一種環境模擬測試設備集中控制的方法

2023-10-08 10:41:19 1

專利名稱：一種環境模擬測試設備集中控制的方法
技術領域：
本發明涉及測試設備的控制技術，特別是利用網絡，達到集中採集測試設備數據並存儲和管理的方法技術。
背景技術：
隨著科技技術的發展，人們對產品品質的要求越來越高，應用環境測試設備來提高產品品質的廠商也越來越多。各行各業的廠商也對環境測試設備的功能要求更是五花八門，所以就需要一款性能優越，擴展性非常好的環境測試設備控制器來滿足他們的需求。目前常見的環境測試設備控制器雖品種繁多，但架構大致上可分為兩種一種是單片機架構，這種控制器硬體性能有限且接口少，缺少一些常用接口如網絡接口，USB等接口，擴展性非常不好，有時要增加某些功能可能電路和軟體都要修改。一種架構是可編程控制器(PLC)架構，這種控制器性能優於單片機控制器，但是軟體移植性不好，而且價格較貴，不適合大批量的使用。

發明內容
為了避開現有技術中存在的缺陷和不足之處，本發明提出一種環境模擬測試設備集中控制的方法。本發明目的是開發一種比單片機性能強，擴展性好，價格又比PLC便宜的控制器。本發明通過採用以下技術方案來實現
實施一種環境模擬測試設備集中控制的方法，所述方法包括如下步驟
A、首先，在一環境模擬測試設備中設置一主控板，所述主控板包括主控制器、數據寄存器、遠程監控通訊模塊、PID控制模塊、DO動作模塊、DI偵測模塊、運轉控制模塊、串口通訊模塊、曲線顯示和記錄模塊、LCD顯示器、觸控螢幕；
所述主控制器採用ARM微處理器；
B、然後，在環境模擬測試設備中設置一傳感器量測模塊，所述傳感器量測模塊的輸入端連接環境模擬測試設備中的傳感器，傳感器類型包括溫度、溼度、壓力、風速、沙塵濃度、光譜強度、加速度、含氧量傳感器；所述傳感器量測模塊的輸出出端通過主控板上的串口第一接口 COMl連接串口通訊模塊；
C、然後，在環境模擬測試設備中設置一I/O板，所述I/O板的輸出端連接環境模擬測試設備中的負載繼電器；所述I/O板的輸入端通過主控板上的串口第二接口 COM2連接串口通訊模塊；
D、然後，在環境模擬測試設備中設置一通訊接口外部擴展板，所述通訊接口外部擴展板包括RS-232接口、RS-485接口、網絡接口、USB接口 ；其中RS-232接口通過連接線與外部的計算機的RS-232接口連接；RS-485接口通過工業控制總線與計算機的外部RS-485接口連接；網絡接口通過信號電纜與計算機的網絡接口連接；
E、所述主控制器對數據寄存器、遠程監控通訊模塊、PID控制模塊、DO動作模塊、DI偵測模塊、運轉控制模塊、串口通訊模塊、曲線顯示和記錄模塊、LCD顯示器、觸控螢幕發送指令和接收數據進行管理；其中，數據部分與用戶界面UI部分分開進行管理.以提高運行效率，UI只負責數據的顯示和用戶輸入，UI部分包括曲線顯示和記錄模塊、IXD顯示器、觸控螢幕；其餘為數據處理部分；數據的計算和處理都在其它模塊中進行.每個模塊都有一個主線程在後臺運行，實時的計算和處理相關數據；
F、接下來，運轉控制模塊將數據部分與用戶界面Π部分的各個模塊運轉起來；包括將串口通訊模塊和傳感器量測模塊、I/O板通訊，採集傳感器數據和將從I/O板讀取到的DI數據保存至數據寄存器；同時將數據寄存器中的輸出數據及DO動作數據發送給I/O板；
G、同時，運轉控制模塊還進行定值運轉控制其中包括斜率計算，以及定值運轉時的計時和停止，程序運轉時循環，段次的控制；
