一种基于安全仪表的模拟量自动检验系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种基于安全仪表的模拟量自动检验系统包括：主控计算机、数字�？�、可编程电阻、绝缘耐压测试仪、示波器、可编程直流电源、可编程数字万用表、信号发生器、信号调理箱和夹具；所述主控计算机、所述数字模块、所述可编程电阻、所述绝缘耐压测试仪、所述示波器、所述可编程直流电源、所述可编程数字万用表和所述信号发生器均与所述信号调理箱相连，所述信号调理箱与所述夹具通过柔性电缆连接。本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统采用�？榛峁梗奖悴鹦�、能够扩展量测范围，适应于不同的场合；检验标准客观统一，可实现实时数据采集、处理、显示、记录回放；减少了人为的不可控因素，自动化使制造品质得到更加可靠的保障。
【专利说明】一种基于安全仪表的模拟量自动检验系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检验系统，特别是涉及一种基于安全仪表的模拟量自动检验系 统。
【背景技术】
[0002] 随着自动化技术的不断发展，大大提高了安全仪表性能测试的准确度和信息传输 的实时性，降低了人工的劳动强度，有效地保证了安全仪表的正常运行，在很大程度上避免 了安全事故的发生。同时，安全自动化技术，如安全检测与监控系统、安全控制系统、安全总 线、分布式操作等技术的应用，为生产过程提供了进一步的安全保障。应用于自控系统、煤 矿生产、石油天然气行业的安全仪表维护着整个自动化系统的稳定安全运行。因此，对于安 全仪表的生产制造过程，有着非常严格的要求。这就需要对安全仪表本身的安全性能做到 100 %的检测。
[0003] 然而传统的仪器仪表制造公司生产自动化水平都不高，通常会采用大量的人工检 验方式。而人工检验存在以下的缺陷：
[0004] (1)检验耗时、效率低下；
[0005] (2)检验人员长时间进行检验会导致眼睛疲劳，使得判断标准可能前后不一致；
[0006] (3)检验结果由个检验人员根据自身的经验来决定，缺乏客观性。
[0007] 近十多年来，国际上仪器仪表的发展极为迅速，其主要趋势是：（1)数字技术的出 现使得模拟仪器仪表的精度、分辨率与检验速度提高了几个数量级，为实现检验自动化打 下了良好的基�。�(2)计算机的引入，使仪器仪表的功能发生了质的变化，从个别参量的检 验转变成检验整个系统的特征参量，从单纯的接收、显示转变为控制、分析、处理、计算与显 示输出，从用单个仪器进行测量转变成用测量系统进行测量；（3)计算机技术在仪器仪表 中的进一步渗透，使电子仪器在传统的时域与频域之外，又出现了数据域检验；(4)仪器仪 表与测量科学技术的突破性进展又使得仪器仪表智能化程度得到进一步提高。
[0008] 特别地，对于安全类相关的仪表，客户对仪表的制造品质要求不断提高。随着国内 劳动力成本的攀升，制造检验自动化已经势在必行。这是因为检验自动化具有以下优点：
[0009] (1)检验效率极大的提商，平均每个检验人员的生广率提升一倍以上；
[0010] (2)由于采用机械人代替操作工，使操作工远离高电压、大电流、爆破等危险检验 设备，操作安全性得到提高；
[0011] (3)检验数据实现信息化管理，工厂生产的产品可以被追溯，元器件的品质管理得 到有效监控；
[0012] (4)减少了人为的不可控因素，自动化使制造品质得到更加可靠的保障；
[0013] (5)带动了自动化配套行业的进步，提升自动化水平。
[0014] 因此，构建一种基于安全仪表的模拟量自动检验系统成为当前发展的一个热点课 题。
【发明内容】
[0015] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于安全仪表的模拟 量自动检验系统，能够对安全仪表进行绝缘性能、产品转换精度、纹波、带负载能力、功耗、 指示灯、数字通信等方面的测试，且测试结果准确，测试效率高。
