXIe-2575—5、继电器驱动模块PXI-2567—6和数字万用表模块PXI-4072—7通信，通过RS432串行总线与程控绝缘测试仪8通信，通过WALN网线与打印机4通信。

多路复用器模块PXIe-2575—5：是具有196路1线通道的多路复用器继电器开关，其中2块多路复用器模块5与PXI嵌入式控制器3和测试电缆转接盒11连接，通过接收PXI嵌入式控制器3的控制指令，可实现无源导通测试中切换待测点的功能；另一块多路复用器模块5与PXI嵌入式控制器3、耐高压继电器板9和电源模块10连接，通过接收PXI嵌入式控制器3的控制指令，可选择并驱动单个耐高压继电器，从而实现绝缘测试中选择切换待测点的功能。

继电器驱动模块PXI-2567—6：是一种64通道外部继电器驱动模块，与PXI嵌入式控制器3、耐高压继电器板9和电源模块10连接，通过接收PXI嵌入式控制器3的控制指令，可选择并驱动多个耐高压继电器，从而实现绝缘测试中选择并短接多个待测点的功能。

耐高压继电器板9：最高耐压1000VDC，与电源模块10和测试电缆转接盒11连接，实现绝缘测试中待测点的选择切换的功能；

电源模块10：与耐高压继电器板9连接，为耐高压继电器提供24V驱动电压；

数字万用表模块PXI-4072—7：与PXI嵌入式控制器3和测试电缆转接盒11连接，通过接收PXI嵌入式控制器3的控制指令，可实现无源导通测试和测试数据传输等功能；

程控绝缘测试仪8：与PXI嵌入式控制器3和测试电缆转接盒11连接，通过接收PXI嵌入式控制器3的控制指令，可实现施加直流高压、绝缘测试和测试数据传输等功能；

测试电缆转接盒11：与数字万用表模块PXI-4072—7、程控绝缘测试仪8、耐高压继电器板9、测试电缆12等连接，主要完成PXI测试控制信号与电缆网待测信号之间的转换；

打印机4：与PXI嵌入式控制器3连接，完成测试数据导出打印功能。

本实用新型的测试软件才采用可视化编程软件Labview进行积木搭接式编程模式，利用内建的数学和信号处理子函数建立图形化的虚拟仪器面板，实现电缆网无源导通自动测试和绝缘自动测试的功能。

该实用新型具备无源导通自动测试功能，其实现方法为PXI嵌入式控制器3控制两个多路复用器模块PXIe-2575—5完成导通测试中一对待测点的选择切换，再控制数字万用表模块PXI-4072—7测量导通电阻并将单次测量值返回PXI嵌入式控制器3存储处理。

该实用新型具备绝缘自动测试功能，其控制策略为单点对多点间绝缘测试，即：如果对N个点进行绝缘测试，将N-1个待测点短接(不包括第i个待测点)，与未短接点(第i个待测点)进行绝缘测试，i从1变化到N-1，只需通过N-1次绝缘测试即可实现任意两点之间的绝缘测试。具体实现方法为PXI嵌入式控制器3控制继电器驱动模块PXI-2567—6驱动耐高压继电器板9选通N-1个耐高压继电器，实现短接N-1个待测点(不包括第i个待测点)的目的；同时，PXI嵌入式控制器3控制多路复用器模块PXIe-2575—5驱动耐高压继电器板9选通第i个耐高压继电器，实现选择第i个待测点的目的；再控制程控绝缘测试仪8实现待测点施加直流高压、绝缘测试，并将单次测量结果返回PXI嵌入式控制器3存储处理。

本实用新型专利与现有技术相比的优点在于：本实用新型专利基于PXI平台开发设计，采用模块化设计理念，具有开发周期短、工作稳定性好，可靠性高、可扩展性好等优点；软件编程采用可视化Labview进行积木搭接式编程模式，编程开发简单，调试便捷；绝缘测试控制策略为单点对多点间绝缘测试，大大缩短了测试时间，提高测试效率。实现了电缆网无源导通测试和绝缘测试的自动化测试，有效提高了电缆网测试的自动化测试水平和测试效率，较传统测试方法效率提高300％以上。

