一种线路快速测试器的制作方法

技术领域

本发明涉及自控领域，特别涉及一种用于控制器外部线路信号快速测试器，所述控制器包括用于楼宇自控系统的现场控制器（DDC）和工业控制用的可编逻辑控制器（PLC）。

背景技术：

目前很多建筑都采用了楼宇自控系统，可实现集中控制建筑的空调、通风、照明等系统，其系统主要由DDC、网络线路、上位主控制器、电脑及控制软件组成，其中DDC负责采集现场设备的各种温度、压力等模拟输入信号以及运行、故障等的状态开关信号，同时DDC根据系统程序的逻辑发出指令驱动现场的阀门、继电器等负载。一般自控厂家根据每个DDC所采集信号，和发出控制信号的数目，设有多钟规格型号的DDC。

一个楼宇自控系统有若干DDC，分布在建筑物的各个楼层，控制建筑物数千个输入和输出点位，其安装工程有以下几个阶段：

1、DDC箱体安装就位、传感器安装及外围设施布线；

2、DDC的输入、输出接线端子与外部设备的接线；

3、分别给若干DDC下载运行软件；

4、通过笔记本电脑及控制软件检测DDC的外部线路；

5、网络联调，上位主控制器、电脑与所有DDC联网。

在上述环节中，阶段4占整个工程工时的40%以上，由于需要电脑及调试软件，目前此阶段的工作必须由专业软件调试工程师来完成，同时还必须配备若干工人一同整改，持续时间漫长；很显然，专业软件调试工程师的工资要远高于普通工人，而且自控系统调试还受现场其他系统的施工进度影响，造成该阶段的调试人工费几十年来一直居高不下。

现有检测技术：

用笔记本电脑及控制软件连接DDC，检测数以千计的与DDC每个输出、输入端口连接的外部线路，包括检测接线是否松动、错位，每个温度、压力、状态点等输入信号，和阀门、继电器等输出控制点信号是否正确，这是目前线路检测的主要方式，但必须由专业软件调试工程师来完成，而且检测设备价格不低。

万用表，只有两支表笔，多点测量时，只能动态轮流检测少量输入信号，不能产生模拟输出信号，属于通用性测量工具，一般只是做辅助工具。

专利201420344854.7公布的一种控制器模拟调试系统，该系统只是用来模拟产生控制器所需的外部信号，输出给控制器，便于在没有外部信号环境的条件下让控制器做仿真运行，其目的只是为了测试、调试控制器的正确性，并不是用于测试于控制器外部线路信号准确性。

工业控制用的PLC结构和功能与DDC相似，相对于DDC安装比较集中，但也存在需要用电脑及调试软件检测外部线路的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的上述不足，通过采用低成本的一种线路快速测试器，可模拟出DDC输出和输入接口的功能，并利用已完成接线DDC的接线端子排，快速对DDC的外部线路快速检测，即包括检测接线是否松动、错位，每个温度、压力、状态点等输入信号，和阀门、继电器等输出控制点信号是否正确，不需要电脑以及任何软件，也不需要专业软件调试人员，可由施工工人操作，在工程前期的接线施工阶段做到同步检测，减少返工，就提高工作效率，降低调试人工费。由于工业控制用的PLC结构和功能与DDC相似，本测试器也同样可用于PLC的线路测试。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：一种线路快速测试器，与接有外部线路的现场控制器DDC（或可编逻辑控制器PLC）接线端子电连接，包括相互电连接的端口速接组件和信号检测模拟组件。

进一步，所述端口速接组件包括若干弹性金属电极，当端口速接组件与DDC连接和定位后，DDC的每个输出、输入接线端子分别与对应的每个弹性金属电极的末端形成弹性紧密接触状态。

进一步，所述信号检测模拟组件包括输出、输入通道，由输出通道产生的输出信号通过弹性金属电极传送到DDC的输出接线端子上，再传递给外部线路，同时与DDC输入接线端子连接的外部线路信号通过弹性金属电极反馈传送到信号检测模拟组件的输入通道。

进一步，所述端口速接组件还包括定位底板,所述定位底板是指根据DDC顶部的轮廓外形，将定位底板设置为能与DDC顶部的轮廓外形配合的结构，控制器的顶部轮廓凸出部分可插入在端口速接组件的底板轮廓的凹陷部分，或端口速接组件的底板轮廓的凸出部分可插入在控制器的顶部轮廓凹陷部分，使得端口速接组件与DDC连接后不会左右松动。弹性金属电极和锁定连接结构均安装于定位底板上，实现端口速接插组件上的每个弹性金属电极与DDC每个输出输入接线端子的准确定位。