[0016] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于安全仪表的模拟量自动检 验系统，至少包括：主控计算机、数字模块、可编程电阻、绝缘耐压测试仪、示波器、可编程直 流电源、可编程数字万用表、信号发生器、信号调理箱和夹具；所述主控计算机、所述数字模 块、所述可编程电阻、所述绝缘耐压测试仪、所述示波器、所述可编程直流电源、所述可编程 数字万用表和所述信号发生器均与所述信号调理箱相连，所述信号调理箱与所述夹具通过 柔性电缆连接；所述主控计算机用于运行测试软件和存储测试数据，并且对整个检验系统 进行控制；所述数字模块用于控制所述信号调理箱的继电器的切换通道；所述可编程电阻 用于提供2路以上可编程电阻通道；所述绝缘耐压测试仪用于对被测试对象进行绝缘耐压 测试；所述示波器用于输出被测试对象的纹波和数字输出波形；所述可编程直流电源用于 向被测试对象供电；所述可编程数字万用表用于测量被测试对象的输出电压和输出电流， 以及被测试对象的输出精度；所述信号发生器用于向被测试对象提供数字通信测试的信号 源；所述信号调理箱用于搭建测试被测试对象所需的测试逻辑；所述夹具用于安装被测设 备。
[0017] 根据上述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其中：所述主控计算机为带有 PCI总线的嵌入式工控机。
[0018] 根据上述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其中：所述信号调理箱包括高 压继电器路由矩阵、低压继电器路由矩阵、电阻和电流环。
[0019] 根据上述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其中：所述夹具包括夹具对外 接口、指示灯检测设备和条码枪。
[0020] 进一步地，根据上述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其中：所述夹具对外 接口用于与被测试对象相连；所述指示灯检测设备用于检测被测试对象的指示灯是否点 亮；所述条码枪用于扫描被测试对象上的二维码，以获得被测试对象的信息。
[0021] 根据上述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其中：还包括电流、电压输出 卡，用于在测试被测试对象时输入所需的电流和电压。
[0022] 根据上述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其中：所述主控计算机、所述数 字�？楹退隹杀喑痰缱柚渫ü齈CI总线进行数据通信。
[0023] 根据上述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其中：所述绝缘耐压测试仪、所 述示波器、所述可编程直流电源、所述可编程数字万用表和所述信号发生器之间通过GPIB/ USBA/232/LAN进行数据通信。
[0024] 根据上述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其中：所述基于安全仪表的模 拟量自动检验系统置于机柜中。
[0025] 根据上述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其中：所述信号调理箱的背面 设置若干接口；其中一部分接口通过线缆连接到被测试对象；另一部分接口连接到夹具对 外接口。
[0026] 如上所述，本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，具有以下有益效果：
[0027] (1)本发明采用�？榛峁梗奖悴鹦�、灵活组合，能够扩展量测范围，增强测试能 力，适应于不同的场合，配置不同的模块即可实现不同的功能、需求；
[0028] (2)检验标准客观统一，检验结果准确性高；
[0029] (3)检验数据实现信息化管理，可实现实时数据采集、处理、显示、记录回放，工厂 生产的产品可以被追溯，元器件的品质管理得到有效监控；
[0030] (4)减少了人为的不可控因素，自动化使制造品质得到更加可靠的保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1显示为本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统的结构示意图；
[0032] 图2显示为本发明中信号调理箱正面的结构示意图；
[0033] 图3显示为本发明中信号调理箱背面的结构示意图；
[0034] 图4显示为本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统的软件结构示意图；
[0035] 图5显示为本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统中用户管理流程图；