H、同時，PID控制模塊的將串口通訊模塊從傳感器量測模塊讀取到的實際值數據PV和設定值數值SV進行比對和計算；計算結果以及準備輸出的數據值再寫入數據寄存器；1、同時，DO動作模塊的輸出指令 到I/O板，控制繼電器的開或關，來控制整個環境測試設備的運行；在此之前或運行中，在觸控螢幕端輸入和修改各個DO的動作條件，並設定各條件是按PV動作或按SV動作；
J、同時，DI偵測模塊處理I/O板上送來的報警信號。在報警信號觸發時做出相應報警提示輸出，並根據警報的級別決定是否只是顯示信息或要切掉所有輸出停止運轉；
K、運行中，數據寄存器存儲所有的參數和數據，並將重要的參數和數據傳輸到曲線顯示和記錄模塊，然後由其保存至硬體儲存器；同時將數據繪製成曲線顯示；
L、運行中，通訊接口外部擴展板上的USB接口連通計算機的USB接口存儲設備，將歷史曲線數據拷貝出去。在步驟E中，將所述IXD顯示器、觸控螢幕上下疊置設置，其中，在IXD顯示器、觸控螢幕上一側設置運轉顯示鍵、運轉設定鍵、程序設定鍵、曲線顯示鍵、系統設定鍵；
在另一側設置數字溫度或環境特徵顯示單元和數字溼度或環境特徵顯示單元；在IXD顯示器、觸控螢幕上設置模塊選擇鍵、數值設定鍵和運轉/停機狀態顯示。在步驟F中，將所述串口通訊模塊的一個串口 COMl接傳感器量測模塊，將另一個串口 COM2接I/O板。在步驟D中，所述通訊接口外接擴展板與遠程監控通訊模塊之間至少有兩中模式的通訊線連接，一種是與遠程監控通訊模塊內的第二串口通訊模塊連接的通訊線，另一種是與遠程監控通訊模塊內的網絡通訊模塊連接的通訊線。所述在IXD顯示器上的曲線顯示鍵被按下後，進入曲線顯示界面，所述曲線顯示界面上有溼度或環境特徵刻度尺、溫度或環境特徵刻度尺；
溼度或環境特徵設定參考線和溼度或環境特徵曲線對照溼度或環境特徵刻度尺進行顯示;
溫度或環境特徵設定參考線和溫度或環境特徵曲線對照溫度或環境特徵刻度尺進行顯示;
所述曲線顯示界面上還有設定按鍵組、曲線顯示選擇鍵、曲線設定選擇鍵和曲線拷貝選擇鍵；
所述曲線拷貝選擇鍵被按下時，歷史曲線數據經由遠程監控通訊模塊、通訊接口外部擴展板上的USB接口，連通USB接口存儲設備，將歷史曲線數據拷貝出去。所述串口通訊模塊還連接一預留板。與現有技術相比較，本發明的方法基於Windows CE平臺移植性好，擴展靈活。本控制器軟體採取數據與UI分開，功能模塊化的多線程方式，運行效率高，而且方便將來維護和增加新功能。本控制器硬體具備RS-232，RS-485和網絡三種接口，同時軟體也具備相對的通訊模塊，上位計算機不管是臺式機或筆記本電腦都可以很方便的通過其中一個匹配的接口和控制器進行遠程控制。


圖1是本發明的一種環境模擬測試設備集中控制的方法總原理方框示意圖2是本發明的一種環境模擬測試設備集中控制的方法中串口通訊模塊採集信號和輸出控制信號的方框示意圖3是本發明的一種環境模擬測試設備集中控制的方法中DI偵測模塊方框示意圖；圖4是本發明的一種環境模擬測試設備集中控制的方法中遠程通訊方框示意圖5是本發明的一種環境模擬測試設備集中控制的方法中主控制顯示界面示意圖6是本發明的一種環境模擬測試設備集中控制的方法中曲線顯示示意圖7是本發明的一種環境模擬測試設備集中控制的方法中串口選擇示意圖。圖中標號
主控板1、通訊接口外部擴展板2、
傳感器量測模塊3、
I/O板4、預留板5、主控制器10、
數據寄存器11、
遠程監控通訊模塊12、PID控制模塊13、
DO動作模塊14、
DI偵測模塊15、運轉控制模塊101、
串口通訊模塊16、
曲線顯示和記錄模塊17、IXD顯示器18、
觸控螢幕19、
第二串口通訊模塊20、串口 COMl 161、
