家用燃气燃烧器具电子控制器仿真测试系统的制作方法
【专利摘要】一种家用燃气燃烧器具电子控制器仿真测试系统，由IPC、测试软件、数据采集控制箱组成。其中数据采集控制箱内部主要以USB4716和USB4751数据采集模块为中心，同时集成了A/D、D/A模拟信号模块，比例阀、控制器工作电压电流采集模块，DI/DO电平转换驱动模块，T/C频率输出模块，T/C频率输入测量模块。该系统利用硬件在环仿真原理模拟仿真控制器的外围信号及运行环境，使得控制器可以在此环境下实现实际燃烧环境下的控制功能。该系统可以完成依据CJ/T421-2013《家用燃气燃烧器具电子控制器》标准要求，对电子控制器进行的性能测试，提高了测试的可靠性。
【专利说明】家用燃气燃烧器具电子控制器仿真测试系统
【技术领域】
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[0001]本实用新型属于燃气具检测领域，特别涉及的一种家用燃气燃烧器具电子控制器的仿真测试系统。
【背景技术】
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[0002]CJ/T421-2013《家用燃气燃烧器具电子控制器》标准未实施以前，原有控制器检测系统是采用传统的实物试验，既通过一定的人工设置，连接上比例阀、风机、三通阀、水泵、点火针、温度传感器等设备，手动操作完成测试，检测依据标准是CJ/T3074-1998《家用燃气燃烧器具电子控制器》。随着家用燃具的发展，CJ/T3074-1998标准已不能满足产品的测试要求，将由新标准CJ/T421-2013替代，以补充和修改相应的测试项目，如:热应力要求、连续运行性能要求、内部故障保护要求等。因此，原有的以连接实际设备来提供外围信号的测试方式，在进行故障导入、控制器嵌入式软件测试、连续运行性能试验等方面已不适用或操作复杂。
[0003]因此，寻找一种便捷、准确的测试方法辅助、甚至部分替代传统的实物试验，尤其是在较复杂的系统上，显得愈发重要。基于上述需求，硬件在环仿真(HILs)技术应运而生，相对于传统的实物试验，它利用仿真技术模拟待测元件的实际工作环境，降低空间和时间等限制，按照特定目的，进行可控和可迭代的快速开发和测试；相对于虚拟仿真，它采用与实际系统近似的模拟环境仿真实际系统的工作环境，从而具有低成本、高可靠、可重复测试的特点。
【发明内容】
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[0004]本实用新型的目的就在于提供一种家用燃气燃烧器具电子控制器的仿真测试系统，该系统就是利用硬件在环仿真原理模拟仿真控制器的外围信号及运行环境，使得控制器可以在此环境下实现实际燃烧环境下的控制功能。该系统可以完成依据CJ/T421-2013《家用燃气燃烧器具电子控制器》标准要求，对电子控制器进行的性能测试。
[0005]如上构思，本实用新型的技术方案是:一种家用燃气燃烧器具电子控制器仿真测试系统，其特征在于:由工业控制计算机IPC和数据采集控制系统组成；数据采集控制系统包括USB4716数据采集模块和USB4751数据采集模块；被测控制器的工作电压、电流通过220V-5V模拟电压转换隔离模块、被测控制器的电磁阀的工作电流通过O — 5A直流电流到O - 5V电压转换隔离模块、被测控制器的PWM方式控制的电机转速通过PWM信号到直流O - 5V转换模块和ADAM3041模拟电压隔离模块，分别连接到USB4716数据采集模块的A/D接口将信号传送给IPC ;被测控制器的输入端口通过ADAM3014模拟电压隔离模块连接到USB4716数据采集模块的D/A接口，接收IPC模拟的热水出水温度、冷水进水温度、水箱温度、供暖水温度和压力传感器的输出信号；
[0006]被测控制器的的燃气阀状态、点火控制状态、三通阀状态、水泵状态、补水阀状态和风机开关状态信号通过80V-240V(AC/DC)隔离模块连接到USB4751数据采集模块的DI接口传送给IPC ;被测控制器提供的风机风压状态信号通过PCLD782DI24V隔离模块连接到USB4716数据采集模块的DI接口传送给IPC ；
