一种用于阀类检修的测试系统及测试方法与流程

本发明涉及阀类检修设备技术领域，具体的说，涉及了一种用于阀类检修的测试系统及测试方法。

背景技术：

动态流量平衡阀可恒定水系统流量，根据系统工况变动而自动变化阻力系数，在一定的压差范围内，可以有效地控制通过的流量保持一个常值，即当阀门前后的压差增大时，通过阀门的自动关小的动作能够保持流量不增大，反之，当压差减小时，阀门自动开大，流量仍照保持恒定，使水系统稳定运行，保证车站中央空调制冷功能正常运行，降低系统故障率，延长设备寿命。电动风阀执行器适用于通风、空调系统的风阀控制。地铁以及工业场合，使用有多种类型的执行器，当设备故障需要检修时缺乏简单有效的手段定位故障点。

通常使用的检修方法，大致分为几类：1、使用经验法、替代法进行故障诊断。2、使用信号发生器和万用表进行故障诊断。3、使用具有输出信号和同时可以测量信号的信号发生器或者过程校验仪进行故障诊断。

使用经验法、替代法进行故障诊断，缺点是：故障处理时间较长，缺乏真实有效的数据支持，容易造成误判，将造成大量的人力、物力浪费，影响正常的生产任务，造成巨大的损失。

使用信号发生器和万用表进行故障诊断，故障排查时需要输出设定的电压或电流信号，同时采集反馈的电压或电流信号，在使用现场需要使用信号发生器产生可调电压源或电流源，同时用万用表测量电压或电流；缺点是：所需设备较多、接线较多、携带和操作不便，并且无法同步记录输出信号的数据和测量的数据，无法进行具体的分析。

使用具有输出信号和同时可以测量信号的信号发生器或者过程校验仪进行故障诊断。市场上的该类型的信号发生器或者过程校验仪，都是通用的测量仪器仪表，市场上常用的仪器是信号源模式和测量模式切换的方式。

而工作现场常常需要一路输出信号，一路信号测量同时使用，并记录的测量数据并对其分析，市场上没有专门针对多种执行器的故障排查和测试的仪器仪表；并且信号源通道和测量通道是共参考地的设计架构，不能测量悬浮电压值，不能测量设备输出的某两点之间的电压差值。由于是通用的测量仪器仪表，通用性较强，专用性较差；操作和设置较复杂，显示界面不直观，从而影响对某一种设备的测试和故障诊断。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、实用性强、检测效率高和检测精度高的用于阀类检修的测试系统及测试方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于阀类检修的测试系统，包括上位机、参数输入单元、若干信号输出通道、若干信号隔离测量通道、MCU控制单元和显示屏；

所述上位机，与所述MCU控制单元相连，用于根据测试信号和反馈信号类型设置待测负载所需的配置信息；

所述参数输入单元，与所述MCU控制单元相连，用于输入测试参数；

所述显示屏，与所述MCU控制单元相连，用于进行测试主界面的信息显示；

所述信号输出通道包括DAC电路、信号调理电路、恒压源驱动电路、恒流源驱动电路、恒压源真实值回采电路和恒流源真实值回采电路；

所述恒压源驱动电路和所述恒流源驱动电路均依次通过所述信号调理电路和所述DAC电路连接至所述MCU控制单元，根据所述测试参数，生成相应的测试信号；

所述测试信号通过输出切换电路传输至所述待测负载；所述恒压源真实值回采电路和所述恒流源真实值回采电路实时采集实际输出的测试信号并反馈至所述MCU控制单元；

所述信号隔离测量通道包括依次连接的信号输入电路、电压/电流切换电路、档位切换电路、输入信号保护电路和电压隔离传输电路；所述电压/电流切换电路和所述档位切换电路，通过隔离驱动电路连接所述MCU控制单元；所述信号输入电路连接所述待测负载，所述电压隔离传输电路通过第三ADC电路连接所述MCU控制单元，实时采集到的待测负载的反馈信号通过所述第三ADC电路传输至所述MCU控制单元；