进一步，所述端口速接组件还包括锁定连接结构，锁定连接结构又包括连接挂钩或连接螺丝，所述连接挂钩或螺丝设置在定位底板上，当DDC具有适合挂钩固定的结构，如其底部有安装导轨槽，则用挂钩与导轨槽连接；当DDC顶部有螺母，则用螺丝与螺母连接，从而将端口速接组件与DDC连接。

进一步，所述端口速接组件还可采用一外壳结构，所述外壳结构直接与DDC嵌套定位连接，所述弹性金属电极安装于外壳结构上。即端口速接插组件和弹性金属电极集成在一个外壳结构上，该外壳结构与DDC主板的锁定连接方式，与DDC外壳与DDC主板的锁定连接方式一样，测试前，先拆除DDC原有外壳，再将所述外壳结构嵌套在DDC的主板上，保证每个弹性金属电极与DDC每个输出输入接线端子的准确定位连接。

进一步，所述信号检测模拟组件的输入通道包括信号选择开关和检测回路，所述信号选择开关，用于将不同类型的线路输入信号导入到相应的检测回路；所述检测回路有：

发光二极管，用于指示开关输入信号通断，当DDC外部的开关信号通断时，直接通过发光二极管点亮与熄灭让测试人员迅速知道输入信号的状态；

温度计，用于测试DDC外部的输入温度信号，可直接读出外部温度传感器检测的温度数值；

电阻计，用于测试DDC外部的输入电阻信号，可直接读出外部电阻的数值；

电压表，用于测试DDC外部的输入电压信号，可直接读出外部电压的数值；

电流表，用于测试DDC外部的输入电流信号，可直接读出外部电流的数值。

此外对上述信号类型以外的线路输入信号，还可增加相对应的信号检测回路。

温度计、电阻表、电压表、电流表可以集成在一个测量仪表上，通过信号选择开关，将不同类型的外部输入信号导入到以上相应的检测回路。

所述信号检测模拟组件的输出通道包括信号选择开关和信号发生器；所述信号选择开关，将信号发生器产生的不同类型的信号导入到相应的输出回路；所述信号发生器设有：

机械拨动开关或按钮，用于直接给DDC的外部线路产生开关输出信号，可直接驱动外部继电器或接触器等负载；

可调的0-10V电压信号源，用于给DDC的输出接线端子产生出可调的模拟输出电压，可以给电动比例阀门、电动执行器、变频器频率等驱动信号；

可调的4-20mA电流信号源，用于给DDC的输出接线端子产生出可调的模拟电流信号，可以给电动比例阀门、电动执行器、变频器频率等驱动信号。

此外对于上述信号类型以外的负载，还可根据DDC外部所驱动的负载类型，在信号检测模拟组件增加相对应的信号发生器。

可调的0-10V电压信号源和可调的4-20mA电流信号源可以集成在一个信号发生器上，通过信号选择开关，将以上信号输出给外部对应的负载。

进一步，所述弹性金属电极包括探针和针套，针套固定在端口速接组件上，并与信号检测模拟组件通过导电线路连接；每个弹性金属电极对应接触一个DDC的输入或输出接线端子。探针紧密嵌套在针套内，可直接用手或其他工具抽出或插入，当探针变形、损坏后便于迅速更换。探针包括针杆和针头，针杆和针头之间设有弹簧，通过弹簧使针头与接线端子导电表面形成一定压力，保证接触良好；针头采用锥形或球面或爪面，减少针头与接线端子导电表面的接触电阻。

进一步，所述端口速接组件、信号检测模拟组件可以集成在一体，又或用电缆和快速插头互相连接，设计成分体结构，先将端口速接组件固定在DDC上，再通过电缆和快速插头连接到信号检测模拟组件。对于多种规格的DDC，即DDC的输出和输入点数目不同，设置多个相应点数目的端口速接组件，接入到对应规格的信号检测模拟组件，也可按系统中DDC点位数最大的标准，设置一个最大容量的信号检测模拟组件，让不同规格的端口速接组件均可接入。因为配置多种的端口速接组件，相对于配置多种规格的在线快速测试器，成本更低，体积更小，更加方便操作。

