技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工裝測試與PLC領(lǐng)域，尤其涉及一種用于PLC模擬量輸出模塊的高精度測試方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化的快速發(fā)展以及智能制造相關(guān)戰(zhàn)略的提出，專門應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域且占據(jù)主導(dǎo)地位的PLC變得越來越重要，其在控制規(guī)模和控制能力方面得到了逐步提高和完善。目前，大量的工業(yè)生產(chǎn)過程中會需要核心控制器產(chǎn)生模擬量控制信號，來控制被控設(shè)備，而PLC具有專門的模擬量處理功能，因此在過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛。通過多種先進(jìn)技術(shù)的融合，實現(xiàn)綜合化、網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程化的PLC控制系統(tǒng)是工業(yè)過程控制領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。為了適應(yīng)工業(yè)控制中大量模擬量控制信號輸出的需求，PLC在數(shù)據(jù)處理和模擬量處理等方面的功能不斷增強(qiáng)，使其可以廣泛應(yīng)用于模擬控制系統(tǒng)中。PLC產(chǎn)品中的模擬量輸出模塊的使用，一般是通過模擬量輸出接口來連接外部執(zhí)行器。在工控現(xiàn)場的使用中，數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性對工業(yè)控制系統(tǒng)的監(jiān)測、運行等都會帶來較大的影響，因此，控制系統(tǒng)對模擬量輸出模塊精度要求越來越高。為了避免不符合設(shè)計精度的PLC模擬量輸出模塊流入市場，需要在出廠前對模擬量輸出模塊進(jìn)行高精度、自動化的工裝測試?；诖?，設(shè)計一種用于模擬量輸出模塊的高精度工裝測試方法及系統(tǒng)，解決人工手動測試方式所存在的測試效率低下以及測試準(zhǔn)確率不高的問題，大幅提高測試精確度和測試效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試方法及系統(tǒng)，用于搭建PLC模擬量輸出模塊自動化測試系統(tǒng)，并對PLC模擬量輸出模塊進(jìn)行功能上的精度測試。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施如下技術(shù)方案：

所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試系統(tǒng)，包括：高精度模擬量采集裝置、工裝測試軟件、被測PLC模擬量輸出模塊和PLC主控系統(tǒng)。

所述高精度模擬量采集裝置包含：CPU、模擬量采集模塊、Flash芯片、信號轉(zhuǎn)換模塊、信號處理電路、接入端子和輸出模塊；所述接入端子為多個，可接入多個電流輸入，所述模擬量采集模塊包含多個模擬量采集芯片，且與所述接入端子一一對應(yīng)；所述CPU連接Flash芯片、信號轉(zhuǎn)換模塊、模擬量采集模塊和輸出模塊；所述接入端子連接信號處理電路；所述信號處理電路與各個模擬量采集芯片連接。

所述工裝測試軟件：安裝在PC機(jī)上的所述工裝測試軟件，與所述PLC主控連接，可自動化實時操作所述PLC主控系統(tǒng)連接的被測PLC模擬量輸出模塊，并與所述高精度模擬量采集裝置配合，形成閉環(huán)測試，生成測試報告。

所述工裝測試軟件包括：測試界面、通信處理模塊和模擬量輸出模塊測試邏輯。

所述模擬量輸出模塊的測試邏輯：設(shè)定需要測試的電流值，可設(shè)計4～20mA的電流值，并自動轉(zhuǎn)化為所述PLC主控系統(tǒng)可接受的模擬量碼值，通過工裝測試通信協(xié)議發(fā)送給所述PLC主控系統(tǒng)；該工裝測試軟件接收所述高精度模擬量采集裝置回采的模擬量輸出值并經(jīng)過碼值轉(zhuǎn)化，得到對應(yīng)的模擬量數(shù)字，與所述設(shè)定測試電流值比對，誤差在±1％以內(nèi)。

所述被測PLC模擬量輸出模塊是用于該PLC控制系統(tǒng)中模擬量輸出模塊，具有模擬量輸出接口，可輸出4～20mA電流。

所述PLC主控系統(tǒng)包括：PLC主控制器模塊、耦合模塊、模擬量輸出模塊、導(dǎo)軌以及其他可選擇性使用的模塊。

所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試系統(tǒng)的連接方式：所述PLC主控制器模塊通過TCP連接其耦合模塊，其耦合模塊與所述模擬量輸出模塊通過導(dǎo)軌連接；所述高精度模擬量采集裝置連接所述PLC模擬量輸出模塊；所述工裝測試軟件安裝在PC機(jī)上，通過TCP連接所述PLC主控制器模塊；所述工裝測試軟件通過TCP連接所述高精度模擬量采集裝置。

