專利名稱：采用可編程繼電器結(jié)構(gòu)的可編程邏輯控制器自動測試平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可編程邏輯控制器(PLC)的功能和性能測試，具體地，涉及一種采用可編程繼電器結(jié)構(gòu)的針對多個具有CPU的可編程邏輯控制器的自動測試平臺，該自動測試平臺可用于PLC中的模擬量模塊、數(shù)字量模塊的自動測試。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，絕大多數(shù)PLC測試工作是手動完成的，這是一項巨大的重復工作， 不僅耗費大量時間，而且還不準確。自動測試平臺的出現(xiàn)提供了一種省時省力的方法。但是，傳統(tǒng)的自動測試平臺在下列情況中不能滿足測試要求1.因為僅存在一個單獨用于輸入和輸出的公共地端(Com端)的繼電器，所以傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)僅可用于非隔離系統(tǒng)，無法進行隔離通道測試；2.因為印刷電路板(PCB)的尺寸限制，所以繼電器的數(shù)量受限制。并且輸入和輸出繼電器的數(shù)量是固定的，無法進行大量通道的測試；3.因為傳統(tǒng)的測試方法僅能測試一個具備CPU的PLC和它的多個擴展模塊，因此， 如果需要對多個上述PLC的多臺CPU及其擴展樣本進行測試，則必須重復樣本嵌入測試通道和測試樣本；4.盡管對數(shù)字模塊測試精確度要求較低，但是正常地，數(shù)字模塊總是具有大量通道。所以需要很多人力來進行類似閾值電壓、電流的測試以及頻率測試等等，因此針對數(shù)字模塊的測試操作不理想。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述的缺點和不足，本發(fā)明提出了一種具有可編程繼電器結(jié)構(gòu)的針對多個具有CPU的可編程邏輯控制器的自動測試平臺。本發(fā)明目的是使用可編程的繼電器結(jié)構(gòu)來建立自動測試平臺，測試多個具有CPU 的可編程邏輯控制器的隔離/非隔離通道，以改進測試效率并降低測試周期和開發(fā)成本。本發(fā)明的平臺硬件由多個測量儀器、通過GPIB或RS232或ModBUS等通信端口與測量儀器進行通信的計算機以及采用輔助的繼電器類型PLC實現(xiàn)的測試通道選擇控制模塊組成。測試通道選擇控制模塊的結(jié)構(gòu)使測試平臺設(shè)置更加靈活并能在PLC的I/O測試中得到更廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明的系統(tǒng)支持模擬量模塊、數(shù)字量模塊的測試。具體地，根據(jù)本發(fā)明，提供一種針對多個具有CPU的可編程邏輯控制器(PLC)測試樣本進行測試的自動測試平臺，包括多個測量儀器，用于配合測試需要提供相應(yīng)的測試功能，所述多個測量儀器包括可編程直流電源、萬用表、可控溫箱；測試通道選擇控制模塊，包括具有可編程繼電器結(jié)構(gòu)的基本控制模塊，基本控制模塊與多個PLC測試樣本的輸入/輸出通道連接，接收計算機的通道設(shè)置指令，根據(jù)通道設(shè)置指令來選擇和控制測試樣本的通道；通過通信端口與多個測量儀器、測試通道選擇控制模塊進行通信的計算機。其中，計算機通過通信改變可編程直流電源的輸出電壓或電流以通過測試通道選擇控制模塊設(shè)定被測試PLC樣本的輸入模塊的測試輸入電壓或電流值；計算機通過通信讀取被測試PLC樣本的輸入模塊的測試輸出電壓或電流信號的內(nèi)部轉(zhuǎn)換值；計算機通過通信控制和修改被測試 PLC樣本的輸出模塊的測試輸入電壓或電流信號的內(nèi)部轉(zhuǎn)換值；計算機通過通信來讀取經(jīng)由測試通道選擇控制模塊傳送到萬用表、并被萬用表所測量的被測試PLC樣本的輸出模塊的測試輸出電壓或電流值。