进一步，所述信号检测模拟组件还带有充电电池、开关以及电源转换电路，所述电源转换电路的输入侧依次电连接开关和充电电池，输出侧电连接信号检测模拟组件。其中电源转换电路可以产生模拟测试过程中所需的直流以及交流电源，包括信号检测模拟组件本身的工作电源以及DDC外部继电器和电动阀的工作电源。所述端口速接组件和/或信号检测模拟组件设有LED照明灯，当环境光线较暗，设置LED照明可以方便测试。

进一步，所述端口速接组还可用一插头，插头的一端与信号检测模拟组件电连接，另一端与控制器接线端子的插座插接。其插头包括输出侧插头和输入侧插头，控制器接线端子的插座可从控制器拆下，其中控制器外部线路的导线端头与控制器的可拆接线端子的插座采用螺丝连接。 测试时，外部线路的导线端头连同控制器接线端子的插座一起与端口速接组的插头连接。

本发明的原理：

本发明所述的线路快速测试器，把已经接线安装就位的DDC当作一个接线平台，在线路快速测试器设置若干弹性金属电极，直接接触到DDC导电的接线端子表面，让线路快速测试器与DDC快速连接形成复合体；同时通过组合若干发光二极管、温度计、电压表、电流表、模拟信号发生器、机械开关等电路，模拟出DDC输出和输入接口的功能；通过DDC的输出和输入接线端子直接测试外部线路正确性，在前期的施工环节就能实现接线与检测同步，减少安装施工返工，提高工作效率。本发明测试时保持外部线路与DDC的接线端子不松开，使检测更加真实。

所述线路检测，即包括检测DDC外部的接线是否松动、错位，每个温度、压力、状态点等输入信号，和阀门、继电器等输出控制点信号是否正确。

同上所述，本发明同样也可用于检测PLC的外部线路。

本发明的优选方案：

一种线路快速测试器，与DDC连接，其端口速接组件和信号检测模拟组件设计成分体结构，通过电缆和快速插头互相连接；端口速接组件采用一外壳结构，替代原来DDC外壳的方式与DDC连接。

端口速接组件包括若干弹性金属电极，当端口速接组件与DDC连接和定位后，DDC的每个输出、输入接线端子分别与对应的每个弹性金属电极的末端形成弹性紧密接触状态；信号检测模拟组件包括输出、输入通道，由输出通道产生的输出信号通过弹性金属电极传送到DDC的输出接线端子上，再传递给外部线路，同时与DDC输入接线端子连接的外部线路信号通过弹性金属电极反馈传送到信号检测模拟组件的输入通道。

本发明的创新在于：

实现快捷检测，由于检测时不需要将外部信号线从DDC上拆下，也不需把DDC从配电箱里拆除，而且能与DDC迅速连接和分离，让检测操作方便快捷。

技术要求低，由于测试时可不需要DDC运行，因而不需要电脑、任何软件和专业软件调试人员，降低调试人员的技术要求，普通施工工人都可以操作。

测试条件更宽，由于线路快速测试器自带电源，即使工地现场未通电，也可以对外部的线路信号进行检测，不因其他系统的不全而影响工程进度。

应急功能，在自控系统运行中，当某个DDC突发故障，而一时又无法马上修复，可用该测试器临时代替DDC，用信号检测模拟组件给外部线路一个手动指令，如手动打开一定开度的电动比例阀门，或让变频器工作在某一指定频率的状态，相当于给自控系统增加了一套手动模式。