所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試方法：

步驟1、所述工裝測試軟件根據(jù)被測對象下發(fā)相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)到所述PLC主控系統(tǒng)；

步驟2、所述PLC主控系統(tǒng)控制其被測模擬量輸出模塊輸出設(shè)定的模擬量輸出信號；

步驟3、所述高精度模擬量采集裝置采集該模擬量輸出模塊的輸出信號，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后回傳給所述工裝測試軟件；

步驟4、所述工裝測試軟件根據(jù)回傳數(shù)據(jù)與步驟1中所述下發(fā)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得到測試分析結(jié)果。

所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試方法及系統(tǒng)發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試方法及系統(tǒng)能夠提供自動化的測試過程，閉環(huán)測試，測試過程無需人工單獨設(shè)置輸入輸出的電流值，無需人工計算；

所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試方法及系統(tǒng)可以提供高精度、準(zhǔn)確的測試結(jié)果；

所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試方法及系統(tǒng)可同時測試8個模擬量輸出模塊，大大提高測試效率。

附圖說明

所述圖1是所述高精度模擬量采集裝置結(jié)構(gòu)圖；

所述圖2是所述被測PLC模擬量輸出模塊測試連接圖；

所述圖3是所述工裝測試軟件模擬量輸出模塊測試邏輯處理流程圖；

所述圖4是所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試方法及系統(tǒng)工作流程圖。

具體實施方式

1.所述高精度模擬量采集裝置說明：

所述高精度模擬量采集裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

所述高精度模擬量采集裝置包含：

CPU、模擬量采集模塊、Flash芯片、信號轉(zhuǎn)換模塊、信號處理電路、接入端子和輸出模塊；所述接入端子為多個，可接入多個電流輸入，所述模擬量采集模塊包含多個模擬量采集芯片，且與所述接入端子一一對應(yīng)；所述CPU連接Flash芯片、信號轉(zhuǎn)換模塊、模擬量采集模塊和輸出模塊；所述接入端子連接信號處理電路；所述信號處理電路與各個模擬量采集芯片連接。

所述高精度模擬量采集裝置內(nèi)部連接方式是：

所述CPU模塊連接模擬量采集模塊；所述模擬量采集模塊包括8個模擬量采集芯片；所述模擬量采集芯片與信號處理電路連接；所述信號處理電路連接8個接入端子，所述接入端子可以接入4～20mA電流，所述信號處理模塊采用高速線性光耦電路，通過該高速線性光耦電路的采樣電阻得到高精度的PLC輸入電流值；所述CPU模塊連接信號轉(zhuǎn)換模塊；所述信號轉(zhuǎn)換模塊為A/D轉(zhuǎn)換模塊，用來將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；所述CPU連接Flash芯片；所述Flash芯片用于存儲固件程序；所述CPU模塊連接輸出模塊；所述輸出模塊為COM接口和網(wǎng)絡(luò)接口；所述輸出模塊將數(shù)字信號輸出到該工裝測試軟件所在主機(jī)。