附图说明

图1为本实用新型专利的自动测试系统结构组成及连接图；

图2为本实用新型专利的无源导通测试的原理示意图；

图3为本实用新型专利的绝缘测试的原理示意图；

图4为本实用新型的绝缘测试的软件实现流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型专利的具体实施方案，下面结合附图对本实用新型专利的技术方案进行详细完整地论述。

如图1所示，本实用新型专利采用模块化设计方案，包括便携式PXI机箱组合、继电器转接组合、程控绝缘测试仪、测试电缆、打印机等，其中，PXI机箱组合包含PXI嵌入式控制器、3个多路复用器模块PXIe-2575、3个继电器驱动模块PXI-2567、数字万用表模块PXI-4072和键盘显示器组合等模块，继电器转接组合包含耐高压继电器板、电源模块和测试电缆转接盒等。

键盘显示器组合：是测试操作人员和PXI嵌入式控制器的交互界面，与PXI嵌入式控制器连接，可实现测控指令发控、测试数据显示等功能；

PXI嵌入式控制器：是本实用新型自动测试系统的控制中枢，通过PXI总线与多路复用器模块PXIe-2575、继电器驱动模块PXI-2567和数字万用表模块PXI-4072通信，通过RS432串行总线与程控绝缘测试仪通信，通过WALN网线与打印机通信。

多路复用器模块PXIe-2575：是具有196路1线通道的多路复用器继电器开关，其中2块多路复用器模块与PXI嵌入式控制器和测试电缆转接盒连接，通过接收PXI嵌入式控制器的控制指令，可实现无源导通测试中切换待测点的功能；另一块多路复用器模块与PXI嵌入式控制器、耐高压继电器板和电源模块连接，通过接收PXI嵌入式控制器的控制指令，可选择并驱动单个耐高压继电器，从而实现绝缘测试中选择切换待测点的功能。

继电器驱动模块PXI-2567：是一种64通道外部继电器驱动模块，与PXI嵌入式控制器、耐高压继电器板和电源模块连接，通过接收PXI嵌入式控制器的控制指令，可选择并驱动多个耐高压继电器，从而实现绝缘测试中选择并短接多个待测点的功能。

耐高压继电器板：最高耐压1000VDC，与电源模块和测试电缆转接盒连接，实现绝缘测试中待测点的选择切换的功能；

电源模块：与耐高压继电器板连接，为耐高压继电器提供24V驱动电压；

数字万用表模块PXI-4072：与PXI嵌入式控制器和测试电缆转接盒连接，通过接收PXI嵌入式控制器的控制指令，可实现无源导通测试和测试数据传输等功能；

程控绝缘测试仪：与PXI嵌入式控制器和测试电缆转接盒连接，通过接收PXI嵌入式控制器的控制指令，可实现施加直流高压、绝缘测试和测试数据传输等功能；

测试电缆转接盒：与数字万用表模块PXI-4072、程控绝缘测试仪、耐高压继电器板、测试电缆等连接，主要完成PXI测试控制信号与电缆网待测信号之间的转换；

打印机：与PXI嵌入式控制器连接，完成测试数据导出打印功能。

如图2所示，给出了无源导通测试的具体实现方法。

图2-(B)给出了多路复用器PXIe-2575与待测点、测试仪表的连接示意图，多路复用器模块PXIe-2575的COM端连接到数字万用表模块PXI-4072的“+”端或“-”端，输出端分别通过测试电缆转接盒与电缆待测点一一连接。

图2-(A)给出了无源导通测试硬件结构原理图，PXI嵌入式控制器控制两个多路复用器模块PXIe-2575完成导通测试中一对待测点的选择切换，再控制数字万用表模块PXI-4072测量导通电阻并将单次测量值返回PXI嵌入式控制器存储处理。