所述MCU控制单元，根据所述信号输出通道输出的测试信号和所述信号隔离测量通道实时采集所述待测负载返回的反馈信号，输出并显示检测结果。

基于上述，所述测试信号为测试电压信号或者测试电流信号，所述反馈信号为反馈电压信号或者反馈电流信号。

基于上述，所述参数输入单元包括用于输入测试参数的按键，用于调节测试信号参数值的旋转编码器，以及通过LED灯指示按键状态的按键状态反馈电路。

基于上述，该测试系统还包括LED照明装置，用于检测测试环境温湿度信息的温湿度传感器，用于存储所述反馈信号的SD卡，以及用于存储所述配置信息的串行存储模块，所述LED照明装置、所述温湿度传感器、所述SD卡和所述串行存储模块分别与所述MCU控制单元相连。

基于上述，该测试系统还包括与所述MCU控制单元相连的用于根据测试需要提供相应测试功能的外部拓展附件，所述外部拓展附件包括开关量输出模块、开关量识别模块和程控电源。

基于上述，该测试系统还包括电源管理电路，所述电源管理电路包括依次连接的锂电池充电电路、锂电池电压检测电路和一键开关机电路，所述一键开关机电路的输出端分别连接用于提供24V电压的锂电池升压电路以及用于提供5V电压的DC-DC升压电路；所述DC-DC升压电路，连接LDO降压电路将5V电压转换为3.3V电压，连接极性转换电路将5V电压转换为-5V电压。

基于上述，所述参数输入单元采用智能终端或者PC机；所述智能终端通过无线通讯模块与所述MCU控制单元相连，所述PC机通过USB接口或者RS485方式与所述MCU控制单元相连。

基于上述，所述信号隔离测量通道还包括隔离采集供电电路和隔离供电悬浮地电路。

一种上述用于阀类检修的测试系统的测试方法，包括以下步骤：

步骤1，所述上位机根据不同类型阀类的测试信号和反馈信号，分别设置待测负载所需不同的配置信息，根据所述配置信息生成测试类型；所述配置信息包括测试信号类型、反馈信号类型、单位、倍率和测试流程；

步骤2，所述MCU控制单元根据选定的测试类型，调用相应的配置信息，生成所述待测负载的测试任务；

步骤3，根据测试任务判断为手动测试或自动测试，如果为手动测试，则配置手动测试参数；如果为自动测试，则自动加载测试信号参数值；

步骤4，根据测试任务加载出测试信号参数值，所述MCU控制单元根据测试信号参数值，控制所述信号输出通道输出相应的测试信号，控制所述信号隔离测量通道实时采集所述待测负载返回的反馈信号，对所述待测负载进行测试，根据所述测试信号和所述反馈信号生成测试报告。

基于上述，所述测试类型包括A类阀测试类型、B类阀测试类型、C类阀测试类型或者D类阀测试类型，所述A类阀测试类型配置为测试信号和反馈信号均为电压信号，所述B类阀测试类型配置为测试信号和反馈信号均为电流信号；所述C类阀测试类型配置为测试信号为电压信号，反馈信号为电流信号；所述D类阀测试类型配置为测试信号为电流信号，反馈信号为电压信号。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说：

1）本发明提供了一种用于阀类检修的测试系统及测试方法，该测试系统包括上位机、参数输入单元、若干信号输出通道、若干信号隔离测量通道、MCU控制单元和显示屏等；将传统测试工序通过本测试系统实现，通过所述信号输出通道输出相应的测试信号；通过所述信号隔离测量通道实时同步采集所述待测负载返回的反馈信号，大大提高了测试效率，节省了人力投入成本；