其中，測試通道選擇控制模塊還包括擴展控制模塊，附接到基本控制模塊，具有可編程繼電器結(jié)構(gòu)，與多個PLC測試樣本的輸入/輸出通道連接。基本控制模塊接收計算機的通道設(shè)置指令，來控制擴展控制模塊選擇和控制測試樣本的通道。其中，計算機使用LabVIEW軟件根據(jù)ModBUS地址順序監(jiān)控被測試的多個PLC測試樣本。其中，基本控制模塊選用TWDLCAE40DRF型號PLC以及擴展控制模塊選用多個 TffDDRA 16RT 型號 PLC。其中，測試PLC測試樣本的數(shù)字或模擬量輸入模塊，或者測試PLC測試樣本的數(shù)字或模擬量輸出模塊。其中，PLC測試樣本的模塊的各通道之間是隔離的或者是非隔離的。其中，如果測試PLC測試樣本的輸入隔離模塊的通道，則將測試通道選擇控制模塊中的所有的繼電器切換到輸入通道和公共地端通道；如果測試PLC測試樣本的輸出隔離模塊的通道，則將測試通道選擇控制模塊中的所有的繼電器切換到輸出通道和公共地端通道；如果測試PLC測試樣本是輸入非隔離模塊，則可僅使用測試通道選擇控制模塊中的一個繼電器控制公共地端通道，然后使用測試通道選擇控制模塊中的其它繼電器控制其它通道的輸入；如果測試PLC測試樣本是輸出非隔離模塊，則可僅使用測試通道選擇控制模塊中的一個繼電器控制公共地端通道，然后使用測試通道選擇控制模塊中的其它繼電器控制其它通道的輸出。本發(fā)明可以自動測試可編程邏輯控制器(PLC)的模擬輸入和輸出模塊或數(shù)字輸入和輸出模塊。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過可編程的工具不僅可用于單通道非隔離、多通道非隔離的 PLC測試，而且可以用于多通道隔離的PLC的批量測試。與現(xiàn)有技術(shù)中的固定不動的繼電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加準確、靈活和省時。實踐證明本發(fā)明的PLC自動測試平臺能節(jié)省大量人力資源、極大地縮短了 PLC測試周期。


通過下面結(jié)合附圖對示例實施例的詳細描述，將更好地理解本發(fā)明。應(yīng)當清楚地理解，所描述的示例實施例僅僅是作為說明和示例，而本發(fā)明不限于此。本發(fā)明的精神和范圍僅僅由所附權(quán)利要求書的具體內(nèi)容限定。下面描述附圖的簡要說明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的采用可編程繼電器結(jié)構(gòu)的可編程邏輯控制器自動測試平臺的示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將詳細介紹本發(fā)明的示例實施例，其示例在附圖中示出。下面參照附圖描述實施例以說明本發(fā)明。圖1是根據(jù)本發(fā)明的采用可編程繼電器結(jié)構(gòu)的可編程邏輯控制器自動測試平臺的示意圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的采用可編程繼電器結(jié)構(gòu)的可編程邏輯控制器自動測試平臺包括上位控制計算機1、可編程直流電源2、萬用表3、具有可編程繼電器結(jié)構(gòu)的測試通道選擇控制模塊4、可控溫箱5、置于可控溫箱5內(nèi)的多個PLC測量樣本模塊
EUTl......EUTn,η彡1，η為整數(shù)。在根據(jù)本發(fā)明的可編程邏輯控制器自動測試平臺中，上
