一种基于PLC的列车空调控制盘自动测试装置的制作方法

本发明涉及控制盘测试技术领域，具体为一种基于plc的列车空调控制盘自动测试装置。

背景技术：

空调控制盘作为列车空调控制的核心设备，参与空调通风机、冷凝机、压缩机等设备的功能运作中，在空调系统的运作中起着决定性的作用。空调控制盘的元器件数量多，且对应的接线繁多，控制盘的查线和调试的工作量大，在整个生产周期中占据了很多的时间，给项目的进展带来了很多不确定因素。研发自动测试装置的目的是减少人力和时间，将查线和调试的工作完成。plc在行业内的应用已非常广泛，基于c#的上位机开发也相对成熟，在技术实现的基础需求已充分完备。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于plc的列车空调控制盘自动测试装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于plc的列车空调控制盘自动测试装置，包括上位机网线接口、380v电源接口、220v电源接口、功率控制寄存器串口、rs232通信串口、三相电检测串口、直连信号串口、旋转式监控串口、光感检测串口、开关式监控串口、旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置、辅助安装装置，所述上位机网线接口用于自动测试装置plc与上位机之间的通讯，所述380v电源接口用于为自动测试装置提供380v电源，所述220v电源接口用于为自动测试装置提供220v电源，所述功率控制寄存器串口用于自动测试装置plc检测空调控制盘的功率控制寄存器的状态，所述rs232通讯串口用于自动测试装置plc与空调控制盘的控制器之间的通讯，所述三相电检测串口用于检测空调控制盘三相回路输出状态，所述直连信号串口用于自动测试装置plc通过通讯或者硬线直接驱动控制盘，所述旋转式监控串口用于为旋转式监控装置提供电源、完成自动测试装置plc与旋转式监控装置之间的数据通讯，所述光感检测串口用于为光感检测装置提供电源、完成自动测试装置plc与光感检测装置之间的数据通讯，所述开关式监控串口用于为开关式监控装置提供电源、完成自动测试装置plc与开关式监控装置之间的数据通讯，所述旋转式监控装置用于控制并监测需旋转控制的回路，所述光感检测装置用于检测可通过光感强度判断状态的回路，所述开关式监控装置用于控制并检测需按压控制的回路，所述辅助安装装置用于辅助安装旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置。

进一步的，所述旋转式监控装置包括旋转式监控装置外壳、旋转式监控装置伺服电机、旋转式监控装置电源线和信号线、电机转轴、上飞轮、弹簧、限位套筒、下飞轮、细立杆、防滑涂层、旋转式监控装置磁铁，所述旋转式监控装置外壳用于保护旋转式监控装置，所述旋转式监控装置伺服电机用于控制被监控回路，所述旋转式监控装置电源线和信号线用于为伺服电机提供电源通道和通讯通道，所述电机转轴末端安装有上飞轮以及下飞轮，所述上飞轮底端连接有弹簧和限位套筒，所述上飞轮顶端连接有限位套筒，所述弹簧底端连接有细立杆，所述细立杆中部以下周围覆盖有防滑涂层，所述防滑涂层用于提高细立杆的抓取力度，所述弹簧用于为细立杆提供向下的压力以及防止细立杆脱离限位套筒，所述旋转式监控装置磁铁粘接于旋转式监控装置外壳底端，所述旋转式监控装置磁铁用于将旋转式监控装置吸附在空调控制盘表面。

进一步的，所述光感检测装置包括光感检测装置外壳、光感检测装置电源线和信号线、感光传感器、透明主体、光感检测装置磁铁，所述光感检测装置外壳用于保护光感检测装置，所述光感检测装置电源线和信号线用于为感光传感器提供电源通道和通讯通道，所述感光传感器用于检测光感强度，所述透明主体用于支撑感光传感器，所述光感检测装置磁铁与透明主体底端以及光感检测装置外壳底端连接，所述光感检测装置磁铁用于将光感检测装置吸附在空调控制盘表面。

进一步的，所述开关式监控装置包括开关式监控装置伺服电机、开关式监控装置电源线和信号线开关式监控装置外壳、连杆、滑动装置、开关式监控装置磁铁，所述开关式监控装置伺服电机用于控制被监控回路，所述开关式监控装置电源线和信号线用于为伺服电机提供电源通道和通讯通道，所述开关式监控装置外壳用于保护开关式监控装置，所述连杆用于将伺服电机的转动转化成滑动装置的上下移动，所述开关式监控装置磁铁连接于开关式监控装置外壳底端，用于将开关式监控装置吸附在空调控制盘表面。