[0036] 图6显示为本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统中的数据管理流程图。
[0037] 元件标号说明
[0038] 1 计算机
[0039] 2 数字模块
[0040] 3 可编程电阻
[0041] 4 绝缘耐压测试仪
[0042] 5 示波器
[0043] 6 可编程直流电源
[0044] 7 可编程数字万用表
[0045] 8 信号发生器
[0046] 9 信号调理箱
[0047] 91 高压继电器路由矩阵
[0048] 92 低压继电器路由矩阵
[0049] 93 电阻
[0050] 94 电流环
[0051] 10 夹具
[0052] 101 夹具对外接口
[0053] 102 指示灯检测设备
[0054] 103 条码枪
【具体实施方式】
[0055] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0056] 需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想， 遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘 制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可 能更为复杂。
[0057] 本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统能够对安全仪表的绝缘性能、产品 转换精度、纹波、带负载能力、功耗、指示灯以及数字通信等方面进行检验。参照图1，本发明 的基于安全仪表的模拟量自动检验系统包括主控计算机1、数字�？�2、可编程电阻3、绝缘 耐压测试仪4、示波器5、可编程直流电源6、可编程数字万用表7、信号发生器8、信号调理箱 9和夹具10。主控计算机1、数字�？�2、可编程电阻3、绝缘耐压测试仪4、示波器5、可编程 直流电源6、可编程数字万用表7和信号发生器8均与信号调理箱9相连，信号调理箱9又 与夹具10通过柔性电缆连接。主控计算机1、数字�？�2、可编程电阻3之间通过PCI总线 进行数据通信。绝缘耐压测试仪4、示波器5、可编程直流电源6、可编程数字万用表7和信 号发生器8之间通过GPIB/USBA/232/LAN进行数据通信。
[0058] 其中，主控计算机1用于运行测试软件和存储测试数据，并且通过多种总线混合 的方式对检验系统的其他部分进行控制，从而使得检验系统成为一个整体。在本发明中采 用的是带有PCI总线的嵌入式工控机。
[0059] 数字�？�2用于控制继电器切换通道，能够提供160路可编程数字通道。在本发 明中采用的是7811R数字�？�。
[0060] 可编程电阻3用于提供2路以上可编程电阻通道。本发明中，可编程电阻�？榈� 分辨率为24bit，电阻范围0-16ΜΩ，为被测试对象（Unit Under Test，UUT)提供负载。
[0061] 绝缘耐压测试仪4用于对被测试对象进行绝缘耐压测试。
[0062] 示波器5用于输出被测试对象的纹波和数字输出波形。
[0063] 可编程直流电源6用于向被测试对象供电。
[0064] 可编程数字万用表7用于测量被测试对象的输出电压和输出电流，以及被测试对 象的输出精度。
[0065] 信号发生器8用于向被测试对象提供数字通信测试的信号源。
[0066] 信号调理箱9包括高压继电器路由矩阵91、低压继电器路由矩阵92、电阻93和 电流环94,用于搭建测试被测试对象所需的测试逻辑。其中，本发明采用250Ω的电阻和 4-20mA的电流环。当需要测试被测试对象的某一项性能时，需要在信号调理箱构建相应的 测试逻辑进行测试。
[0067] 夹具10包括夹具对外接口 101、指示灯检测设备102和条码枪103,用于安装被测 设备。其中，夹具对外接口 101用于与被测试对象相连。指示灯检测设备102用于检测被 测试对象的指示灯是否点亮。若点亮，则证明被测试对象正常连接；若未被点亮，则证明被 测试对象异常连接，需要调整后才能进行相关性能的测试。条码枪103用于扫描被测试对 象上的二维码，以获得被测试对象的相关信息，并将根据该二维码存储、处理测试得到的数 据。
[0068] 优选地，还包括电流电压输出卡。与主控计算机相连接，用于在测试被测试对象时 输入所需的电流和电压。