[0007]被测控制器通过PCLD885DO继电器输出模块连接到USB4716数据采集模块的DO接口，接收IPC模拟的水位传感器、过热传感器、火焰传感器、控制器电源控制的输出信号；
[0008]被测控制器的工作频率信号通过光电隔离脉冲检出模块连接到USB4751数据采集模块的τ/c接口传送给IPC ；
[0009]IPC通过USB4751数据采集模块的Τ/C接口接收光隔离脉冲输出模块的输出信号，用于模拟控制器的流量传感器、PWM方式风机转速反馈信号。
[0010]本实用新型克服了原有检测系统的不足，利用硬件在环仿真原理模拟仿真控制器的外围信号及运行环境，使得控制器可以在此环境下实现实际燃烧环境下的控制功能。该系统可以完成依据CJ/T421-2013《家用燃气燃烧器具电子控制器》标准要求，对电子控制器进行的性能测试，整个试验过程都在计算机的监控下进行，相比人工操作时的测试数据更准确，检测精度更高。试验中需连接的实际设备被信号接口替代，降低了试验的复杂性，检测人员能够更好地控制试验过程，做到了每个控制器的检测都可追溯、可复现，节省了大量的时间，提高了测试的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
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[0011]图1是本实用新型的原理框图。
[0012]其中:1一IPC;2—集线器；3—USB4716 数据采集模块；4，7，8—Al 接口 ；5— 220V到5V模拟电压转换隔离模块；6 — 0-5A直流电流到0-5V转换隔离模块；9，11 一ADAM3014模拟电压隔离模块；10—PWM信号到直流0-5V转化模块；12—D/A接口 ；13—DI接口 ；14一PCLD885DO 继电器输出模块；15—PCLD782DI24V 隔离模块；16，18 — DI 接口 ；17—USB4751数据采集模块；19一80V-240V(AC/DC)隔离模块；20，22—Τ/C接口 ；21—光隔离脉冲检出模块；23—光隔离脉冲输出模块；24—数据采集控制箱；25—被测控制器。
【具体实施方式】
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[0013]如图所示:一种家用燃气燃烧器具电子控制器仿真测试系统，除了 IPC和被测控制器外，其余模块都被集成在数据采集控制箱中，有利于防止外界信号干扰。数据采集控制箱外预留带有不同标识的接线端子，方便连接被测控制器的不同接口。
[0014]本系统由工业控制计算机IPCl和数据采集控制系统组成；数据采集控制系统包括USB4716数据采集模块3和USB4751数据采集模块17。被测控制器25的工作电压、电流通过220V-5V模拟电压转换隔离模块5、被测控制器的电磁阀的工作电流通过O — 5A直流电流到O — 5V电压转换隔离模块6、被测控制器25的PWM方式控制的电机转速通过PWM信号到直流O — 5V转换模块10和ADAM3041模拟电压隔离模块9分别连接到USB4716数据采集模块的A/D接口将信号传送给IPC ;被测控制器的输入端口通过ADAM3014模拟电压隔离模块9、11连接到USB4716数据采集模块的D/A接口，接收IPC模拟的热水出水温度、冷水进水温度、水箱温度、供暖水温度和压力传感器的输出信号；
[0015]被测控制器25的的燃气阀状态、点火控制状态、三通阀状态、水泵状态、补水阀状态和风机开关状态信号通过80V-240V(AC/DC)隔离模块19连接到USB4751数据采集模块的DI接口传送给IPC ;被测控制器提供的风机风压状态信号通过PCLD782DI24V隔离模块15连接到USB4716数据采集模块的DI接口传送给IPC ；
[0016]被测控制器25通过PCLD885DO继电器输出模块14连接到USB4716数据采集模块的DO接口，接收IPC模拟的水位传感器、过热传感器、火焰传感器、控制器电源控制的输出信号;