如图3、4所示，给出了绝缘测试的具体实现方法。

其控制策略为单点对多点间绝缘测试，如果对N个点进行绝缘测试，将N-1个待测点短接(不包括第i个待测点)，与未短接点(第i个待测点)进行绝缘测试，i从1变化到N-1，只需通过N-1次绝缘测试即可实现任意两点之间的绝缘测试。

图3-(B)给出了耐高压继电器板、多路复用器PXIe-2575、继电器驱动模块PXI-2567、电源模块、待测点、程控绝缘测试仪之间的连接示意图。耐高压继电器板上的所有耐高压继电器的1引脚连接到绝缘表笔“+”端或“-”端，2引脚分别通过测试电缆转接盒与待测点一一对应连接，3引脚连接到电源模块的24VDC正向端，4引脚分别与继电器驱动模块PXI-2567或多路复用器模块PXIe-2575通道输入端，继电器驱动模块PXI-2567和多路复用器模块PXIe-2575的COM端连接到电源模块的24VDC负向端，从而构成回路。

图3-(A)给出了绝缘测试硬件结构示意图，PXI嵌入式控制器控制继电器驱动模块PXI-2567驱动耐高压继电器板选通N-1个耐高压继电器，实现N-1个待测点短接(不包括第i个待测点)的目的；同时，PXI嵌入式控制器控制多路复用器模块PXIe-2575驱动耐高压继电器板选通第i个耐高压继电器，实现选择第i个待测点的目的；再控制程控绝缘测试仪实现待测点施加直流高压、绝缘测试，并将单次测量结果返回PXI嵌入式控制器存储处理。

图4所示，给出了测试程序采用Labview编程实现绝缘测试的流程图。程序进入绝缘测试系统，先对程控绝缘测试仪进行初始化，然后再对测试程序进行初始化，然后执行绝缘测试操作，包括如下三个环节：

a)吸合继电器切换待测点：PXI嵌入式控制器控制继电器驱动模块PXI-2567同时吸合N-1个耐高压继电器，控制多路复用器模块PXIe-2575选通第i个继电器吸合第i个耐高压继电器，实现短接N-1个待测点和选择第i个待测点的目的。

b)绝缘表操作：PXI嵌入式控制器控制控制程控绝缘测试仪给待测点施加直流高压、绝缘测试，返回单次测试数据的功能；

c)关闭继电器：断开a)步骤中吸合的继电器；

循环执行a)、b)、c)步骤，测试结束，判读测试结果，最后导出并保存测试结果。

与现有技术相比，本实用新型专利基于PXI平台开发设计，采用模块化设计理念，具有开发周期短、工作稳定性好，可靠性高、可扩展性好等优点；软件编程采用可视化Labview进行积木搭接式编程模式，编程开发简单，调试便捷；绝缘测试控制策略为单点对多点间绝缘测试，大大缩短了测试时间，提高测试效率。实现了电缆网无源导通测试和绝缘测试的自动化测试，有效提高了电缆网测试的自动化测试水平和测试效率，较传统测试方法效率提高300％以上。

本实用新型专利虽为基于PXI的电缆网导通绝缘自动测试系统，但不仅仅局限于对电缆网进行无源导通测试和绝缘测试，也可以作为一种通用的导通绝缘测试平台进行其它领域的电气性能测试。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型专利构思的前提下，还可以做出若干变形和扩展改进，这些都属于本实用新型专利的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种基于PXI的电缆网导通绝缘自动测试系统，其特征在于：包括便携式PXI机箱组合(1)、继电器转接组合(13)、程控绝缘测试仪(8)、测试电缆(12)、打印机(4)，其中，PXI机箱组合(1)包含PXI嵌入式控制器(3)、3个多路复用器模块PXIe-2575(5)、3个继电器驱动模块PXI-2567(6)、数字万用表模块PXI-4072(7)和键盘显示器组合(2)模块，继电器转接组合(13)包含耐高压继电器板(9)、电源模块(10)和测试电缆转接盒(11)；