2）所述上位机根据测试信号和反馈信号类型，设置A类阀测试类型、B类阀测试类型、C类阀测试类型和D类阀测试类型所需的配置信息，进行不同类型阀类检修工作的数据采集；

3）所述信号输出通道和所述信号隔离测量通道，既可以单独工作，也可以同时工作，并且信号输出通道和信号隔离测量通道是隔离的；

综上所述，本发明具有设计科学、实用性强、检测效率高和检测精度高的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的信号输出通道结构框图。

图3是本发明的信号隔离测量通道结构框图。

图4是本发明的程序系统示意图。

图5是本发明的测试工作流程示意图。

图6是本发明的主控电路示意图。

图7是本发明的ADS1256 多通道AD采集电路示意图。

图8是本发明的信号输出通道电路示意图。

图9是本发明的信号隔离测量通道电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如附图1-9所示，一种用于阀类检修的测试系统，它包括上位机、参数输入单元、若干信号输出通道、若干信号隔离测量通道、MCU控制单元和显示屏；所述上位机，与所述MCU控制单元相连，用于根据测试信号和反馈信号类型，分别设置待测负载所需的配置信息；所述参数输入单元，与所述MCU控制单元相连，用于输入测试参数参数；所述显示屏，与所述MCU控制单元相连，用于根据所述配置信息并显示测试主界面进行测试主界面的信息显示；所述信号输出通道包括DAC电路、信号调理电路、恒压源驱动电路、恒流源驱动电路、恒压源真实值回采电路和恒流源真实值回采电路；所述恒压源驱动电路和所述恒流源驱动电路均依次通过所述信号调理电路和所述DAC电路连接至所述MCU控制单元，根据所述测试参数，生成相应的测试信号；所述测试信号通过输出切换电路传输至所述待测负载；所述恒压源真实值回采电路和所述恒流源真实值回采电路实时采集实际输出的测试信号并反馈至所述MCU控制单元；所述信号隔离测量通道包括依次连接的信号输入电路、电压/电流切换电路、档位切换电路、输入信号保护电路、和电压隔离传输电路和ADC电路；所述电压/电流切换电路和所述档位切换电路，通过隔离驱动电路连接所述MCU控制单元；所述信号输入电路连接所述待测负载电压隔离传输电路，所述电压隔离传输电路通过第三ADC电路连接所述MCU控制单元，实时采集到的待测负载的反馈信号通过所述第三ADC电路将实时采集到待测负载的反馈信号传输至所述MCU控制单元；所述MCU控制单元，根据所述信号输出通道输出的测试信号和所述信号隔离测量通道实时采集所述待测负载返回的反馈信号，输出并显示检测结果。

所述测试信号为测试电压信号或者测试电流信号，所述反馈信号为反馈电压信号或者反馈电流信号。本发明可以设置两路信号输出通道和两路信号隔离测量通道，或者四路信号输出通道和四路信号隔离测量通道，具体根据需要设置。

具体地，所述参数输入单元包括用于输入测试参数的按键，用于调节测试信号参数值的旋转编码器，以及通过LED灯指示按键状态的按键状态反馈电路；所述按键、所述旋转编码器和所述按键状态反馈电路分别与所述MCU控制单元相连。所述按键包括上键、下键、左键、右键、确认键、开机键、重启键和退出键等，实现了对测试类型的选择和本发明功能设置，所述旋转编码器可以方便地对测试参数进行灵活调节，可以粗调、细调，操控性更好，优化人机交互方式，按键下有LED指示有按键状态反馈LED指示，用于反馈按键操作状态，便于在光线不足的环境操作使用。

该测试系统还包括LED照明装置，用于检测测试环境温湿度信息的温湿度传感器，用于存储所述反馈信号的SD卡，以及用于存储所述配置信息的串行存储模块，所述LED照明装置、所述温湿度传感器、所述SD卡和所述串行存储模块分别与所述MCU控制单元相连。所述LED照明装置设置在测试仪本体前侧面，通过控制LED的点亮和关闭，便于在光线不足的环境操作使用；所述温湿度传感器，可以检测测试仪器使用环境的温湿度信息，并显示在显示界面上；使用所述SD卡进行数据记录和存储，可以离线记录数据，便于对所述测试信号和所述反馈信号的实时数据和历史数据的分析对比；所述串行存储模块对配置信息进行存储，存储相关的命令和标志。

