一种新型全数字化测控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种新型全数字化测控系统，包括：通讯板卡，用于将测控指令信号提供给第一组传感器，并从所述第一组被测对象获取相应的测控反馈信号；传感器网络，用于将测控指令信号提供给第二组传感器，并从所述第二组被测对象获取相应的测控反馈信号；主控制器，用于将所述测控指令信号提供给所述通讯板卡和所述传感器网络，并从所述通讯板卡和所述传感器网络获取所述相应的测控反馈信号。本实用新型由于应用了EtherCAT实时以太网传感器进行组网来传输反馈信号，解决了原来半数字测控系统中模拟反馈信号易受干扰，扩展性差的问题，提高了实验数据的准确性。
【专利说明】
一种新型全数字化测控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及测控【技术领域】，特别涉及一种新型全数字化测控系统。
【背景技术】
[0002]测控系统是集测量与控制于一体的试验系统。通常由各类传感器、转接模块以及计算机控制器三部分组成。在测量过程中一般使用模拟信号实现对传感器数据的回读和对被测对象控制信号的下发。
[0003]传统的测控系统为模拟测控系统，用此种测控系统进行试验时一般需要计算机控制器通过十几路D/A通道将模拟指令信号下发给被测对象使其动作，同时还需要至少几十路A/D通道将各个传感器的模拟反馈信号采集至计算机控制器，之后控制器对采集来的数据进行变换，分析，显示并保存来完成整个实验过程。
[0004]此种测控系统在进行试验时对外部环境非常敏感，极易受到干扰，为了减轻干扰需采取信号接地、电缆加屏蔽层、改为双绞线、进行信号隔离、滤波等一系列措施增加了项目成本和开发周期。同时此种测控系统扩展性差，一般如果需要增加A/D、D/A采集输出模拟通道的通道数则必须增加硬件板卡并对抗干扰部分进行重新设计才能达到预期效果，更加提高了成本。
[0005]随着测控系统的不断进步，人们想出了各种方法以降低模拟测控系统的开发周期，项目成本与扩展花费。如余量设计减少扩展花销，使用集成信号隔离滤波功能的A/D采集板卡来降低抗干扰部分的设计难度，增加同步触发节点提供高精度同步采集功能提高测试精度等等。
[0006]然而，这些都不能从根本上消除模拟测控设备在指令信号和反馈信号输出采集过程中易受干扰和模拟测控系统扩展性差的问题。于是，一种半数字化的测控系统被设计出来并被广泛应用。这种半数字化的测控系统一般使用数字总线下发控制指令信号，并采集部分采样率要求不高的传感器反馈信号。这种测控系统由于使用数字总线作为控制指令信号和部分传感器反馈信号的输出输入接口，利用数字总线抗干扰能力强，扩展接口简单的优点极大的降低了控制指令信号和部分传感器反馈信号的干扰提高了测控系统的数据精度，降低了扩展维护成本。然而，美中不足的一点是数字总线的比特率较低的问题导致其无法满足某些要求采样率较高的传感器的采集需求。这就使得这一部分数据依然需要通过A/D通道采集得到。于是，这种半数字化测控系统虽然通过应用数字总线技术消除了指令信号的干扰，但其对那些通过A/D通道采集的数据所受的干扰依然无能为力。
实用新型内容
[0007](一 )要解决的技术问题
[0008]为了克服现有技术中所存在的不足，本实用新型的目的在于如何提供一种新型全数字化测控系统，从根本上消除输入输出信号干扰，提高测控系统的测试精度与可靠性。
[0009]( 二 )技术方案
[0010]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种新型全数字化测控系统，包括:通讯板卡，用于将测控指令信号提供给第一组传感器，并从所述第一组传感器获取相应的测控反馈信号；传感器网络，用于将测控指令信号提供给第二组传感器，并从所述第二组传感器获取相应的测控反馈信号；主控制器，用于将所述测控指令信号提供给所述通讯板卡和所述传感器网络，并从所述通讯板卡和所述传感器网络获取所述相应的测控反馈信号。
[0011]优选地，还包括:PXI触发线，用于对所述通讯板卡和所述传感器网络进行同步触发。
[0012]优选地，所述通讯板卡为1553B板卡，所述传感器网络为EtherCAT实时以太网，所述主控制器为计算机控制器。
[0013]优选地，所述PXI触发线包括:PXI触发总线，用于对所述1553B板卡进行触发；PXI外置触发接线，用于对所述EtherCAT进行与所述1553B板卡相同步的触发。
[0014]优选地，所述计算机控制器通过BC控制器将所述测控指令信号提供给1553B数字总线，并从所述1553B数字总线获取所述相应的测控反馈信号；以及，通过网口将所述测控指令信号提供给所述EtherCAT，并从所述EtherCAT获取所述相应的测控反馈信号。