串 口 COM2 162 ；
RS-485 接口 22、網絡接 口 23、USB 接口 24、
網絡通訊模塊29、計算機31、運轉/停機狀態顯示301、
運轉顯示鍵30、曲線顯示鍵32、程序設定鍵33、
運轉設定鍵34、數字溫度或環境特徵顯示單元36、
數字溼度或環境特徵顯示單元37、
運轉/停機鍵38、全屏幕切換鍵39、溼度或環境特徵刻度尺41、
溫度或環境特徵刻度尺42、溼度或環境特徵設定參考線411、
溼度或環境特徵曲線412、溫度或環境特徵設定參考線421、溫度或環境特徵曲線422、
設定按鍵組46、
曲線顯示選擇鍵43、曲線設定選擇鍵44、
曲線拷貝選擇鍵45。
具體實施例方式下面結合附圖與具體實施方式
對本發明的方法作進一步詳細描述
如圖1 圖7所示，實施一種環境模擬測試設備集中控制的方法，所述方法中使用的是ARM微處理器(Advanced RISC Machines), ARM微處理器具有功能強大、成本低和能耗省的 特點。適用於如嵌入控制、多媒體、DSP和移動式應用等。本發明的方法包括如下步驟
A、首先，在一環境模擬測試設備中設置一主控板1，所述主控板I包括主控制器10、數據寄存器11、遠程監控通訊模塊12、PID控制模塊13、DO動作模塊14、DI偵測模塊15、運轉控制模塊101、串口通訊模塊16、曲線顯示和記錄模塊17、IXD顯示器18、觸控螢幕19 ；
所述主控制器10採用ARM微處理器；
B、然後，在環境模擬測試設備中設置一傳感器量測模塊3，所述傳感器量測模塊3的輸入端連接環境模擬測試設備中的傳感器，傳感器類型包括溫度、溼度、壓力、風速、沙塵濃度、光譜強度、加速度、含氧量傳感器；所述傳感器量測模塊3的輸出端通過主控板I上的串口第一接口 COMl連接串口通訊模塊16 ；
C、然後，在環境模擬測試設備中設置一I/O板4，所述I/O板4的輸出端連接環境模擬測試設備中的負載繼電器；所述I/O板4的輸入端通過主控板I上的串口第二接口 COM2連接串口通訊模塊16 ；
D、然後，在環境模擬測試設備中設置一通訊接口外部擴展板2，所述通訊接口外部擴展板 2 包括 RS-232 接口 21、RS-485 接口 22、網絡接口 23、USB 接口 24 ;其中 RS-232 接口 21通過連接線與外部的計算機31的RS-232接口連接；RS-485接口 22通過工業控制總線與計算機31的外部RS-485接口連接；網絡接口 23通過信號電纜與計算機31的網絡接口連接；
E、所述主控制器10對數據寄存器11、遠程監控通訊模塊12、PID控制模塊13、D0動作模塊14、DI偵測模塊15、運轉控制模塊101、串口通訊模塊16、曲線顯示和記錄模塊17、IXD顯示器18、觸控螢幕19發送指令和接收數據進行管理；其中，數據部分與用戶界面Π部分分開進行管理.以提高運行效率，Π只負責數據的顯示和用戶輸入，Π部分包括曲線顯示和記錄模塊17、IXD顯示器18、觸控螢幕19 ;其餘為數據處理部分；數據的計算和處理都在其它模塊中進行.每個模塊都有一個主線程在後臺運行，實時的計算和處理相關數據；
F、接下來，運轉控制模塊101將數據部分與用戶界面UI部分的各個模塊運轉起來；包括將串口通訊模塊16和傳感器量測模塊3、I/O板4通訊，採集溫溼度數據和將從I/O板讀取到的DI數據保存至數據寄存器11 ;同時將數據寄存器11中的輸出數據及DO動作數據發送給I/O板4 ；