[0069] 具体地，在实际使用中，将本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统置于机 柜中。通常，采用标准19英寸的机柜，从上往下依次放置电气控制箱、信号发生器、可编程 数字万用表、绝缘耐压测试仪、示波器、键盘鼠标、信号调理箱、主控计算机、可编程直流电 源。示波器通过摇臂固定在机柜一侧，可以方便调节，操作员通过夹具操作时示波器位于夹 具上方。当需要通过键盘修改参数时，可以将键盘移到机柜前方。其中，电气控制箱用于对 整个机柜的供电进行控制。
[0070] 下面详细介绍一下信号调理箱。在本发明中，将测试系统信号调理做成机箱样式， 即信号调理箱。如图2所示，信号调理箱的正面为散热口。如图3所示，信号调理箱的背面 为若干接口。其中，一部分接口通过线缆连接到被测试对象；另一部分接口连接到夹具对外 接口，这部分接插件支持快速插拔。系统所有资源通过香蕉头引到信号调理箱前面板，便于 手动监测信号和测试系统仪器校准。
[0071] 具体地，在本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，各个部件的参考配置 如表1所示。
[0072] 表1、硬件参考配置
[0073] 仪器名称 [si [Π [li 可编程直流电源 IT6502A 艾德克斯 ? H1 19 英寸 WS ? 工控机 IPC-610H W￥ ? 数字模块 PCI7811R Ν? ? 可编程电阻 50-295-021-3/24 Pickering ? 绝缘耐压测试仪 GPT-9801 WM ? 示波器 DS0X2022A Agilent ? 可编程数字万用表~Fluke8845A Fluke ? 信号发生器 33510Β Agilent ? 可编程直流电源 PCI-6704 Ν? ? 电气控制箱 ? 信号调理箱 定制 定制 1
[0074] 为了保证检验系统的操作安全性，本发明基于安全仪表的模拟量自动检验系统进 行了如下设置：
[0075] (l)PCB板入位、定位、门窗非规定打开等均设置安全报警；
[0076] (2)人机界面，设置安全密码管理，方便对设备的管理；
[0077] (3)设备非正常关机，所有动作保持原位，开机后设备全部复位；
[0078] (4)设备人员易操作部位放置急�？兀奖愠鱿纸艏鼻榭龅拇�。
[0079] 在主控计算机上运行有测试软件。测试软件的结构图如图4所示。其中，系统界面 提供了进入各个功能模块接口。其中参数配置�？槭嵌訟ccess数据库进行操作，对应于原 ICD数据库中保存的通道信息将测试时实际使用的测试通道和被测系统的引脚对应起来， 把ICD数据库和实际需要完成的试验对应起来。流程配置�？槭怯美磁渲妹看问匝槭毙枰� 完成的每一个试验步骤的，以及每个步骤中使用到的测试资源、通道对应关系等信息。配置 完测试流程后，在需要试验时，直接载入该试验对应的测试流程配置文件就可以完成了，而 不需要每次试验都重新配置测试流程。系统自检�？橛美醇觳獠馐韵低潮旧淼墓ぷ髯刺� 包括所使用的�？榛瞧�、测试资源和被测系统之间的测试通道、配置文件等。
[0080] 考虑到安全问题，本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统提供权限管理功 能，只有特定操作人员才能进行设备操作。而主控计算机的测试软件主界面是进入系统进 行各项操作和管理的入口门户，在这里可以轻松调用系统的所有功能。要想进入测试软件， 就需要提供相应的用户信息。
[0081] 具体地，用户信息包括用户名、密码和权限。软件将所有用户的信息存储至注册 表、文件、数据库或网络服务器中进行保存和读取查询。特别地，为了用户信息的安全性，密 码经过MD5加密保存。其中，用户管理流程如图5所示。在本发明中，系统权限分为两类 ： 管理员和操作者。管理员可以进入系统配置、流程编辑、测试运行、仪器面板、数据浏览、日 志浏览等功能模块进行操作。操作者只能进入测试运行和日志浏览功能模块进行操作。但 是操作者的权限可以根据实际情况添加和删除。
[0082] 本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统中的数据管理流程如图6所示。每 次测试时，将所有的测试数据和系统信息存储至数据库，并通过网络同步到中央服务器，然 后数据浏览�？榭梢杂胧菘饨⒘樱源娲⒅潦菘獾男畔⒔胁檠�、分析和浏览等 操作。
[0083] 数据管理是测试过程复现的最好手段，系统软件在测试结束之后会对测试数据进 行保存，测试过程中的错误也将被系统保存，以备日后调试。软件提供数据管理功能还包含 数据浏览，可以对存储的测试数据进行浏览和分析。