进一步的，所述辅助安装装置包括下压金属片、下压螺丝、螺丝固定杆、内压螺丝固定板、内压螺丝、控制盘垫板，所述下压金属片用于固定旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置，所述下压螺丝用于调节下压金属片的下压压力，所述螺丝固定杆用于固定下压螺丝，所述内压螺丝用于调节控制盘垫板向内测施加的压力，所述内压螺丝固定板用于固定内压螺丝，所述控制盘垫板用于将辅助安装装置固定在控制盘表面。

进一步的，所述自动测试装置包括以下方法：

s1：将功率控制寄存器串口、rs232通信串口、三相电检测串口、直连信号串口分别与空调控制盘对应端口连接，将旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置分别安装于相应的位置；

s2：自动测试装置plc通过串口通讯和控制盘的控制器进行点对点映射通讯，将控制盘的控制器所有的信息进行实时传输和逻辑判断；

s3：上位机和自动测试装置plc通过网线通讯，接收上位机每步检查要驱动的信号和返回最后执行的结果；

s4：上位机通过自动测试装置plc发送初始化命令对旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置进行初始化，调试人员根据上位机初始化返回的显示数据，对旋转式监控装置、开关式监控装置、光感检测装置的档位信息、通讯地址信息进行修改并定义；

s5：上位机根据测试策略对每个项点的子项点进行逐项控制和检验，将控制信息以及检验信息储存至上位机，完成检验。

进一步的，所述步骤s2包括以下步骤：

s21：自动测试装置plc首先配置波特率校验,再配置发送和接收的相互逻辑；

s22：plc中断启用接收功能，再发送数据。

进一步的，所述步骤s3包括以下步骤：

s31：上位机配置自动测试装置plc的ip地址、启用的数据长度、起始地址参数；

s32：上位机判断目前步骤的协议类型，对检验位进行复位，plc发出驱动，驱动控制盘做出相应的工作。

进一步的，所述步骤s4包括以下步骤：

s41：上位机通过自动测试装置plc发送初始化命令至旋转式监控装置，旋转式监控装置中的电机进行顺时针运转，当电机无法顺时针转动时电机进行逆时针运转直至电机再次无法转动，记录运转过程速度与时间变化的函数数据，按照此规律运行至初始化命令结束，上位机得到电机速度与时间的函数数据，根据此函数数据中电机速度降为零次数以及速度低谷次数分析处理获得旋转式监控装置档位区间；

s42：上位机通过自动测试装置plc发送初始化命令至光感检测装置，光感检测装置中的感光传感器获得光照强度随时间变化的函数数据，直至初始化命令结束，根据此函数数据中光照强度连续持续时间分析处理获得光感检测装置档位区间；

s43：上位机通过自动测试装置plc发送初始化命令至开关式监控装置，开关监控装置中的电机进行顺时针或者逆时针运转，记录电机运转速度随时间变化的函数数据，直至初始化命令结束，根据此函数数据中电机速度降为零次数以及速度低谷次数分析处理获得开关监控装置档位区间；

s44：旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置将初始化完毕的档位信息数据发送至上位机，上位机将档位信息数据显示，调试人员根据实际情况对旋转式监控装置、开关式监控装置、光感检测装置的档位信息、通讯地址信息进行修改并定义。

s45：上位机通过自动测试装置plc获得并记录当前旋转式监控装置、开关式监控装置、光感检测装置的档位信息以及通讯地址信息，增加检验内容。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明大幅度的简化了空调控制盘调试流程，结合旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置省略了人工手动操作以及人工检验回路的步骤，同时因为监控装置以及检测装置的特性，相较于传统空调控制盘调试本发明的空调控制盘调试的过程有着优于人工的检测控制效果，具备速度快、准确性高、低人工化的优点。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体通讯结构示意图；

