一种用于水下控制模块测试的集成信号发生装置

1.本发明涉及海洋石油技术领域，特别涉及一种用于水下控制模块测试的集成信号发生装置。


背景技术：

2.根据iso 13628-8标准和api std 17f-2017水下生产控制系统标准，水下生产系统中的水下控制模块、采油树等重要设备在入水之前均需要进行一系列的陆上测试。包括内部静水压力测试、液压内部泄露实验、功能和连续性测试、最大和最小设计温度测试和外部静水压力测试。功能和连续性测试包括液压系统测试、电控系统测试和机械系统测试。用于水下控制模块测试的集成信号发生装置主要用来对水下控制模块进行电控系统测试。包括sem和scm内部信号采集功能测试、scm外部串行(modbus和canopen)信号采集功能测试和采油树传感器的一些测试等等。为了保证水下设备下水工作的可靠性，许多水下设备都需要进行陆上测试。现有的用于水下控制模块测试的集成信号发生装置，集成度不高，信号种类不全，而且信号通道数不多，且加工成本高，无法满足iso 13628-8标准和api std 17f-2017水下生产控制系统标准规定的水下控制模块的集成测试工作。因此亟需一种集成度高、信号种类全和信号数量多的，用于水下控制模块测试的信号发生装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于水下控制模块测试的集成信号发生装置，能够用来模拟水下生产环境，具有水下采油树、生产管汇、水下分离器等的信号模拟功能，可以模拟压力、流量、温度、紧急关断等的信号输入到水下控制模块。
4.为了实现本发明的目的，本发明提供了一种用于水下控制模块测试的集成信号发生装置，包括：机框，所述机框用于固定、安装电器元件；工控机，所述工控机固定连接于所述机框中部位置；显示器，所述显示器设于所述工控机顶端，且所述显示器固定连接于所述机框；pcl组件，所述pcl组件设于所述工控机底端，且所述pcl组件固定连接于所述机框；交换机，所述交换机电性连接于所述pcl组件和所述工控机之间，所述交换机用于信号传输工作；电源，所述电源固定连接于所述机框，所述电源内置交流220v转直流24v的降压电路，所述电源用于提供所述电器元件工作所需的24v直流电压；微型断路器，所述微型断路器用于通断220v交流电和24v直流电；继电器，所述继电器用于控制数字量信号输出和输入；接线端子，所述接线端子信号输入端电性连接于所述pcl组件和所述继电器，所述接线端子信号输出端用于向外界发送信号。
5.作为本发明的优选技术方案，所述pcl组件包括：plc控制器模块，所述plc控制器模块设有以太网接口和canopen通信接口，所述plc控制器模块同时控制与所述plc控制器模块相连的其他通信模块的信号的输入和输出；串行通信模块，所述串行通信模块输出的是modbus rtu信号，所述串行通信模块用于模拟相应的传感器发出的modbus rtu信号；模拟量输出模块，所述模拟量输出模块输出的是模拟量信号，所述模拟量输出模块用于模拟
相应的传感器发出模拟量信号；数字量输出模块，所述数字量输出模块输出的是-v电压，数字量输出模块用于控制相应的电磁阀的开启和关闭；数字量输入模块，所述数字量输入模块输入的是-v电压，所述数字量输入模块用于监测相应的电磁阀的开启和关闭；终端模块，所述终端模块安装于信号处理末端。
6.作为本发明的优选技术方案，所述plc控制器模块设有一个以太网接口和一个canopen通信接口，所述以太网接口用于与所述交换机连接，进而与上位机进行通信，所述canopen通信接口用来输出canopen信号，所述plc控制器模块的数量为四个，共有四路canopen信号输出和四路以太网口。
7.作为本发明的优选技术方案，所述串行通信模块设有一路modbus rtu输出通道，所述modbus rtu输出通道用于输出modbus rtu信号，所述串行通信模块的数量为十六个，共有十六路modbus rtu信号输出。
8.作为本发明的优选技术方案，所述模拟量输出模块设有两路模拟量输出通道，所述模拟量输出通道用于输出模拟量信号，所述模拟量输出模块的数量为二十四个，共有四十八路模拟量信号输出。
9.作为本发明的优选技术方案，所述数字量输出模块设有八路数字量输出通道，所述数字量输出通道用于输出数字量信号，所述数字量输出模块的数量为一个，共有八路数字量信号输出。
10.作为本发明的优选技术方案，所述数字量输入模块设有八路数字量输入通道，所述数字量输入通道用于输入数字量信号，所述数字量输入模块的数量为一个，共有八路数字量信号输入。
11.与现有技术相比，本发明提供了一种用于水下控制模块测试的集成信号发生装置，具备以下有益效果：
12.(1)针对水下生产设施中不同数量、名称、类型、接口、精度、量程等多种多样的传感器，用集成信号发生装置来模拟水下生产设施信号，测试水下控制模块的采集功能。
13.(2)使用于水下控制模块测试的集成信号发生装置集成度高，信号种类齐全，信号数量更多。
14.(3)信号传输精度高，速度快。
附图说明
15.图1是本发明结构示意图；
16.图2是本发明信号原理图；
17.图3是本发明一个pcl组件原理图；
18.图4是本发明一个pcl组件原理图；
19.图5是本发明一个pcl组件原理图；
20.图6是本发明pcl组件结构示意图；
21.图7是本发明6线接线端子结构示意图；
22.图8是本发明4线接线端子结构示意图；
23.图9是本发明8线接线端子结构示意图；
24.图10是本发明继电器结构示意图。
