CN114035025A - 一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置及测试方法。便携式电站仪控***板卡自动测试装置包括机箱、电源模块、通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块、数据采集模块、测试夹具及主控制器，主控制器通过USB端口与通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块及数据采集模块通信连接，可编程测试校准信号源用于向被测板卡提供测试激励信号或校准信号。本发明采用模块化和高集成度的体系结构，提高了测试装置的可扩展性、便携性以及自动化程度；能大幅度提升仪控***板卡现场测试能力和测试及校准效率，并能在第一现场处理电路板卡问题，提高电站的运行率，减少停机损失；功能完善，使用便捷，测试可靠性高，使用寿命长。

Description

一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及板卡测试技术领域，特别是一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置及测试方法。

背景技术

电路板卡是组成电站仪控***的核心部件，电站运行过程中，板卡可能存在复测和校准需求。一般电站现场设备都是在施工阶段吊装安装到现场，大型测试设备很难在施工结束后再运输进仪控厂房内。另外，电站维护人员并非电路板卡的研发人员，不具备手动测试和校准电路板卡的能力，往往需要将电路板卡拆卸送回原厂分析、定位问题以及校准电路板卡参数。

电站仪控***板卡测试具有高可靠性、高测试覆盖率要求，由于手动测试人为因素问题多，工作效率低，易出错，维护成本高，返厂排查和校准周期长等问题，亟需设计一种便携式的仪控***板卡自动测试装置。现有技术中，在一般工业控制领域，板卡自动测试装置已有一些类似产品，但是基于电站仪控***板卡的自动测试装置尚处于研发初始阶段，具有功能不够完善、使用不够便捷、测试可靠性低等缺陷，无法大规模推广应用。

发明内容

本发明的主要目的是克服现有技术的缺点，提供一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置及测试方法，提高了测试装置的可扩展性、便携性以及自动化程度，能大幅度提升仪控***板卡现场测试能力和测试及校准效率，并能在第一现场处理电路板卡问题，提高电站的运行率，减少停机损失；功能完善，使用便捷，测试可靠性高，易于推广。

本发明采用如下技术方案：

一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置，包括有机箱、电源模块、通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块、数据采集模块、测试夹具及主控制器；测试夹具用于固定被测板卡，提供探针和接口与被测板卡测试点连接；主控制器通过USB端口与通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块及数据采集模块通信连接，通信模块连接于主控制器与测试夹具之间，用于实现主控制器与测试夹具之间的信息交互；可编程测试校准信号源各信号输出通道与继电器模块各通道连接，继电器模块各通道通过测试夹具与被测板卡的测试点电连接；可编程测试校准信号源用于向被测板卡提供测试激励信号或校准信号；数据采集模块与测试夹具电连接，用于采集被测板卡的测试信号反馈至主控制器；继电器模块通过通道切换实现可编程测试校准信号源与被测板卡之间各通道的连接，用于将测试激励信号或校准信号引入被测板卡；主控制器用于发送指令控制可编程测试校准信号源产生测试激励信号或校准信号，控制继电器模块实现通道自动切换，控制数据采集模块采集测试信号，并得出测试结果或对被测板卡进行校准。

进一步地，所述测试夹具包括母夹具和子夹具，母夹具固定设置于机箱上，子夹具与母夹具通过相互配合的插接口可拆卸连接，所述接口及探针设置于子夹具上。

进一步地，所述通信模块采用SPI通信模块，所述主控制器通过USB端口与通信模块连接。

进一步地，所述可编程测试校准信号源采用数字源表。

进一步地，所述继电器模块包括一级矩阵继电器及与一级矩阵继电器相级联的二级固态继电器模块。

进一步地，所述电源模块包括电源分配器、开关电源和UPS电源，开关电源输入端连接电源分配器输出端，输出端连接测试夹具，用于为测试夹具供电并提供电源监控保护，UPS电源用于为自动测试装置提供不间断的电源供给。

进一步地，所述主控制器采用PC机。

进一步地，所述主控制器内置有测试功能模块及校准功能模块，测试功能模块用于输出控制信号控制板卡测试工作过程，校准功能模块用于输出控制信号控制板卡校准工作过程。

进一步地，所述电源模块、通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块、数据采集模块及测试夹具集成设置于机箱内，各模块的操作按钮及连接接口引出至机箱外，测试夹具外露设置。

一种基于上述的便携式电站仪控***板卡自动测试装置的电站仪控***板卡自动测试方法，包括以下步骤：

步骤1，将被测板卡安装于测试夹具上，使测试点与测试夹具的接口及探针对应连接；

步骤2，启动自动测试装置，主控制器发送测试或校准指令，通过USB端口与通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块、数据采集模块及被测板卡通信，控制可编程测试校准信号源产生测试激励信号或校准信号，控制继电器模块使对应通道导通，被测板卡测试点受测试激励信号作用产生反馈测试信号，数据采集模块采集被测板卡的反馈测试信号回传至主控制器；