图2是本发明的旋转式监控装置结构示意图；

图3是本发明的旋转式监控装置a区域详细示意图；

图4是本发明的下飞轮横截面示意图；

图5是本发明的光感检测装置示意图；

图6是本发明的开关式监控装置示意图；

图7是本发明的辅助安装装置示意图；

图8是本发明的旋转式监控装置电机速度与时间变化的函数示意图；

图9是本发明的光感检测装置光照强度与时间变化的函数示意图；

图10是本发明的开关式监控装置电机速度与时间变化的函数示意图；

图11是本发明的辅助安装装置与旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置的安装示意图；

图中：1.上位机网线接口；2.380v电源接口；3.220v电源接口；4.功率控制寄存器串口；5.rs232通信串口；6.三相电检测串口；7.直连信号串口；8.旋转式监控串口；9.光感检测串口；10.开关式监控串口；11.旋转式监控装置；12.光感检测装置；13.开关式监控装置；11-1.旋转式监控装置外壳；11-2.旋转式监控装置伺服电机；11-3.旋转式监控装置电源线和信号线；11-4.电机转轴；11-5.上飞轮；11-6.弹簧；11-7.限位套筒；11-8.下飞轮；11-9.细立杆；11-10.防滑涂层；11-11.旋转式监控装置磁铁；12-1.光感检测装置外壳；12-2.光感检测装置电源线和信号线；12-3.感光传感器；12-4.透明主体；12-5.光感检测装置磁铁；13-1.开关式监控装置伺服电机；13-2.开关式监控装置电源线和信号线；13-3.开关式监控装置外壳；13-4.连杆；13-5.滑动装置；13-6.开关式监控装置磁铁；14-1.下压金属片；14-2.下压螺丝；14-3.螺丝固定杆；14-4.内压螺丝固定板；14-5.内压螺丝；14-6.控制盘垫板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-11，本发明提供技术方案：

一种基于plc的列车空调控制盘自动测试装置，包括上位机网线接口1、380v电源接口2、220v电源接口3、功率控制寄存器串口4、rs232通信串口5、三相电检测串口6、直连信号串口7、旋转式监控串口8、光感检测串口9、开关式监控串口10、旋转式监控装置11、光感检测装置12、开关式监控装置13、辅助安装装置14，所述上位机网线接口1用于自动测试装置plc与上位机之间的通讯，所述380v电源接口2用于为自动测试装置提供380v电源，所述220v电源接口3用于为自动测试装置提供220v电源，所述功率控制寄存器串口4用于自动测试装置plc检测空调控制盘的功率控制寄存器的状态，所述rs232通讯串口5用于自动测试装置plc与空调控制盘的控制器之间的通讯，所述三相电检测串口6用于检测空调控制盘三相回路输出状态，所述直连信号串口7用于自动测试装置plc通过通讯或者硬线直接驱动控制盘，所述旋转式监控串口8用于为旋转式监控装置提供电源、完成自动测试装置plc与旋转式监控装置之间的数据通讯，所述光感检测串口9用于为光感检测装置提供电源、完成自动测试装置plc与光感检测装置之间的数据通讯，所述开关式监控串口10用于为开关式监控装置提供电源、完成自动测试装置plc与开关式监控装置之间的数据通讯，所述旋转式监控装置11用于控制并监测需旋转控制的回路，所述光感检测装置12用于检测可通过光感强度判断状态的回路，所述开关式监控装置13用于控制并检测需按压控制的回路，所述辅助安装装置14用于辅助安装旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置。

所述旋转式监控装置11包括旋转式监控装置外壳11-1、旋转式监控装置伺服电机11-2、旋转式监控装置电源线和信号线11-3、电机转轴11-4、上飞轮11-5、弹簧11-6、限位套筒11-7、下飞轮11-8、细立杆11-9、防滑涂层11-10、旋转式监控装置磁铁11-11，所述旋转式监控装置外壳11-1用于保护旋转式监控装置11，所述旋转式监控装置伺服电机11-2用于控制被监控回路，所述旋转式监控装置电源线和信号线11-3用于为伺服电机提供电源通道和通讯通道，所述电机转轴11-4末端安装有上飞轮11-5以及下飞轮11-8，所述上飞轮11-5底端连接有弹簧11-6和限位套筒11-7，所述上飞轮11-5顶端连接有限位套筒11-7，所述弹簧11-6底端连接有细立杆11-9，所述细立杆11-9中部以下周围覆盖有防滑涂层11-10，所述防滑涂层11-10用于提高细立杆11-9的抓取力度，所述弹簧11-6用于为细立杆(11-9)提供向下的压力以及防止细立杆11-9脱离限位套筒11-7，所述旋转式监控装置磁铁11-11粘接于旋转式监控装置外壳11-1底端，所述旋转式监控装置磁铁11-11用于将旋转式监控装置11吸附在空调控制盘表面。