附图说明

图1为本发明实施例的DDC的结构以及DDC与外部线路连接示意图；

图2为本发明实施例的DDC与外部线路连接的电路原理图；

图3为本发明实施例的DDC与线路快速测试器连接示意图；

图4为本发明实施例的线路快速测试器结构示意图；

图5为本发明实施例的信号检测模拟组件结构示意图；

图6为本发明实施例的信号检测模拟组件检测开关、温度、电阻、电压、电流输入信号电路原理图；

图7为本发明实施例的信号检测模拟组件模拟开关、0-10V、4-20mA输出信号检测电路原理图；

图8为本发明实施例的弹性金属电极、探针和针套结构示意图；

图9为本发明实施例的电源及照明电路示意图；

图10为本发明实施例的线路快速测试器中LED照明结构示意图；

图11为本发明实施例的端口速接组件和信号检测模拟组件采用分体结构示意图；

图12为本发明实施例的分体结构的线路快速测试器与DDC连接示意图；

图13为本发明实施例的端口速接件组件采用外壳结构接示意图；

图14为本发明实施例的线路快速测试器与DDC采用分体式外壳结构连接示意图；

图15为本发明实施例的采用螺丝连接线路快速测试器的结构以及与DDC连接方式示意图；

图16为本发明实施例的DDC的接线端子采用可拆接线端子结构示意图；

图17为本发明实施例的端口速接件组件采用插头结构接示意图

图18为本发明实施例的DDC与线路快速测试器采用接插件方式连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参照图1，首先说明DDC的结构： DDC9包括控制器主板90、输出接线端子91、输入接线端子92、外壳93、安装导轨槽94、固定螺母95，网络通讯接口96、电源接线端子97等，其中输出接线端子91的数量和输入接线端子92的数量与DDC输出点位数量和输入点位数量相一致；外部线路的导线端头900通过接线端子与DDC电连接。

参照图2，DDC与外部连接的线路包括温度信号、状态开关信号、压力信号等输入信号，以及电动比例阀门、变频器频率指令、继电器线圈，指示灯等输出点。

实施例1

参照图3，本实施例提供的一种线路快速测试器，与DDC连接的状态如图所示。

参照图4，线路快速测试器，包括相互电连接的端口速接组件1和信号检测模拟组件2，其中端口速接组件1包括若干弹性金属电极10，弹性金属电极10的数量和位置与DDC的输出接线端子91和输入接线端子92相对应。

端口速接组件1还包括定位底板12，根据DDC顶部的轮廓外形，在底板12上设置为能与DDC顶部的轮廓外形配合的结构。测试时定位底板12安装在DDC的上部，DDC的顶部轮廓凸出部分可插入定位底板12轮廓的凹陷部分，定位底板12轮廓的凸出部分可插入在控制器的顶部轮廓凹陷部分，使得端口速接组件1与DDC定位连接，实现弹性金属电极10与DDC每个输出接线端子91和输入接线端子92的准确定位。

端口速接组件1还包括设置在定位底板12上的锁定连接结构11，锁定连接结构11包括连接挂钩111，连接挂钩111设置在端口速接组件1的两侧，通过挂钩111勾住DDC底部的安装导轨槽94，将端口速接组件1与DDC连接，从而让DDC的每个导电的输出接线端子91、输入接线端子92分别与对应的每个弹性金属电极10的末端形成弹性紧密接触状态，在线快速测试器与DDC之间形成电连接。

参照图5和图6， DDC输入接线端子92连接的外部信号通过弹性金属电极10反馈传送到信号检测模拟组件2的输入通道。其中输入通道包括信号选择开关20和以下检测回路：发光二极管21，用于指示开关输入信号通断，当DDC外部的开关信号210通断时，直接通过发光二极管点亮与熄灭让测试人员迅速知道输入信号的状态；温度计22，用于测试DDC外部的输入温度信号，可直接读出外部温度传感器220检测的温度数值；电阻计23，用于测试DDC外部的输入电阻信号，可直接读出外部电阻230的数值；电压表24，用于测试DDC外部的输入电压信号，可直接读出外部电压信号240的数值；电流表25，用于测试DDC外部的输入电流信号，可直接读出外部电流信号250的数值。

上述温度计、电阻表、电压表、电流表可以集成在一个测量仪表上，通过信号选择开关20，将不同类型的外部输入信号导入到以上相应的检测回路。此外对上述信号类型以外的线路输入信号，还可增加相对应的信号检测回路。

参照图5和图7，由输出通道产生的输出信号通过弹性金属电极10传送到DDC的输出接线端子91上。其中输出通道包括信号选择开关20和以下信号发生器：机械开关26，用于直接给DDC的外部线路产生开关输出信号，可直接驱动外部继电器或接触器260；可调的0-10V电压信号源27，用于给DDC的输出接线端91子产生出可调的模拟输出电压，可以给电动比例阀门、电动执行器270以驱动信号；可调的4-20mA电流源信号28，用于给DDC的输出接线端91子产生出可调的模拟电流信号，可以给电动阀门、电动执行器280以驱动信号。

通过信号选择开关20，将以上信号输出给外部不同类型的负载，此外可调的0-10V电压信号源27和可调的4-20mA电流信号源28可以集成在一个信号发生器上，此外对于0-10V或4-20mA以外信号类型的负载，还可根据DDC外部所驱动的负载类型，提供其他类型信号发生器。