为了实现功能拓展，该测试系统还包括与所述MCU控制单元相连的用于根据测试需要提供相应的测试功能的外部拓展附件，所述外部拓展附件通过USB接口连接至所述MCU控制单元，所述若干外部拓展附件包括开关量输出模块、开关量识别模块和程控电源。USB接口作为一个外部拓展接口，实现了对多种功能拓展附件的连接；所述USB接口还支持OTG固件升级。某些待测负载输出有继电器机械开关量信号，或者光耦的数值开关量信号，而本测试系统只能实现测试电压信号和测试电流信号的输出，以及反馈电压信号和反馈电流信号的隔离测量；无法同时对待测负载的开关量信号进行采集，因此，本测试系统通过所述开关量输出模块和所述开关量识别模块，灵活实现对该类型阀类的测试工作。所述外部拓展附件可以为0-36V或者0-3A的程控电源，实现了手动调节或者通过USB接口进行参数配置，但不局限于该电压范围，仅表示这种控制和设计框架。本测试系统可以通过USB接口连接单个或者多个外部拓展附件，从而实现对测试功能的完善和功能拓展。

该测试系统还包括电源管理电路，所述电源管理电路包括依次连接的锂电池充电电路、锂电池电压检测电路和一键开关机电路，所述一键开关机电路的输出端分别连接用于提供24V电压的锂电池升压电路以及用于提供5V电压的DC-DC升压电路；所述DC-DC升压电路，连接LDO降压电路将5V电压转换为3.3V电压，连接极性转换电路将5V电压转换为-5V电压。所述锂电池充电电路包括锂电池供电模块和USB接口，通过所述USB接口对本测试系统进行充电，对待测负载进行供电和供电参数监控，当待测负载故障或异常情况，对测试系统造成干扰时，监控所述待测负载的反馈信号，便于对待测负载进行工作状态的动态监控和分析，及时发现待测负载的异常工作状态，做好保护措施，避免了故障造成损失的进一步扩大。

具体地，所述参数输入单元还可以采用智能终端或者PC机；所述智能终端或者所述PC机通过无线通讯模块与所述MCU控制单元相连；所述智能终端或者所述PC机向所述MCU控制单元发送测试参数，并接收所述MCU控制单元返回的反馈信号。所述无线通讯模块采用蓝牙、WIFI或者其他无线通讯方式，所述智能终端为手机、平板电脑等智能终端，本测试系统可以所述通过智能终端或者所述PC机对待测负载对进行远程控制和远程监控，避免了电气连接，防止在测试环境恶劣的环境对人身造成伤害。智能终端或者PC机还连接至互联网，将测试数据通过互联网传输至其他监控平台设备，便于工作人员进行远程控制和监控，同时本测试系统还连接物联网，作为大数据中数据采集和监控环节。

所述信号隔离测量通道还包括隔离采集供电电路和隔离供电悬浮地电路。所述隔离采集供电电路包括B0509S_1WR2芯片，电容C43-C46和电阻R54，所述B0509S_1WR2芯片的引脚VCC通过电阻FB2连接至+5V电源端，引脚GND通过电阻FB5连接至接地端，引脚ISO_VCC连接电阻FB3作为隔离供电模拟电源正输出端，引脚ISO_GND连接电阻FB6作为隔离供电模拟电源负输出端。所述隔离供电悬浮地电路包括运算放大器LM321MF、电阻R57-R61、电容C51-C55和发光二极管LED。所述隔离采集供电电路和所述隔离供电悬浮地电路对本测试系统的所述信号隔离测量通道进行充电，采用隔离供电和USB隔离通讯。