G、同時，運轉控制模塊101還進行定值運轉控制其中包括斜率計算，以及定值運轉時的計時和停止，程序運轉時循環，段次的控制；H、同時，PID控制模塊13的將串口通訊模塊16從傳感器量測模塊3讀取到的實際值數據PV和設定值數值SV進行比對和計算；計算結果以及準備輸出的數據值再寫入數據寄存器11 ;1、同時，DO動作模塊14的輸出指令到I/O板4，控制繼電器的開或關，來控制整個環境測試設備的運行；在此之前或運行中，在觸控螢幕19端輸入和修改各個DO的動作條件，並設定各條件是按PV動作或按SV動作；
J、同時，DI偵測模塊15處理I/O板4上送來的報警信號。在報警信號觸發時做出相應報警提示輸出，並根據警報的級別決定是否只是顯示信息或要切掉所有輸出停止運轉；
K、運行中，數據寄存器11存儲所有的參數和數據，並將重要的參數和數據傳輸到曲線顯示和記錄模塊17，然後由其保存至硬體儲存器；同時將數據繪製成曲線顯示；
L、運行中，通訊接口外部擴展板2上的USB接口 24連通計算機31的USB接口存儲設備，將歷史曲線數據拷貝出去。在步驟E中，將所述IXD顯示器18、觸控螢幕19上下疊置設置，其中，在IXD顯示器18、觸控螢幕19上一側設置運轉顯示鍵30、運轉設定鍵34、程序設定鍵33、曲線顯示鍵32、系統設定鍵35 ；
在另一側設置數字溫度或環境特徵顯示單元36和數字溼度或環境特徵顯示單元37 ；在IXD顯示器18、觸控螢幕19上設置運轉/停機鍵38、全屏幕切換鍵39和運轉/停機狀態顯示301。在步驟F中，將所述串口通訊模塊16的一個串口 COMl 161接傳感器量測模塊3，將另一個串口 COM2 162接I/O板4。在步驟D中，所述通訊接口外接擴展板2與遠程監控通訊模塊12之間至少有兩中模式的通訊線連接，一種是與遠程監控通訊模塊12內的第二串口通訊模塊20連接的通訊線，另一種是與遠程監控通訊模塊12內的網絡通訊模塊29連接的通訊線。所述在IXD顯示器18上的曲線顯示鍵32被按下後，進入曲線顯示界面，所述曲線顯示界面上有溼度或環境特徵刻度尺41、溫度或環境特徵刻度尺42 ；
溼度或環境特徵設定參考線411和溼度或環境特徵曲線412對照溼度或環境特徵刻度尺41進行顯示；
溫度或環境特徵設定參考線421和溫度或環境特徵曲線422對照溫度或環境特徵刻度尺42進行顯示；
所述曲線顯示界面上還有設定按鍵組46、曲線顯示選擇鍵43、曲線設定選擇鍵44和曲線拷貝選擇鍵45;
所述曲線拷貝選擇鍵45被按下時，歷史曲線數據經由遠程監控通訊模塊12、通訊接口外部擴展板2上的USB接口 24，連通USB接口存儲設備，將歷史曲線數據拷貝出去。所述串口通訊模塊16還連接一預留板5。本發明的方法中，採用Checksum和校驗計算方式，即將命令中所有字符的ASCII碼相加然後再和255進行模運算，得到2位的十六進位數即此串命令的Checksum校驗碼。PV:實際值，SV:設定值，UI即User Interface用戶界面的簡稱。API (Application Programming Interface),應用程式編程接口
PID (Proportion Integral Differential) 一種利用比例，積分,微分來計算輸出量的控制方式。運行中，數據寄存器11存儲所有的參數和數據，並將重要的參數和數據傳輸到曲線顯示和記錄模塊17，然後由其保存至硬體儲存器；同時將數據繪製成曲線顯示；這樣既便於查看這些數據的變化趨勢，又可以在今後需要時再次查閱.通過使用通訊接口外接板上的USB接口還可以將歷史曲線拷貝出去，在計算機上通過我們專門的看圖軟體開啟查閱。