位控制計算機1與可編程直流電源2、萬用表3、測試通道選擇控制模塊4、可控溫箱5等用于測試的設(shè)備進行通信。例如，上位控制計算機1通過GPIB端口進行通信來改變可編程直流電源2的輸出電壓或電流以通過測試通道選擇控制模塊4設(shè)定被測試PLC的輸入模塊的測試輸入電壓或電流值；接著，上位控制計算機1通過ModBUS進行通信來讀取被測試PLC樣本模塊 EUTl......EUTn的輸入模塊的測試輸出電壓或電流信號的內(nèi)部轉(zhuǎn)換值。上位計算機1通過ModBUS進行通信來控制和修改被測試PLC樣本模塊
EUTl......EUTn的輸出模塊的測試輸入電壓或電流信號的內(nèi)部轉(zhuǎn)換值；上位控制計算機1
通過RS232端口進行通信來讀取經(jīng)由測試通道選擇控制模塊4傳送到萬用表3、并被萬用表 3所測量的被測試PLC樣本模塊EUTl......EUTn的輸出模塊的測試輸出電壓或電流值。其中，PLC測量樣本模塊EUT是具有CPU模塊的PLC系統(tǒng)。測量樣本模塊EUT的 CPU模塊響應(yīng)從上位控制計算機1接收的指令和參數(shù)，設(shè)定輸出模塊的輸出通道的電壓/電流信號的轉(zhuǎn)換數(shù)值，或向上位控制計算機1返回輸入模塊的輸入通道電壓/電流信號測量值的轉(zhuǎn)換值。上位控制計算機1通過RS232端口進行通信來設(shè)置可控溫箱5的目標溫度并可讀取和控制可控溫箱5的溫度。其中可編程直流電源2用于PLC的模擬或數(shù)字的輸入通道的電壓或電流供給，萬用表3用于PLC的模擬或數(shù)字的輸出通道電壓或電流測量?？删幊讨绷麟娫?、萬用表3同時連接到測試通道選擇控制模塊4上。根據(jù)本發(fā)明，上位控制計算機1通過ModBUS進行通信來設(shè)置測試通道選擇控制模塊4以選擇和控制測試樣本的通道。測試通道選擇控制模塊4包括具有可編程繼電器結(jié)構(gòu)的采用例如TWDLCAE40DRF型號PLC實現(xiàn)的基本控制模塊41。基本控制模塊41與多個PLC 測試樣本的輸入/輸出通道連接。TWDLCAE40DRF型號PLC是交流M點輸入、14點繼電器、 2點晶體管輸出的PLC，內(nèi)置以太網(wǎng)口?；究刂颇K41通過ModBUS接收上位控制計算機 1的通道設(shè)置指令，根據(jù)所接收的通道設(shè)置指令來設(shè)置TWDLCAE40DRF型號的PLC中14點繼電器的連接關(guān)系以及其接通、斷開動作來選擇和控制PLC測試樣本的通道。如果PLC測試樣本的總的通道數(shù)量超出基本控制模塊41能夠測試的通道數(shù)量，則測試通道選擇控制模塊4還可以包括附接到基本控制模塊41的具有可編程繼電器結(jié)構(gòu)的擴展控制模塊42，擴展控制模塊42與多個PLC測試樣本的輸入/輸出通道連接。擴展控制模塊42可以通過采用多個具有可編程繼電器結(jié)構(gòu)的例如TWDDRA16RT型號的PLC來實現(xiàn)， TffDDRA 16RT型號PLC是16點繼電器輸出。在存在擴展控制模塊42的情況下，基本控制模塊41通過ModBUS接收上位控制計
5算機1的通道設(shè)置指令，來控制擴展控制模塊42選擇和控制測試樣本的通道，根據(jù)所接收的通道設(shè)置指令，擴展控制模塊42設(shè)置TWDDRA16RT型號的PLC中16點繼電器連接關(guān)系以及其接通、斷開動作來選擇和控制測試樣本的通道。可以根據(jù)不同的測試樣本情況來編程測試通道選擇控制模塊4。