所述信号输入电路采用屏蔽线传输信号，屏蔽线一端使用金属的航空插头连接方式，另一端设置用于与待测负载相连的测量探头，防止输出信号被外界干扰。所述档位切换电路包括光电耦合器AQY212EH，所述光电耦合器AQY212EH的引脚3和引脚4分别与双刀双掷继电器G6K_2F_Y的动触点连接，用于实现mV、V档切换；所述输入信号保护电路包括精密运算放大器U11、电容C28-C31和电容C33；所述电压隔离传输电路包括线性光耦合器TIL300A和精密运算放大器U12，所述线性光耦合器TIL300A的引脚LEDA与所述精密运算放大器U11输出端连接，引脚PD1A与所述精密运算放大器U11的负输入端连接，引脚PD2A与所述精密运算放大器U12的正输入端连接。

所述MCU控制单元还连接有显示屏，所述显示屏显示不同类型阀类的测试界面，每个界面根据设备的使用说明，测试特性进行设定，自定义显示单位和比倍率，实时显示换算后的单位和数值，便于与设备显示值对比；通过切换不同的测试界面，实现对某个型号设备的专用测试。也可以使用上位机对测试界面进行编辑定制，增加了测试方式的灵活性和专用性，更针对使用环境，最大程度的节省使用现场的配置和操作的时间便于检修和测试。

本测试系统的工作流程如附图5所示：（1）初始化；（2）所述MCU控制单元加载所述上位机设置的配置信息，所述配置信息包括测试信号类型、反馈信号类型、单位、倍率和测试流程；（3）所述MCU控制单元根据选定的测试类型，调用相应的配置信息，生成所述待测负载的测试任务，根据测试任务判断为手动测试或自动测试；（4）如果为手动测试，则配置手动测试参数，通过所述参数输入单元手动设置输出参数，进入手动测试流程；（5）如果为自动测试，则自动加载测试信号参数值，控制所述信号输出通道输出相应的测试信号，控制所述信号隔离测量通道实时采集所述待测负载返回的反馈信号，并根据配置信息判断反馈信号是否在正常范围；所述测试信号参数值通过所述上位机预先配置；（6）如果所述反馈信号不在正常范围，则根据配置信息判断故障类型；（7）如果所述反馈信号在正常范围，则表示待测负载测试的功能正常，若测试任务完成则结束测试，生成测试报文。

一种上述用于阀类检修的测试系统的测试方法，包括以下步骤：

步骤1，所述上位机根据不同类型阀类的测试信号和反馈信号，分别设置待测负载所需不同的配置信息，并存储在串行存储模块；所述配置信息包括测试信号类型、反馈信号类型、单位、倍率和测试流程；

所述显示屏上显示根据所述配置信息生成不同测试类型的测试主界面并在进行；所述测试主界面包括不同阀类的测试类型，所述测试类型与配置信息一一对应；

步骤2，根据所述待测负载的类型，通过所述参数输入单元在测试主界面执行不同阀类测试类型的选择动作；所述MCU控制单元根据选定的测试类型，调用预先存储在所述串行存储模块的相应的配置信息，生成所述待测负载的测试任务；

步骤3，根据测试任务判断为手动测试或自动测试，如果为手动测试，则配置手动测试参数；如果为自动测试，则自动加载测试信号参数值，所述测试信号参数值是预先设置的；

步骤4，根据测试任务加载出测试信号参数值，所述MCU控制单元根据测试信号参数值，控制所述信号输出通道输出相应的测试信号，控制所述信号隔离测量通道实时采集所述待测负载返回的反馈信号，对所述待测负载进行测试，根据所述测试信号和所述反馈信号生成测试报告。

所述测试类型包括A类阀测试类型、B类阀测试类型、C类阀测试类型或者D类阀测试类型，所述A类阀测试类型配置为测试信号和反馈信号均为电压信号，所述B类阀测试类型配置为测试信号和反馈信号均为电流信号；所述C类阀测试类型配置为测试信号为电压信号，反馈信号为电流信号；所述D类阀测试类型配置为测试信号为电流信号，反馈信号为电压信号。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。