如图2和图3所示为旋转式监控装置11，该装置用于对旋转式按钮的状态进行控制和检测，并接收控制并发出检测信号。

图4所示为该装置的下飞轮11-8横截面，细立杆11-9的安装方式如图所示，可以更好的控制旋转式按钮。

所述光感检测装置12包括光感检测装置外壳12-1、光感检测装置电源线和信号线12-2、感光传感器12-3、透明主体12-4、光感检测装置磁铁12-5，所述光感检测装置外壳12-1用于保护光感检测装置12，所述光感检测装置电源线和信号线12-2用于为感光传感器12-3提供电源通道和通讯通道，所述感光传感器12-3用于检测光感强度，所述透明主体12-4用于支撑感光传感器12-3，所述光感检测装置磁铁12-5与透明主体12-4底端以及光感检测装置外壳12-1底端连接，所述光感检测装置磁铁12-5用于将光感检测装置12吸附在空调控制盘表面。

如图5所示为光感检测装置12，本装置用于对光信号进行检测，检测回路例如控制盘面板中指示灯，将检测回路状态数据发送至自动测试装置用于自动测试。

所述开关式监控装置13包括开关式监控装置伺服电机13-1、开关式监控装置电源线和信号线13-2、开关式监控装置外壳13-3、连杆13-4、滑动装置13-5、开关式监控装置磁铁13-6，所述开关式监控装置伺服电机13-1用于控制被监控回路，所述开关式监控装置电源线和信号线13-2用于为伺服电机提供电源通道和通讯通道，所述开关式监控装置外壳13-3用于保护开关式监控装置13，所述连杆13-4用于将伺服电机的转动转化成滑动装置(13-5)的上下移动，所述开关式监控装置磁铁13-6连接于开关式监控装置外壳13-3底端，用于将开关式监控装置13吸附在空调控制盘表面。

如图6所示为开关式监控装置13，该装置用于对开关式按钮的状态进行控制和检测，并接收控制并发出检测信号。

如图1所示为本发明整体通讯结构示意图，其中上位机与自动测试装置通讯连接，自动测试装置与空调控制盘通讯连接。

所述辅助安装装置14包括下压金属片14-1、下压螺丝14-2、螺丝固定杆14-3、内压螺丝固定板14-4、内压螺丝14-5、控制盘垫板14-6，所述下压金属片14-1用于固定旋转式监控装置11、光感检测装置12、开关式监控装置13，所述下压螺丝14-2用于调节下压金属片14-1的下压压力，所述螺丝固定杆14-3用于固定下压螺丝14-2，所述内压螺丝14-5用于调节控制盘垫板14-6向内测施加的压力，所述内压螺丝固定板14-4用于固定内压螺丝14-5，所述控制盘垫板14-6用于将辅助安装装置14固定在控制盘表面。

当空调控制盘表面为非金属时，本发明提供一种装置安装方式，如图7、和图11所示，辅助安装装置将旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置的磁铁外部压上金属压片，以此安装设备，确保安装设备的稳固。

所述自动测试装置包括以下方法：

s1：将功率控制寄存器串口、rs232通信串口、三相电检测串口、直连信号串口分别与空调控制盘对应端口连接，将旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置分别安装于相应的位置；

s2：自动测试装置plc通过串口通讯和控制盘的控制器进行点对点映射通讯，将控制盘的控制器所有的信息进行实时传输和逻辑判断；

s3：上位机和自动测试装置plc通过网线通讯，接收上位机每步检查要驱动的信号和返回最后执行的结果；

s4：上位机通过自动测试装置plc发送初始化命令对旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置进行初始化，调试人员根据上位机初始化返回的显示数据，对旋转式监控装置、开关式监控装置、光感检测装置的档位信息、通讯地址信息进行修改并定义；

s5：上位机根据测试策略对每个项点的子项点进行逐项控制和检验，将控制信息以及检验信息储存至上位机，完成检验。

所述步骤s2包括以下步骤：

s21：自动测试装置plc首先配置波特率校验,再配置发送和接收的相互逻辑；

s22：plc中断启用接收功能，再发送数据。

以上步骤是为了更好的完成自动测试装置plc与控制盘的控制器之间的通讯。

所述步骤s3包括以下步骤：

s31：上位机配置自动测试装置plc的ip地址、启用的数据长度、起始地址参数；

s32：上位机判断目前步骤的协议类型，对检验位进行复位，plc发出驱动，驱动控制盘做出相应的工作。

以上步骤是为了更好的完成自动测试装置plc与上位机之间的通讯。

所述步骤s4包括以下步骤：

s41：上位机通过自动测试装置plc发送初始化命令至旋转式监控装置，旋转式监控装置中的电机进行顺时针运转，当电机无法顺时针转动时电机进行逆时针运转直至电机再次无法转动，记录运转过程速度与时间变化的函数数据，按照此规律运行至初始化命令结束，上位机得到电机速度与时间的函数数据，根据此函数数据中电机速度降为零次数以及速度低谷次数分析处理获得旋转式监控装置档位区间；