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種環境模擬測試設備集中控制的方法，所述方法基於包括；其特徵在於，所述方法包括如下步驟A、首先，在一環境模擬測試設備中設置一主控板(I)，所述主控板(I)包括主控制器 (10),數據寄存器(11)、遠程監控通訊模塊(12)、PID控制模塊(13)、DO動作模塊(14)、DI 偵測模塊(15)、運轉控制模塊(101)、串口通訊模塊(16)、曲線顯示和記錄模塊(17)、IXD顯示器(18)、觸控螢幕(19);所述主控制器(10)採用ARM微處理器；B、然後，在環境模擬測試設備中設置一傳感器量測模塊(3)，所述傳感器量測模塊(3) 的輸入端連接環境模擬測試設備中的傳感器，傳感器類型包括溫度、溼度、壓力、風速、沙塵濃度、光譜強度、加速規、含氧量傳感器；所述傳感器量測模塊(3)的輸出端通過主控板 Cl)上的串口第一接口 COMl連接串口通訊模塊(16)；C、然後，在環境模擬測試設備中設置一I/O板(4)，所述I/O板(4)的輸出端連接環境模擬測試設備中的負載繼電器；所述I/O板(4)的輸入端通過主控板(I)上的串口第二接口 COM2連接串口通訊模塊(16)；D、然後，在環境模擬測試設備中設置一通訊接口外部擴展板(2)，所述通訊接口外部擴展板(2)包括 RS-232 接口(21)、RS-485 接口(22)、網絡接口(23)、USB 接口(24);其中 RS-232接口(21)通過連接線與外部的計算機(31)的RS-232接口連接；RS_485接口(22) 通過工業控制總線與計算機(31)的外部RS-485接口連接；網絡接口(23)通過信號電纜與計算機(31)的網絡接口連接；E、所述主控制器(10)對數據寄存器(11)、遠程監控通訊模塊(12)、PID控制模塊(13)、 DO動作模塊(14 )、DI偵測模塊(15)、運轉控制模塊(IOI)、串口通訊模塊(16 )、曲線顯示和記錄模塊(17)、LCD顯示器(18)、觸控螢幕(19)發送指令和接收數據進行管理；其中，數據部分與用戶界面Π部分分開進行管理.以提高運行效率，Π只負責數據的顯示和用戶輸入， UI部分包括曲線顯示和記錄模塊(17)、IXD顯示器(18)、觸控螢幕(19);其餘為數據處理部分；數據的計算和處理都在其它模塊中進行.每個模塊都有一個主線程在後臺運行，實時的計算和處理相關數據；F、接下來，運轉控制模塊(101)將數據部分與用戶界面Π部分的各個模塊運轉起來； 包括將串口通訊模塊(16)和傳感器量測模塊(3)、I/O板(4)通訊，採集傳感器數據和將從 I/O板讀取到的DI數據保存至數據寄存器(11);同時將數據寄存器(11)中的輸出數據及 DO動作數據發送給I/O板(4);G、同時，運轉控制模塊(101)還進行定值運轉控制其中包括斜率計算，以及定值運轉時的計時和停止，程序運轉時循環，段次的控制；H、同時，PID控制模塊(13)的將串口通訊模塊(16)從傳感器量測模塊(3)讀取到的實際值數據PV和設定值數值SV進行比對和計算；計算結果以及準備輸出的數據值再寫入數據寄存器(11);1、同時，DO動作模塊(14)的輸出指令到I/O板(4)，控制繼電器的開或關，來控制整個環境測試設備的運行；在此之前或運行中，在觸控螢幕(19)端輸入和修改各個DO的動作條件，並設定各條件是按PV動作或按SV動作；J、同時，DI偵測模塊(15)處理I/O板(4)上送來的報警信號，在報警信號觸發時做出相應報警提示輸出，並根據警報的級別決定是否只是顯示信息或要切掉所有輸出停止運轉；K、運行中，數據寄存器(11)存儲所有的參數和數據，並將重要的參數和數據傳輸到曲線顯示和記錄模塊(17)，然後由其保存至硬體儲存器；同時將數據繪製成曲線顯示；L、運行中，通訊接口外部擴展板(2 )上的USB接口( 24 )連通計算機(31)的USB接口存儲設備，將歷史曲線數據拷貝出去。