例如，如果測試樣本的輸入隔離模塊的通道，則將基本控制模塊41或擴展控制模塊42 (如果存在擴展控制模塊42的話)中的所有的繼電器切換到輸入通道和公共地端(Com端)通道；如果測試樣本的輸出隔離模塊的通道，則將基本控制模塊41或擴展控制模塊42 (如果存在擴展控制模塊42的話)中的所有的繼電器切換到輸出通道和公共地端(Com端)通道；如果測試樣本是輸入非隔離模塊，則可僅使用基本控制模塊41或擴展控制模塊42 (如果存在擴展控制模塊42的話)中的一個繼電器控制公共地端(Com端)通道，然后使用基本控制模塊41或擴展控制模塊42 (如果存在擴展控制模塊42的話)中的其它繼電器控制其它通道的輸入，并可在同時測量多個測試樣本輸入通道；如果測試樣本是輸出非隔離模塊，則可僅使用基本控制模塊41或擴展控制模塊42 (如果存在擴展控制模塊42的話)中的一個繼電器控制公共地端(Com端)通道，然后使用基本控制模塊41或擴展控制模塊42 (如果存在擴展控制模塊42的話)中的其它繼電器控制其它通道的輸出，并可在同時測量多個測試樣本輸出通道。通過基本控制模塊41或擴展控制模塊42 (如果存在擴展控制模塊42的話)中所選用的PLC的編程軟件完成基本控制模塊41或擴展控制模塊42 (如果存在擴展控制模塊 42的話)中繼電器的編程，例如可使用Twido系列的PLC作為基本控制模塊41或擴展控制模塊42 (如果存在擴展控制模塊42的話)中的繼電器控制PLC，接著使用Twido軟件編程并根據(jù)測量需求設(shè)置測試樣本和基本控制模塊41或擴展控制模塊42 (如果存在擴展控制模塊42的話)中之間的連接關(guān)系。在根據(jù)本發(fā)明上述實施例的采用可編程繼電器結(jié)構(gòu)的可編程邏輯控制器自動測試平臺中，采用具有可編程繼電器結(jié)構(gòu)的PLC來實現(xiàn)測試通道選擇控制模塊4中的基本控制模塊41和擴展控制模塊42，但是，本發(fā)明不限于PLC，還可以采用其他類似的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。上位控制計算機1是本發(fā)明的自動測試平臺的核心，可以例如采用由美國國家儀器公司(Ni公司)所開發(fā)的圖形化程序編譯平臺LabVIEWO^aboratory Virtual Instrumentation Engineering Worlibench，實驗室虛擬儀器工程平臺)進行編程測試。所有的命令控制信號均由此發(fā)出，所有的用于測量的設(shè)定數(shù)值/測量結(jié)果也均在此設(shè)定/最終獲得并生成測試結(jié)果報表根據(jù)本發(fā)明的采用可編程繼電器結(jié)構(gòu)的可編程邏輯控制器自動測試平臺主要用于多個具備CPU的PLC中的模擬量1/0模塊、數(shù)字量1/0模塊的自動測試。作為自動測試平臺，硬件方面它包括多個將被測試的模塊(測試樣本)、諸如可編程直流電源2、萬用表3、 測試通道選擇控制模塊4、可控溫箱5的自動測試設(shè)備(ATE)、和相關(guān)的通信連接；軟件方面包括在諸如編程測試通道選擇控制模塊4中的例如PLC IDE (可編程邏輯控制器集成設(shè)計環(huán)境)和上位控制計算機1中的例如LabVIEW的軟件設(shè)計。其中，PLC的模擬量模塊是用來對輸入的模擬電壓/電流進行測量和按照設(shè)定數(shù)值輸出相應(yīng)的模擬電壓/電流的模塊，模擬量模塊一般包含多個通道，并且通道分為兩種類型用于輸入模擬量的輸入通道和用于輸出模擬量的輸出通道。模擬量模塊主要通過輸入通道將外部輸入的模擬電壓或電流值按線性比例轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)值并進行測量、以及通過輸出通道將用戶設(shè)定的數(shù)值按線性比例轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電壓或電流值并進行輸出。