25.1为机框、2为工控机、3为显示器、4为pcl组件、5为交换机、6为电源、7为微型断路器、8为继电器、9为plc控制器模块、10为串行通信模块、11为模拟量输出模块、12为数字量输出模块、13为数字量输入模块、14为终端模块、15为接线端子。
具体实施方式
26.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。
27.请参阅图1-图10，本发明实施例提供了一种用于水下控制模块测试的集成信号发生装置，包括：机框1，所述机框1用于固定、安装电器元件；工控机2，所述工控机2固定连接于所述机框1中部位置；显示器3，所述显示器3设于所述工控机2顶端，且所述显示器3固定连接于所述机框1；pcl组件4，所述pcl组件4设于所述工控机2底端，且所述pcl组件4固定连接于所述机框1；交换机5，所述交换机5电性连接于所述pcl组件4和所述工控机2之间，所述交换机5用于信号传输工作；电源6，所述电源6固定连接于所述机框1，所述电源6内置交流220v转直流24v的降压电路，所述电源6用于提供所述电器元件工作所需的24v直流电压；微型断路器7，所述微型断路器7用于通断220v交流电和24v直流电；继电器8，所述继电器8用于控制数字量信号输出和输入；接线端子15，所述接线端子15信号输入端电性连接于所述pcl组件4和所述继电器8，所述接线端子15信号输出端用于向外界发送信号。
28.在本发明的一个实施例中，所述pcl组件4包括：plc控制器模块9，所述plc控制器模块9设有以太网接口和canopen通信接口，所述plc控制器模块9同时控制与所述plc控制器模块9相连的其他通信模块的信号的输入和输出；串行通信模块10，所述串行通信模块10输出的是modbus rtu信号，所述串行通信模块10用于模拟相应的传感器发出的modbus rtu信号；模拟量输出模块11，所述模拟量输出模块11输出的是模拟量信号，所述模拟量输出模块11用于模拟相应的传感器发出模拟量信号；数字量输出模块12，所述数字量输出模块12输出的是0-24v电压，数字量输出模块12用于控制相应的电磁阀的开启和关闭；数字量输入模块13，所述数字量输入模块13输入的是0-24v电压，所述数字量输入模块13用于监测相应的电磁阀的开启和关闭；终端模块14，所述终端模块14安装于信号处理末端。
29.在本发明的一个实施例中，所述plc组件4包括一个plc控制器模块9，四个串行通讯模块10，六个模拟量输出模块11以及一个终端模块14。串行通信模块10、模拟量输出模块11和终端模块14依次排在plc控制器模块9后面。其中plc控制器模块9通过网线和交换机5相连，plc控制器模块9供电由电源6的接线端子提供24v直流电。这一组plc组件有1路canopen信号输出、4路modbus信号输出、12路模拟量(4-20ma)信号输出。其中4路modbus信号从串行通信模块10接到传感器接线端子上，12路4-20ma信号从模拟量输出模块11接到传感器接线端子上。
30.在本发明的一个实施例中，所述plc组件4包括一个plc控制器模块9，四个串行通讯模块10，六个模拟量输出模块11、一个数字量输出模块12以及一个终端模块14。串行通信模块10、模拟量输出模块11、数字量输出模块12和终端模块14依次排在plc控制器模块9后面。其中plc控制器模块9通过网线和交换机5相连，plc控制器模块9供电由电源6接线端子
提供24v直流电。这一组plc组件4有1路canopen信号输出、4路modbus信号输出、12路模拟量(4-20ma)信号输出、8路数字量(0-24v)信号输出。其中4路modbus信号从串行通信模块10接到传感器接线端子上，12路4-20ma信号从模拟量输出模块11接到传感器接线端子上，8路数字量输出信号从数字量输出模块12接到继电器8线圈上。
31.在本发明的一个实施例中，所述plc组件4包括一个plc控制器模块9，四个串行通讯模块10，六个模拟量输出模块11、一个数字量输入模块13以及一个终端模块14。串行通信模块10、模拟量输出模块11、数字量输入模块13和终端模块14依次排在plc控制器模块9后面。其中plc控制器模块9通过网线和交换机5相连，plc控制器模块9供电由电源6接线端子提供24v直流电。这一组plc组件4有1路canopen信号输出、4路modbus信号输出、12路模拟量(4-20ma)信号输出、8路数字量(0-24v)信号输入。其中4路modbus信号从串行通信模块10接到传感器接线端子上，12路4-20ma信号从模拟量输出模块11接到传感器接线端子上，8路数字量输入信号从继电器8线圈上接到数字量输入模块13。
32.在本发明的一个实施例中，本装置共有十六个继电器8，四个用于数字量有源输出，四个用于数字量无源输出，四个用于数字量有源输入，四个用于数字量无源输入。
33.在本发明的一个实施例中，本装置共有七个8线接线端子15，其中三个用于接24v，三个用于接0v，一个用于接屏蔽线。
34.在本发明的一个实施例中，本装置共有七十个6线接线端子15，其中四十九个用于模拟量信号输出，十七个用于modbus信号输出，四个用于canopen信号输出。
35.在本发明的一个实施例中，装置共有十八个4线接线端子15，其中四个用于数字量有源输出，四个用于数字量无源输出，四个用于数字量有源输入，四个用于数字量无源输出，两个用于220v接线。
36.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。