步骤3，主控制器接收测试数据，进行数据比对，得出测试结果，或根据测试数据对被测板卡进行校准。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

第一，本发明的便携式电站仪控***板卡自动测试装置，结构简单，采用模块化和高集成度的体系结构，提高了测试装置的可扩展性、便携性以及自动化程度；使用时，监督人员检查装置输出的测试结果即可，可大大减少人为因素导致的误差问题，提高测试可靠性；同时能大幅度提升仪控***板卡现场测试能力和测试及校准效率，并能在第一现场处理电路板卡问题，无需返回原厂处理，省去了费时数周的返厂流程和一系列电站内审批手续，提高电站的运行率，减少停机损失；功能完善，使用便捷，测试可靠性高，易于推广使用。

第二，测试夹具采用子、母组合夹具的设计，可以避免连接器大量插拔的损耗，长期使用只需更换子夹具，可延长装置使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例1的便携式电站仪控***板卡自动测试装置的电气原理框图；

图2是本发明实施例1的便携式电站仪控***板卡自动测试装置的电气原理接线图；

图3是本发明实施例1的便携式电站仪控***板卡自动测试装置的机箱内部结构示意图；

图4是本发明实施例1的便携式电站仪控***板卡自动测试装置的部分结构立体图，图中示出了母夹具结构；

图5是本发明实施例1的子夹具的立体结构示意图。

图中：1.机箱，2.母夹具，3.子夹具，4.插接口，5.接口。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

实施例1

参照图1至图5，本发明的一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置，包括有机箱1、电源模块、通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块、数据采集模块、测试夹具及主控制器。主控制器通过USB端口与通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块及数据采集模块通信连接，通信模块连接于主控制器与测试夹具之间，用于实现主控制器与测试夹具之间的信息交互；可编程测试校准信号源各信号输出通道与继电器模块各通道连接，继电器模块各通道通过测试夹具与被测板卡的测试点电连接，数据采集模块与测试夹具电连接。电源模块、通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块、数据采集模块及测试夹具集成设置于机箱1内，各模块的操作按钮及连接接口引出至机箱1外，测试夹具外露设置。

测试夹具用于固定被测板卡，提供探针和接口5与被测板卡测试点连接，探针覆盖板卡上所有电子元器件电气性能参数测试点，接口5用于连接板卡接口，依据接口协议与被测板卡通信，以对板卡的功能和性能进行测试。测试夹具用印制电路板代替散线，相比传统的散线接线方式，极大优化了连接性能。测试夹具包括母夹具2和子夹具3，母夹具2固定设置于机箱1上，子夹具3与母夹具2通过相互配合的插接口4可拆卸连接，所述接口5及探针设置于子夹具3上。子母组合夹具的设计，可以避免连接器大量插拔的损耗，长期使用只需更换子夹具3。

机箱1采用400*300*200mm钣金箱体，安全稳定，抗干扰，便于维护。主控制器采用PC机。通信模块采用SPI通信模块，具体采用NI USB-8451I2C/SPI。主控制器通过USB端口与通信模块连接。可编程测试校准信号源采用keithley 2450数字源表，用于向被测板卡提供测试激励信号或校准信号。数据采集模块采用keithley 2450数字源表的采集模块，用于采集被测板卡的测试信号反馈至主控制器。继电器模块为程控继电器模块，采用NI USB-6525，包括一级矩阵继电器及与一级矩阵继电器相级联的二级固态继电器模块。继电器模块通过通道切换实现可编程测试校准信号源与被测板卡之间各通道的连接，用于将测试激励信号或校准信号引入被测板卡。电源模块包括电源分配器、开关电源和UPS电源。电源分配器输出为主控制器、通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块、数据采集模块及开关电源供电。开关电源输出端连接测试夹具，用于为测试夹具供电并提供电源监控保护，包括短路、过负载、过电压保护。UPS电源用于为自动测试装置提供不间断的电源供给，防止在外部市电失去时，丢失正在测试的数据以及可能的对装置本身或被测板卡的损坏。

主控制器内置有测试功能模块及校准功能模块，通过软件程序实现。测试功能模块用于输出控制信号控制板卡测试工作过程，校准功能模块用于输出控制信号控制板卡校准工作过程。主控制器用于发送指令控制可编程测试校准信号源产生测试激励信号或校准信号，控制继电器模块实现通道自动切换，控制数据采集模块采集测试信号，并得出测试结果或对被测板卡进行校准。主控制器还用于实现供电回路的控制。