因此，模擬量I/O模塊測試模擬輸入量和模擬輸出量，主要包括準確性系數(shù)、非線性度和溫度特性等。例如，可編程直流電源2作為輸入電源為測量樣本PLC的模擬量輸入模塊提供電源。上位控制計算機1通過控制測試通道選擇控制模塊4的基本控制模塊41或擴展控制模塊42(如果存在擴展控制模塊42的話)中的繼電器的輸出狀態(tài)來控制可編程直流電源 2是否與輸入模塊連接。以此方式，選擇測量樣本PLC的將被測試的通道。PLC程序?qū)⒈幌螺d到測試樣本PLC的CPU中，從而測試樣本PLC的輸入值將被移動到相應(yīng)的寄存器。并且上位控制計算機1可以通過Modbus讀取CPU中這些寄存器的值。當用戶想要測試模擬量輸出模塊時，測試平臺可以切換到輸出模式。在這種情況下，上位控制計算機1可以通過Modbus將設(shè)置的值寫入測試樣本PLC的CPU中的相應(yīng)的寄存器。并且所下載的PLC程序?qū)⑦@些值移動到輸出通道。使用萬用表3來收集將被測量的模塊的輸出值，并立即將輸出數(shù)據(jù)傳送到上位控制計算機1。在執(zhí)行與溫度相關(guān)的測試中，將上位控制計算機1與可控溫箱5通過RS-232電纜連接起來。因此控制可控溫箱5在一溫度下運行特定時間段，并且當上位控制計算機1已經(jīng)獲得所有值之后，在下一溫度下運行。將數(shù)據(jù)保存在EXCEL工作表中以備將來處理。另一方面，PLC的數(shù)字量輸入模塊是把現(xiàn)場各種開關(guān)信號轉(zhuǎn)換成用于PLC內(nèi)部處理的標準信號。PLC的數(shù)字量輸出模塊是把PLC內(nèi)部設(shè)置或處理的開關(guān)信號輸出到現(xiàn)場進行相應(yīng)控制。數(shù)字量I/O模塊測試測試數(shù)字輸入量和數(shù)字輸出量模塊，包括輸入和輸出值、 電壓和電流閾值、頻率測試等。數(shù)字量I/O模塊測試使用與模擬量I/O模塊測試相同的測試配置，僅僅是上位控制計算機ι中的LabVIEW應(yīng)用程序的具體內(nèi)容不同而已。根據(jù)本發(fā)明的采用可編程繼電器結(jié)構(gòu)的可編程邏輯控制器自動測試平臺由于可以對多個含有CPU的PLC樣本進行測試，上位控制計算機1針對每個測試樣本設(shè)置不同的下位ModBUS地址，LabVIEff根據(jù)下位ModBUS地址將依次對測試樣本進行測試。根據(jù)本發(fā)明的采用可編程繼電器結(jié)構(gòu)的可編程邏輯控制器自動測試平臺用于含有CPU的PLC產(chǎn)品的I/O測試。在本發(fā)明的測試平臺中，測試樣本連接完成之后，用戶只需在上位控制計算機1中根據(jù)測試需要靈活地設(shè)置測試通道選擇控制模塊4中的繼電器的相應(yīng)狀態(tài)，并設(shè)置其它測試相關(guān)的參數(shù)，然后運行程序，測試可以自動地進行。因此能夠方便地配置PLC的模擬I/O模塊測量、數(shù)字I/O模塊測量，極大地降低PLC測試時間和成本。雖然已經(jīng)圖示和描述了所考慮的本發(fā)明的示例實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，隨著技術(shù)的進步，可以作出各種變更和修改并可以用等價物替換其元素而不背離本發(fā)明的真實范圍。
權(quán)利要求