键盘显示器组合(2)：是测试操作人员和PXI嵌入式控制器(3)的交互界面，与PXI嵌入式控制器(3)连接，可实现测控指令发控、测试数据显示功能；

PXI嵌入式控制器(3)：是自动测试系统的控制中枢，通过PXI总线与多路复用器模块PXIe-2575(5)、继电器驱动模块PXI-2567(6)和数字万用表模块PXI-4072(7)通信，通过RS432串行总线与程控绝缘测试仪(8)通信，通过WLAN网线与打印机通信；

多路复用器模块PXIe-2575(5)：是具有196路1线通道的多路复用器继电器开关，其中2块多路复用器模块PXIe-2575(5)与PXI嵌入式控制器(3)和测试电缆转接盒(11)连接，通过接收PXI嵌入式控制器(3)的控制指令，可实现无源导通测试中待测点切换的功能；另一块多路复用器模块PXIe-2575(5)与PXI嵌入式控制器(3)、耐高压继电器板(9)和电源模块(10)连接，通过接收PXI嵌入式控制器(3)的控制指令，可选择并驱动单个耐高压继电器，从而实现绝缘测试中选择切换待测点的功能；

继电器驱动模块PXI-2567(6)：是一种64通道外部继电器驱动模块，与PXI嵌入式控制器(3)、耐高压继电器板(9)和电源模块(10)连接，通过接收PXI嵌入式控制器(3)的控制指令，可选择并驱动多个耐高压继电器，从而实现绝缘测试中选择并短接多个待测点的功能；

耐高压继电器板(9)：最高耐压1000VDC，与电源模块(10)和测试电缆转接盒(11)连接，实现绝缘测试中待测点的选择切换的功能；

电源模块(10)：与耐高压继电器板(9)连接，为耐高压继电器提供24V驱动电压；

数字万用表模块PXI-4072(7)：与PXI嵌入式控制器(3)和测试电缆转接盒(11)连接，通过接收PXI嵌入式控制器(3)的控制指令，可实现无源导通测试和测试数据传输功能；

程控绝缘测试仪(8)：与PXI嵌入式控制器(3)和测试电缆转接盒(11)连接，通过接收PXI嵌入式控制器(3)的控制指令，可实现施加直流高压、绝缘测试和测试数据传输功能；

测试电缆转接盒(11)：与数字万用表模块PXI-4072(7)、程控绝缘测试仪(8)、耐高压继电器板(9)、测试电缆(12)连接，主要完成PXI测试控制信号与电缆网待测信号之间的转换；

打印机(4)：与PXI嵌入式控制器(3)连接，完成测试数据导出打印功能。

2.根据权利要求1所述的基于PXI的电缆网导通绝缘自动测试系统，其特征在于：PXI嵌入式控制器(3)控制两个多路复用器模块PXIe-2575(5)完成导通测试中一对待测点的选择切换，再控制数字万用表模块PXI-4072(7)测量导通电阻并将单次测量值返回PXI嵌入式控制器(3)存储处理。

3.根据权利要求1所述的基于PXI的电缆网导通绝缘自动测试系统，其特征在于：PXI嵌入式控制器(3)控制继电器驱动模块PXI-2567(6)驱动耐高压继电器板(9)选通N-1个耐高压继电器，实现短接N-1个待测点的目的；同时，PXI嵌入式控制器(3)控制多路复用器模块PXIe-2575(5)驱动耐高压继电器板(9)选通第i个耐高压继电器，实现选择第i个待测点的目的；再控制程控绝缘测试仪(8)实现待测点施加直流高压、绝缘测试，并将单次测量结果返回PXI嵌入式控制器(3)存储处理。