2.所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試系統(tǒng)說明：

所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試系統(tǒng)連接方式如圖2所示。

所示測試系統(tǒng)說明如下：

(1)測試對象：所述被測PLC模擬量輸出模塊；

所述被測PLC模擬量輸出模塊是用于所述PLC主控系統(tǒng)中模擬量輸出模塊，具有模擬量輸出接口，可輸出4～20mA電流；

(2)測試環(huán)境：所述PLC主控系統(tǒng)；

所述PLC主控系統(tǒng)包括：PLC主控制器模塊、耦合模塊、模擬量輸出模塊、導(dǎo)軌以及其他可選擇性使用的模塊；

(3)所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試系統(tǒng)連接方式：

所述PLC主控系統(tǒng)的主控制器模塊通過總線連接其耦合模塊；

所述耦合模塊與所述被控PLC模擬量輸出模塊通過導(dǎo)軌連接；

所述工裝測試軟件安裝在PC機(jī)上，通過TCP網(wǎng)絡(luò)與所述PLC主控系統(tǒng)的主控制器模塊連接；

所述工裝測試軟件通過與所述主控制器的通信協(xié)議，可以實時寫入所述主控制器數(shù)據(jù)，并輸出到所述連接的被測PLC模擬量輸出模塊；

所述高精度模擬量采集裝置通過網(wǎng)線與安裝了所述工裝測試軟件的PC機(jī)連接；

所述工裝測試軟件通過TCP網(wǎng)絡(luò)連接所述高精度模擬量采集裝置；

所述高精度模擬量采集裝置的接入端子連接所述被測PLC模擬量輸出模塊的輸出通道。3.所述工裝測試軟件：

所述工裝測試軟件包括：測試界面、通信處理模塊和模擬量輸出模塊測試邏輯。

所述工裝測試軟件模擬量輸出模塊測試邏輯處理流程圖如圖3，對其邏輯處理流程說明如下：

a：所示工裝測試軟件確定通信連接，建立兩個TCP通信連接：一個連接所述PLC主控系統(tǒng)的主控制器，另一個連接所述高精度模擬量輸出自動測試裝置；

b：啟動所述工裝測試軟件中的模擬量輸出測試回采線程；

c：將模擬量輸出模塊測試選擇為測試項；

d：設(shè)定需要測試的電流值，可設(shè)計4～20mA的電流值；

e：電流值轉(zhuǎn)換：軟件將d中所述設(shè)定的電流值自動轉(zhuǎn)化為所述PLC主控系統(tǒng)可接受的模擬量碼值；

f：發(fā)送設(shè)定值到所述PLC主控系統(tǒng)：通過所述工裝測試通信協(xié)議發(fā)送給PLC主控系統(tǒng)，并設(shè)定測試標(biāo)志；

g：b中所述模擬量輸出測試回采線程接收所述高精度模擬量采集裝置回采的模擬量輸出值；

h：對所述高精度模擬量采集裝置采集到的模擬量輸出值進(jìn)行碼值轉(zhuǎn)化，得到對應(yīng)的模擬量數(shù)字；

i：比照d中所述設(shè)定的測試電流值，計算測試結(jié)果誤差在±1％以內(nèi)。

4.所述模擬量輸出模塊測試步驟：

所述一種高精度PLC模擬量輸出模塊工裝測試方法及系統(tǒng)工作流程圖如圖4所示。

按照所述測試連接方式將設(shè)備連接好,從安裝了所述工裝測試軟件的PC機(jī)上打開所述“工裝測試軟件”程序，選擇“模擬量輸出模塊測試”項，對被測PLC模擬量輸出模塊進(jìn)行測試：

步驟1，在所述工裝測試軟件中選擇模擬量輸出測試，則系統(tǒng)自動下發(fā)測試數(shù)據(jù)到所述PLC主控系統(tǒng)；測試數(shù)據(jù)包括：4mA、8mA、12mA、16mA和20mA的電流值；

步驟2，所述PLC主控系統(tǒng)控制其模擬量輸出模塊輸出設(shè)定模擬量對應(yīng)的電流值；

步驟3，所述高精度模擬量采集裝置采集所述被測PLC模擬量輸出模塊的輸出電流；該電流信號經(jīng)過隔離電路和信號轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)成數(shù)字信號輸出；

步驟4，所述工裝測試軟件接收步驟3中所述數(shù)字信號輸出，根據(jù)回傳數(shù)據(jù)與下載測試程序數(shù)據(jù)比較，得到測試分析結(jié)果。

5.所述模擬量輸出模塊測試過程和結(jié)果處理：

按照所述測試連接方式將設(shè)備連接好,從安裝了所述工裝測試軟件的PC機(jī)上打開所述“工裝測試軟件”程序，選擇“模擬量輸出模塊測試”項，其測試程序和測試數(shù)據(jù)為系統(tǒng)預(yù)置，點擊“測試”對該模塊進(jìn)行檢驗；

所述測試項包括：

通過所述工裝測試軟件設(shè)置所述PLC主控系統(tǒng)的8路模擬量輸出模塊輸出模擬量電流分別為4mA、8mA、12mA、20mA的碼值，輸出碼值變量到所述PLC主控系統(tǒng)；所述PLC主控系統(tǒng)將碼值輸出到所述被測PLC模擬量輸出模塊；所述模擬量輸出模塊接收碼值并輸出對應(yīng)的電流值；所述高精度模擬量采集裝置啟動接收信號，采集模擬量輸入，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，生成輸出碼值，將該碼值上傳到所述工裝測試軟件；所述工裝測試軟件根據(jù)其碼值映射表計算出測試的電流值，并自動與設(shè)定電流值比較，通過多次自動測試，得到高精度的測試結(jié)果，誤差在±0.1％內(nèi)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的范圍內(nèi)，能夠輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。