1.一種針對多個具有CPU的可編程邏輯控制器(PLC)測試樣本進行測試的自動測試平臺，包括多個測量儀器，用于配合測試需要提供相應(yīng)的測試功能，所述多個測量儀器包括可編程直流電源、萬用表、可控溫箱；測試通道選擇控制模塊，包括具有可編程繼電器結(jié)構(gòu)的基本控制模塊，基本控制模塊與多個PLC測試樣本的輸入/輸出通道連接，接收計算機的通道設(shè)置指令，根據(jù)通道設(shè)置指令來選擇和控制測試樣本的通道；通過通信端口與多個測量儀器、測試通道選擇控制模塊進行通信的計算機，其中，計算機通過通信改變可編程直流電源的輸出電壓或電流以通過測試通道選擇控制模塊設(shè)定被測試PLC樣本的輸入模塊的測試輸入電壓或電流值；計算機通過通信讀取被測試PLC樣本的輸入模塊的測試輸出電壓或電流信號的內(nèi)部轉(zhuǎn)換值；計算機通過通信控制和修改被測試PLC樣本的輸出模塊的測試輸入電壓或電流信號的內(nèi)部轉(zhuǎn)換值；計算機通過通信來讀取經(jīng)由測試通道選擇控制模塊傳送到萬用表、并被萬用表所測量的被測試PLC樣本的輸出模塊的測試輸出電壓或電流值。
2.如權(quán)利要求1所述的自動測試平臺，測試通道選擇控制模塊還包括擴展控制模塊， 附接到基本控制模塊，具有可編程繼電器結(jié)構(gòu)，與多個PLC測試樣本的輸入/輸出通道連接，其中，基本控制模塊接收計算機的通道設(shè)置指令，來控制擴展控制模塊選擇和控制測試樣本的通道。
3.如權(quán)利要求1或2所述的自動測試平臺，其中計算機使用LabVIEW軟件根據(jù)ModBUS 地址順序監(jiān)控被測試的多個PLC測試樣本。
4.如權(quán)利要求2所述的自動測試平臺，其中基本控制模塊選用TWDLCAE40DRF型號PLC 以及擴展控制模塊選用多個TWDDRA16RT型號PLC。
5.如權(quán)利要求1或2所述的自動測試平臺，其中測試PLC測試樣本的數(shù)字或模擬量輸入模塊，或者測試PLC測試樣本的數(shù)字或模擬量輸出模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的自動測試平臺，其中PLC測試樣本的模塊的各通道之間是隔離的或者是非隔離的。
7.如權(quán)利要求6所述的自動測試平臺，其中如果測試PLC測試樣本的輸入隔離模塊的通道，則將測試通道選擇控制模塊中的所有的繼電器切換到輸入通道和公共地端通道；如果測試PLC測試樣本的輸出隔離模塊的通道，則將測試通道選擇控制模塊中的所有的繼電器切換到輸出通道和公共地端通道；如果測試PLC測試樣本是輸入非隔離模塊，則可僅使用測試通道選擇控制模塊中的一個繼電器控制公共地端通道，然后使用測試通道選擇控制模塊中的其它繼電器控制其它通道的輸入；如果測試PLC測試樣本是輸出非隔離模塊，則可僅使用測試通道選擇控制模塊中的一個繼電器控制公共地端通道，然后使用測試通道選擇控制模塊中的其它繼電器控制其它通道的輸出。
全文摘要
一種對多個具有CPU的PLC測試樣本進行測試的自動測試平臺，測試PLC的模擬或數(shù)字輸入和輸出模塊，包括可編程直流電源、萬用表、可控溫箱，用于配合測試需要提供相應(yīng)的測試功能；具有可編程繼電器結(jié)構(gòu)的測試通道選擇控制模塊，與PLC測試樣本的輸入/輸出通道連接，接收通道設(shè)置指令來選擇和控制測試樣本的通道；和進行通信控制的計算機。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過可編程工具可用于單、多通道非隔離的PLC測試，還可用于多通道隔離的批量PLC測試。與現(xiàn)有技術(shù)的固定不動的繼電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)更準確、靈活和省時。實踐證明本發(fā)明的PLC自動測試平臺能節(jié)省人力資源、極大地縮短PLC測試周期。
文檔編號G05B23/02GK102455701SQ20101051572
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者馮慧文, 段祥雁, 舒曉文 申請人:施耐德電器工業(yè)公司