[0084] 综上所述，本发明的基于安全仪表的模拟量自动检验系统采用�？榛峁梗奖� 拆卸、灵活组合，能够扩展量测范围，增强测试能力，适应于不同的场合，配置不同的�？榧� 可实现不同的功能、需求；检验标准客观统一，检验结果准确性高；检验数据实现信息化管 理，可实现实时数据采集、处理、显示、记录回放，工厂生产的产品可以被追溯，元器件的品 质管理得到有效监控；减少了人为的不可控因素，自动化使制造品质得到更加可靠的保障。 所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[〇〇85] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1. 一种基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其特征在于：至少包括：主控计算机、数 字模块、可编程电阻、绝缘耐压测试仪、示波器、可编程直流电源、可编程数字万用表、信号 发生器、信号调理箱和夹具；所述主控计算机、所述数字�？�、所述可编程电阻、所述绝缘耐 压测试仪、所述示波器、所述可编程直流电源、所述可编程数字万用表和所述信号发生器均 与所述信号调理箱相连，所述信号调理箱与所述夹具通过柔性电缆连接； 所述主控计算机用于运行测试软件和存储测试数据，并且对整个检验系统进行控制； 所述数字�？橛糜诳刂扑鲂藕诺骼硐涞募痰缙鞯那谢煌ǖ溃� 所述可编程电阻用于提供2路以上可编程电阻通道； 所述绝缘耐压测试仪用于对被测试对象进行绝缘耐压测试； 所述示波器用于输出被测试对象的纹波和数字输出波形； 所述可编程直流电源用于向被测试对象供电； 所述可编程数字万用表用于测量被测试对象的输出电压和输出电流，以及被测试对象 的输出精度； 所述信号发生器用于向被测试对象提供数字通信测试的信号源； 所述信号调理箱用于搭建测试被测试对象所需的测试逻辑； 所述夹具用于安装被测设备。
2. 根据权利要求1所述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其特征在于：所述主 控计算机为带有PCI总线的嵌入式工控机。
3. 根据权利要求1所述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其特征在于：所述信 号调理箱包括高压继电器路由矩阵、低压继电器路由矩阵、电阻和电流环。
4. 根据权利要求1所述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其特征在于：所述夹 具包括夹具对外接口、指示灯检测设备和条码枪。
5. 根据权利要求4所述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其特征在于：所述夹 具对外接口用于与被测试对象相连；所述指示灯检测设备用于检测被测试对象的指示灯是 否点亮；所述条码枪用于扫描被测试对象上的二维码，以获得被测试对象的信息。
6. 根据权利要求1所述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其特征在于：还包括 电流电压输出卡，用于在测试被测试对象时输入所需的电流和电压。
7. 根据权利要求1所述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其特征在于：所述主 控计算机、所述数字�？楹退隹杀喑痰缱柚渫ü齈CI总线进行数据通信。
8. 根据权利要求1所述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其特征在于：所述绝 缘耐压测试仪、所述示波器、所述可编程直流电源、所述可编程数字万用表和所述信号发生 器之间通过GPIB/USBA/232/LAN进行数据通信。
9. 根据权利要求1所述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其特征在于：所述基 于安全仪表的模拟量自动检验系统置于机柜中。
10. 根据权利要求1所述的基于安全仪表的模拟量自动检验系统，其特征在于：所述信 号调理箱的背面设置若干接口；其中一部分接口通过线缆连接到被测试对象；另一部分接 口连接到夹具对外接口。
【文档编号】G01R31/12GK104090186SQ201410315147
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】倪敏, 王竹平, 高圣来 申请人:上海辰竹仪表有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