[0017]被测控制器25的工作频率信号通过光电隔离脉冲检出模块21连接到USB4751数据采集模块的Τ/c接口传送给IPC ；
[0018]IPC通过USB4751数据采集模块的Τ/C接口 22接收光隔离脉冲输出模块的输出信号，用于模拟控制器的流量传感器、PWM方式风机转速反馈信号。
[0019]本系统的测试软件是基于Windows7x86操作系统下的C#.NET框架实现的WPF风格的应用软件，可对各种控制功能操作或者获取的输入值进行记录(时间、动作、数值等内容等)，可进行历史记录回放或者比对，可打开历史记录和保存历史记录，自动生成检测报告、运行结果数据列表和曲线、试验结果比较列表、设定数据和实验条件word文档。
[0020]本系统在测试开始前，先设定和分配控制器接口，使之与DI/AI/FI/D0/F0/A0接口进行对应。测试过程中，IPC采集和显示控制器的燃气阀I状态、燃气阀2状态、点火状态、水泵状态、补水阀状态、比例阀开度、风机开关状态、风机转速给定值/反馈值、控制器电压、环境温度以及其他一些控制器输出量。同时，IPC输出给控制器温度、流量、水位、过热、火焰、风机转速、控制器开关的控制与设定等模拟信号。测试结束后，系统自动生成历史记录和测试结果报告。具体操作为:在IPC的测试软件界面(以下简称界面)上输入电源开关信号，通过多路USB输出到I路DO控制电源开关。通过4路DI接口检测三通阀、两个燃气阀以及点火信号，IPC读入信号并将结果显示到界面。在界面上控制产生信号，通过多路USB输出到4路DO接口控制过热(I路)、低水位(2路)、火焰感知(I路)。在界面上进行热水出水温度、供暖水温度冷水进水温度以及水箱温度的设定，在用户确认后，将信号输入到4路D/A模块，进行温度的模拟。在界面上对风机开关转速进行设定，并将信号反馈控制器进行转速反馈。通过读取风机DI电源信号以及PWM信号来对风机的开关以及控制对风机转速的设定进行监测并显示到界面。通过读取燃气比例阀电流信号来对燃气比例阀开度进行监测并显示到界面。
【权利要求】
1.一种家用燃气燃烧器具电子控制器仿真测试系统，其特征在于:由工业控制计算机IPC和数据采集控制系统组成；数据采集控制系统包括USB4716数据采集模块和USB4751数据采集模块；被测控制器的工作电压、电流通过220V-5V模拟电压转换隔离模块、被测控制器的电磁阀的工作电流通过O — 5A直流电流到O — 5V电压转换隔离模块、被测控制器的PWM方式控制的电机转速通过PWM信号到直流O — 5V转换模块和ADAM3041模拟电压隔离模块，分别连接到USB4716数据采集模块的A/D接口将信号传送给IPC ;被测控制器的输入端口通过ADAM3014模拟电压隔离模块连接到USB4716数据采集模块的D/A接口，接收IPC模拟的热水出水温度、冷水进水温度、水箱温度、供暖水温度和压力传感器的输出信号； 被测控制器的的燃气阀状态、点火控制状态、三通阀状态、水泵状态、补水阀状态和风机开关状态信号通过80V-240V隔离模块AC/DC连接到USB4751数据采集模块的DI接口传送给IPC ;被测控制器提供的风机风压状态信号通过PCLD782DI 24V隔离模块连接到USB4716数据采集模块的DI接口传送给IPC ； 被测控制器通过PCLD88OT0继电器输出模块连接到USB4716数据采集模块的DO接口，接收IPC模拟的水位传感器、过热传感器、火焰传感器、控制器电源控制的输出信号； 被测控制器的工作频率信号通过光电隔离脉冲检出模块连接到USB4751数据采集模块的T/C接口传送给IPC; IPC通过USB4751数据采集模块的T/C接口接收光隔离脉冲输出模块的输出信号，用于模拟控制器的流量传感器、PWM方式风机转速反馈信号。
【文档编号】G05B23/02GK204229219SQ201420390615
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】刘文博, 杨丽杰, 郝冉冉, 章亦葵, 于雪连, 陈程 申请人:中国市政工程华北设计研究总院有限公司, 天津大学