旋转式监控装置电机速度与时间变化的函数如图8所示，其中低谷为速度不为零的电机最低速度，图8所示的类型为一种二档按钮，结合实际旋转按钮的工作特性，当旋转按钮旋转至档位切换点时所需要的力最大，反映至伺服电机转动速度上及为转动速度位于速度低谷，上位机可以根据电机顺时针转动以及逆时针转动产生的低谷数量划分旋转按钮档位，档位数量为低谷数量数值加一，此步骤是为了自动识别旋转式监控装置所需要控制以及检测的档位，同时若调试人员发现识别错误时可根据电机运行时间自行划分档位。

上位机获得电机转速随时间变化的函数将电机由速度零升高再降为零的时间段称为电机的一个转动周期，获取该周期中电机转速由正常转速降为速度低谷的次数以及对应时间，将该低谷对应时间到上一个低谷的对应时间的时间段划分为一个档位，以此获得多个旋转式监控装置档位区间。

s42：上位机通过自动测试装置plc发送初始化命令至光感检测装置，光感检测装置中的感光传感器获得光照强度随时间变化的函数数据，直至初始化命令结束，根据此函数数据中光照强度连续持续时间分析处理获得光感检测装置档位区间；

光感检测装置光照强度与时间变化的函数如图9所示，图9所示的类型为一种三档指示灯，如图9所示的档位a表示指示灯为正常状态，档位b表示指示灯为关闭状态，档位c为警报状态，上位机根据设定的最小时间段划分整个检测过程，获得多个时间段碎片，时间段碎片内容包括光照强度以及此光照强度持续的时间，其中设定的最小时间段由初始化命令运行时间决定，上位机对获得的多个时间段碎片按照时间顺序一一进行数据判断，其光照强度以及此光照强度持续时间与上一个时间段碎片相同时将其划分为同一档位，当光照强度或者此光照强度持续时间不同时，将此时间段碎片划分为下一个档位，上位机按照此方法完成对多个时间段数据进行判断，将相同光照强度以及相同光照强度持续时间的时间段碎片连接形成多个档位区间。

s43：上位机通过自动测试装置plc发送初始化命令至开关式监控装置，开关监控装置中的电机进行顺时针或者逆时针运转，记录电机运转速度随时间变化的函数数据，直至初始化命令结束，根据此函数数据中电机速度降为零次数以及速度低谷次数分析处理获得开关监控装置档位区间；

开关式监控装置电机速度与时间变化的函数如图10所示，图10所示的类型为一种二档按钮，开关按钮同时具备按压至档位切换点时所需要的力最大的特性，反映至伺服电机转动速度上及为转动速度位于速度低谷，上位机由电机速度与时间变化的函数获得电机转速由正常转速降为速度低谷的次数以及对应时间，将该低谷对应时间到上一个低谷的对应时间的时间段划分为一个档位，以此获得多个档位区间，同时若调试人员发现识别错误时可根据电机运行时间自行划分档位。

s44：旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置将初始化完毕的档位信息数据发送至上位机，上位机将档位信息数据显示，调试人员根据实际情况对旋转式监控装置、开关式监控装置、光感检测装置的档位信息、通讯地址信息进行修改并定义。

调试人员对例如函数图显示的档位a、档位b、档位c进行定义，定义的内容为档位实际对应的意义，上位机储存定义的内容，将其写入检测流程。

s45：上位机通过自动测试装置plc获得并记录当前旋转式监控装置、开关式监控装置、光感检测装置的档位信息以及通讯地址信息，增加检验内容。

本发明的工作原理：

调试人员需将相应的串口以及接口连接至上位机和空调控制盘，并将旋转式监控装置、光感检测装置、开关式监控装置安装于空调控制盘表面，上位机会自动对监控装置以及检测装置进行初始化，调试人员再根据上位机初始化返回的显示数据对档位信息、通讯地址信息进行修改并定义，上位机根据测试策略对每个项点的子项点进行逐项控制和检验，将控制信息以及检验信息储存至上位机，完成检验。本发明使用全过程中只需调试人员将串口以及接口进行连接、安装监控装置以及检测装置、修改并定义档位信息和通讯地址信息，即可完成列车空调控制盘的自动测试，具备人工操作少节约大量人工时间、自动测试速度快效率高的优点。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。