[0015]优选地，所述第一组传感器包括多个RT子站，连接至所述1553B数字总线，用于将所述测控指令信号提供给第一组被测对象，并将从所述第一组被测对象获取相应的测控反馈信号提供给所述1553B数字总线；所述第二组传感器包括多个传感器子站，连接至所述EtherCAT，用于将所述测控指令信号提供给第二组被测对象，并将从所述第二组被测对象获取相应的测控反馈信号提供给所述EtherCAT。
[0016]优选地，所述第一组传感器的采样率为一般采样率，所述第二组传感器的采样率为较高采样率。
[0017]优选地，所述一般采样率为I毫秒/帧，所述较高采样率为100微秒/帧。
[0018](三)有益效果
[0019]本实用新型与现有技术相比有显著的优点和有益效果:本实用新型对半数字测控系统改进，在测控过程中采用全数字测控方式，使用EtherCAT实时以太网高速数字总线，其比特率能达到I千兆。完全能够满足原半数字测控系统无法满足的需要使用A/D模拟采集通道采集的反馈信号需求。由于应用了 EtherCAT实时以太网传感器进行组网来传输反馈信号，解决了原来半数字测控系统中模拟反馈信号易受干扰，扩展性差的问题，提高了实验数据的准确性。
[0020]数字信号抗干扰的特性使得其无需对线路进行隔离，屏蔽等一系列抗干扰的措施使其无需外接其他电路即可工作。如需增加传感器只需要在计算机控制器中用软件对新增传感器进行组网即可完成扩展，无需更改硬件，无需增加板卡，进一步降低了项目成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]下面参照附图并结合实例来进一步描述本实用新型。其中:
[0022]图1示出了本实用新型的新型全数字化测控系统的示例性方块图；
[0023]图2示出了本实用新型的数字总线网络的示例性结构图；
[0024]图3示出了本实用新型的PXI触发的示例性原理图；
[0025]图4示出了本实用新型的EtherCAT实时以太网数据传输的示例性原理图；
[0026]图5示出了本实用新型的系统运行的示例性流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0028]图1示出了本实用新型的新型全数字化测控系统的示例性方块图，如图1所示，根据该实施例，本实用新型的新型全数字化测控系统包括通讯板卡201、传感器网络301、以及主控制器101。
[0029]其中，通讯板卡201用于将测控指令信号提供给第一组传感器202，并从所述第一组传感器202获取相应的测控反馈信号。具体地，所述通讯板卡201可以为1553B板卡，但不限于此。
[0030]传感器网络301用于将测控指令信号提供给第二组传感器302，并从所述第二组传感器302获取相应的测控反馈信号。具体地，所述传感器网络301可以为EtherCAT实时以太网，但不限于此。
[0031]主控制器101用于将所述测控指令信号提供给所述通讯板卡201和所述传感器网络301，并从所述通讯板卡201和所述传感器网络301获取所述相应的测控反馈信号。具体地，所述主控制器101可以为计算机控制器，但不限于此。
[0032]其中，本实用新型的新型全数字化测控系统还可以包括PXI触发线，用于对所述通讯板卡和所述传感器网络进行同步触发。
[0033]具体地，所述PXI触发线可以包括PXI触发总线和PXI外置触发接线。其中，PXI触发总线用于对所述1553B板卡进行触发；PXI外置触发接线用于对所述EtherCAT进行与所述1553B板卡相同步的触发。
[0034]其中，所述计算机控制器可以通过BC控制器将所述测控指令信号提供给1553B数字总线，并从所述1553B数字总线获取所述相应的测控反馈信号；以及，通过网口将所述测控指令信号提供给所述EtherCAT，并从所述EtherCAT获取所述相应的测控反馈信号。
[0035]其中，所述第一组传感器可以包括多个RT子站，连接至所述1553B数字总线，用于将所述测控指令信号提供给第一组被测对象，并将从所述第一组被测对象获取相应的测控反馈信号提供给所述1553B数字总线；所述第二组传感器可以包括多个传感器子站，连接至所述EtherCAT，用于将所述测控指令信号提供给第二组被测对象，并将从所述第二组被测对象获取相应的测控反馈信号提供给所述EtherCAT。
[0036]其中，所述第一组传感器的采样率可以为一般采样率(例如，I毫秒/帧)，所述第二组传感器的采样率可以为较高采样率(例如，100微秒/帧)。
[0037]图2是本实用新型的数字总线网络结构图，计算机控制器通过网口接入EtherCAT实时以太网络，与众多传感器子站组成实时以太网并进行传感器数据实时上传。同时其又以BC控制器模式接入1553B总线，并控制1553B总线上的多个RT站点工作，包括指令信号与命令的下发以及反馈信号的回传遥测。