2.根據權利要求1所述的一種環境模擬測試設備集中控制的方法，其特徵在於 在步驟E中，將所述IXD顯示器(18)、觸控螢幕(19)上下疊置設置，其中，在IXD顯示器(18)、觸控螢幕(19)上一側設置運轉顯示鍵(30)、運轉設定鍵(34)、程序設定鍵(33)、曲線顯示鍵(32)、系統設定鍵(35)；在另一側設置數字溫度或環境特徵顯示單元(36)和數字溼度或環境特徵顯示單元 (37)；在IXD顯示器(18)、觸控螢幕(19)上設置運轉/停機鍵(38)、全屏幕切換鍵(39)和運轉/停機狀態顯示(301)。
3.根據權利要求2所述的一種環境模擬測試設備集中控制的方法，其特徵在於 在步驟F中，將所述串口通訊模塊(16)的一個串口 COMl (161)接傳感器量測模塊(3)，將另一個串口 COM2 (162)接 I/O 板(4)。
4.根據權利要求1所述的一種環境模擬測試設備集中控制的方法，其特徵在於 在步驟D中，所述通訊接口外接擴展板(2)與遠程監控通訊模塊(12)之間至少有兩中模式的通訊線連接，一種是與遠程監控通訊模塊(12)內的第二串口通訊模塊(20)連接的通訊線，另一種是與遠程監控通訊模塊(12)內的網絡通訊模塊(29)連接的通訊線。
5.根據權利要求2所述的一種環境模擬測試設備集中控制的方法，其特徵在於 所述在IXD顯示器(18)上的曲線顯示鍵(32)被按下後，進入曲線顯示界面，所述曲線顯示界面上有溼度或環境特徵刻度尺(41)、溫度或環境特徵刻度尺(42)；溼度或環境特徵設定參考線(411)和溼度或環境特徵曲線(412)對照溼度或環境特徵刻度尺(41)進行顯示；溫度或環境特徵設定參考線(421)和溫度或環境特徵曲線(422)對照溫度或環境特徵刻度尺(42)進行顯示；所述曲線顯示界面上還有設定按鍵組(46)、曲線顯示選擇鍵(43)、曲線設定選擇鍵 (44)和曲線拷貝選擇鍵(45)；所述曲線拷貝選擇鍵(45)被按下時，歷史曲線數據經由遠程監控通訊模塊(12)、通訊接口外部擴展板(2)上的USB接口(24)，連通USB接口存儲設備，將歷史曲線數據拷貝出去。
6.根據權利要求1所述的一種環境模擬測試設備集中控制的方法，其特徵在於所述串口通訊模塊(16)還連接一預留板(5)。
全文摘要
一種環境模擬測試設備集中控制的方法，包括在一環境模擬測試設備中設置一主控板，所述主控板包括主控制器、數據寄存器、遠程監控通訊模塊、PID控制模塊、DO動作模塊、DI偵測模塊、運轉控制模塊、串口通訊模塊、曲線顯示和記錄模塊、LCD顯示器、觸控螢幕；主控制器採用ARM微處理器功能強大，本發明的方法基於WindowsCE平臺移植性好，擴展靈活。控制時採取數據與UI分開多線程方式運行效率高，而且方便將來維護和增加新功能。本發明的方法硬體具備RS-232，RS-485和網絡三種接口，同時軟體也具備相對的通訊模塊，上位計算機不管是臺式機或筆記本電腦都可以很方便的通過其中一個匹配的接口和控制器進行遠程控制。
文檔編號G05B19/418GK103019171SQ20121040881
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者陳柏堯, 陳文俊, 侯翼飛 申請人:東莞泰利測試設備有限公司