参照图1至图5，基于本发明上述的便携式电站仪控***板卡自动测试装置的电站仪控***板卡自动测试方法，包括以下步骤：

步骤1，将被测板卡安装于测试夹具上，使测试点与测试夹具的接口及探针对应连接；

步骤2，启动自动测试装置，主控制器发送测试或校准指令，通过USB端口与通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块、数据采集模块及被测板卡通信，控制可编程测试校准信号源产生测试激励信号或校准信号，控制继电器模块使对应通道导通，被测板卡测试点受测试激励信号作用产生反馈测试信号，数据采集模块采集被测板卡的反馈测试信号回传至主控制器；

步骤3，主控制器接收测试数据，进行数据比对，得出测试结果，在主控制器上显示，或根据测试数据对被测板卡进行校准。

使用本发明的便携式电站仪控***板卡自动测试装置进行电站仪控***板卡测试，可在三分钟内测试完毕。而现有技术中，一块板卡人工手动测试平均需要半小时，且须一人测试，另外一人监督。可大幅度提高测试效率。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：测试夹具包括母夹具和子夹具，母夹具固定设置于机箱上，子夹具与母夹具通过相互配合的插接口可拆卸连接，所述接口设置于子夹具上，探针设置于母夹具上，子夹具上开设有可供探针通过的通孔。

上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置，其特征在于，包括有机箱、电源模块、通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块、数据采集模块、测试夹具及主控制器；测试夹具用于固定被测板卡，提供探针和接口与被测板卡测试点连接；主控制器通过USB端口与通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块及数据采集模块通信连接，通信模块连接于主控制器与测试夹具之间，用于实现主控制器与测试夹具之间的信息交互；可编程测试校准信号源各信号输出通道与继电器模块各通道连接，继电器模块各通道通过测试夹具与被测板卡的测试点电连接；可编程测试校准信号源用于向被测板卡提供测试激励信号或校准信号；数据采集模块与测试夹具电连接，用于采集被测板卡的测试信号反馈至主控制器；继电器模块通过通道切换实现可编程测试校准信号源与被测板卡之间各通道的连接，用于将测试激励信号或校准信号引入被测板卡；主控制器用于发送指令控制可编程测试校准信号源产生测试激励信号或校准信号，控制继电器模块实现通道自动切换，控制数据采集模块采集测试信号，并得出测试结果或对被测板卡进行校准。

2.如权利要求1所述的一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置，其特征在于，所述测试夹具包括母夹具和子夹具，母夹具固定设置于机箱上，子夹具与母夹具通过相互配合的插接口可拆卸连接，所述接口及探针设置于子夹具上。

3.如权利要求1所述的一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置，其特征在于，所述通信模块采用SPI通信模块，所述主控制器通过USB端口与通信模块连接。

4.如权利要求1所述的一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置，其特征在于：所述可编程测试校准信号源采用数字源表。

5.如权利要求1所述的一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置，其特征在于，所述继电器模块包括一级矩阵继电器及与一级矩阵继电器相级联的二级固态继电器模块。

6.如权利要求1所述的一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置，其特征在于，所述电源模块包括电源分配器、开关电源和UPS电源，开关电源输入端连接电源分配器输出端，输出端连接测试夹具，用于为测试夹具供电并提供电源监控保护，UPS电源用于为自动测试装置提供不间断的电源供给。

7.如权利要求1所述的一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置，其特征在于，所述主控制器采用PC机。

8.如权利要求1所述的一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置，其特征在于，所述主控制器内置有测试功能模块及校准功能模块，测试功能模块用于输出控制信号控制板卡测试工作过程，校准功能模块用于输出控制信号控制板卡校准工作过程。

9.如权利要求1所述的一种便携式电站仪控***板卡自动测试装置，其特征在于，所述电源模块、通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块、数据采集模块及测试夹具集成设置于机箱内，各模块的操作按钮及连接接口引出至机箱外，测试夹具外露设置。

10.一种基于权利要求1至9任一所述的便携式电站仪控***板卡自动测试装置的电站仪控***板卡自动测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将被测板卡安装于测试夹具上，使测试点与测试夹具的接口及探针对应连接；

步骤2，启动自动测试装置，主控制器发送测试或校准指令，通过USB端口与通信模块、可编程测试校准信号源、继电器模块、数据采集模块及被测板卡通信，控制可编程测试校准信号源产生测试激励信号或校准信号，控制继电器模块使对应通道导通，被测板卡测试点受测试激励信号作用产生反馈测试信号，数据采集模块采集被测板卡的反馈测试信号回传至主控制器；

步骤3，主控制器接收测试数据，进行数据比对，得出测试结果，或根据测试数据对被测板卡进行校准。

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