参照图8，弹性金属电极10包括探针11和针套12，针套固定在端口速接组件上，并与信号检测模拟组件通过导电线路连接；探针11紧密嵌套在针套12内，可直接用手或其他工具抽出或插入，当探针11变形、损坏后便于迅速更换。探针11包括针杆110、针头111和弹簧112，弹簧112设在针杆110和针头111之间，通过弹簧112使针头111与接线端子导电表面形成一定压力，保证接触良好；针头111采用锥形或球面或爪面，减少针头111与接线端子导电表面的接触电阻。

参照图9和图10，信号检测模拟组件2还带有充电电池4、开关5以及电源转换电路6，所述电源转换电路6的输入侧依次电连接开关5和充电电池4，输出侧电连接信号检测模拟组件2。其中电源转换电路6可以产生模拟测试过程中所需的直流以及交流电源，包括信号检测模拟组件2本身的工作电源以及DDC外部继电器和电动阀的工作电源。端口速接组件1和/或信号检测模拟组件2设有LED照明灯7，当环境光线较暗，设置LED照明7可以方便测试。

实施例2

参照图11与图12，实施例1的区别在于，本实施例提供的一种线路快速测试器,其端口速接组件1和信号检测模拟组件2采用分体结构，采用电缆3和快速插头31互相连接。先将端口速接组件1固定在DDC上，再通过电缆3和快速插31头连接到信号检测模拟组件2。

对于不同规格的DDC，即DDC的输出和输入点数目不同，设置多个相应点数目的端口速接组件1，接入到对应的信号检测模拟组件2，也可按系统中DDC点位数最大的标准，设置一个最大容量的信号检测模拟组件2，让不同规格的端口速接组件1均可接入。

此实施例特点，在一般工程中会采用多种规格的楼宇DDC，采用此实施例，不需要配置多种规格在线快速测试器，只需配置对应规格端口速接组件1，多种规格端口速接组件1均可连接同一规格的信号检测模拟组件2。因为配置多种的端口速接组件，相对于配置多种规格的在线快速测试器，成本更低，体积更小，更加方便操作。

实施例3

参照图1、图13、图14，与实施例1的区别在于，端口速接件组件1为一外壳结构，外壳结构直接与DDC嵌套定位连接，弹性金属电极10安装于外壳结构上。即端口速接插组件1和弹性金属电极10集成在一个外壳结构上，该外壳结构具有与DDC原有外壳93一致的连接结构，测试前，先拆除DDC原有外壳93，将外壳结构与DDC的主板90定位连接，并保证弹性金属电极10与DDC每个输出接线端子91输入接线端子92的准确定位连接。此实施例特点，线路快速测试器与DDC的连接时占用空间小，适用于安装紧凑的DDC箱体。

实施例4

参照图15，与实施例1的区别在于，锁定连接方式不同，对于顶部设有螺母95的DDC，直接采用设置在端口速接组件1两侧的连接螺丝8，与DDC顶部螺母95连接，从而将端口速接组件1与DDC连接。此实施例特点，线路快速测试器与DDC的连接时占用空间小，适用于安装紧凑的DDC箱体，但要求DDC顶部带有用于固定的螺母。

实施例5

参照图16，对于某些结构的DDC，其接线端子采用可拆的接线端子，包括插头和插座，DDC输出接线端子91包括插头911和插座910，DDC输入接线端子92包括插头921和插座920。其中插座与外部线路导线端头900一般采用螺丝连接，插头固定在DDC主板90上。

参照图17和图18，与实施例1的区别在于，端口速接组1采用插头连接，插头的一端与信号检测模拟组件2电连接，其插头包括输出侧插头180和输入侧插头190。

在DDC接线完毕后，做测试线路时，先将部线路导线端头900连同输出插座910一起，与插头911分离，再与端口速接组件1的输出插头180插接；或将部线路导线900连同输入插座920一起，与插头921分离，再与端口速接组件1的输入插头190插接；从而将外部线路信号通过DDC的接线端和端口速接组接入到信号检测模拟组件。采用此方式同样也能实现DDC外部线路的检测。

由于可编逻辑控制器PLC的原理结构与DDC的一样，故在此不再对测试PLC的线路快速测试器的实施方式做描述。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动、变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均属于本发明的保护范围。