[0038]图3是本实用新型的PXI触发原理图，计算机内部使用PXI总线，1553板卡插在外设槽2中，计算机通过内部的PXI触发总线对1553板卡进行同步触发，同时其也通过PXI外置触发接线将PXI触发信号引至EtherCAT传感器以实现1553板卡与EtherCAT传感器的同步触发。
[0039]图4是本实用新型中的EtherCAT实时以太网数据传输原理图，整条报文由计算机控制器下行至实时以太网上的各个从站1...η，每经过一个从站其都会将自己采集到的数据以数据形式插入到报文中之后报文返回时再依次经过从站η...1，从站在报文经过时再次将自己的新生成的数据插入报文，等本帧报文传回计算机控制器时计算机再对报文按实时以太网协议要求进行解算即可得到整条网络上的所有从站数据。
[0040]图5是本实用新型的系统运行流程图，如图5所示，在试验开始前计算机控制器通过软件对1553Β板卡以及EtherCAT实时以太网传感器进行初始化，将其数据刷新率设为I毫秒和100微秒，并将其工作模式设为被动触发模式。当试验开始时通过PXI总线的输出触发接点同时给1553Β板卡和EtherCAT实时以太网传感器输出一个高电平以触发其工作，此时1553Β和EtherCAT实时以太网将同时工作并按照各自的硬件定时时钟进行硬件定时(1553Β总线I毫秒，EtherCAT实时以太网100微秒)自动数据回传，此时计算机控制器只需要将回传的数据进行换算，计算后显示到屏幕上并保存，同时将要继续发送的数据放入1553Β板卡的输出缓冲区内即可。待试验结束后，计算机控制器将1553Β板卡和EtherCAT实时以太网传感器的工作停止并复位，将采集到的数据进行分析处理后得到试验数据报表。
[0041]本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【权利要求】
1.一种新型全数字化测控系统，其特征在于，包括: 通讯板卡，用于将测控指令信号提供给第一组传感器，并从所述第一组传感器获取相应的测控反馈信号； 传感器网络，用于将测控指令信号提供给第二组传感器，并从所述第二组传感器获取相应的测控反馈信号； 主控制器，用于将所述测控指令信号提供给所述通讯板卡和所述传感器网络，并从所述通讯板卡和所述传感器网络获取所述相应的测控反馈信号。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括: PXI触发线，用于对所述通讯板卡和所述传感器网络进行同步触发。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于: 所述通讯板卡为1553B板卡，所述传感器网络为EtherCAT实时以太网，所述主控制器为计算机控制器。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述PXI触发线包括: PXI触发总线，用于对所述1553B板卡进行触发； PXI外置触发接线，用于对所述EtherCAT进行与所述1553B板卡相同步的触发。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于: 所述计算机控制器通过BC控制器将所述测控指令信号提供给1553B数字总线，并从所述1553B数字总线获取所述相应的测控反馈信号；以及，通过网口将所述测控指令信号提供给所述EtherCAT,并从所述EtherCAT获取所述相应的测控反馈信号。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于: 所述第一组传感器包括多个RT子站，连接至所述1553B数字总线，用于将所述测控指令信号提供给第一组被测对象，并将从所述第一组被测对象获取相应的测控反馈信号提供给所述1553B数字总线； 所述第二组传感器包括多个传感器子站，连接至所述EtherCAT，用于将所述测控指令信号提供给第二组被测对象，并将从所述第二组被测对象获取相应的测控反馈信号提供给所述 EtherCAT。
7.如权利要求1?6中任一项所述的系统，其特征在于: 所述第一组传感器的采样率为一般采样率，所述第二组传感器的采样率为较高采样率。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于: 所述一般采样率为I毫秒/帧，所述较高采样率为100微秒/帧。
【文档编号】G05B19/418GK204009560SQ201420483193
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】梁雨辰, 岳良, 齐飞, 陈成峰, 汪远银 申请人:北京天高智机技术开发公司