一种核电厂现场总线通信误码率测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种核电厂现场总线通信误码率测试装置及测试方法，本发明专利技术的测试装置包括误码率检测单元、终端电阻配置单元和通信参数输入/输出单元；所述误码率检测单元基于可编程逻辑器件实现，用于产生伪随机测试信号并将其传输到待测现场总线的链路中以测试该待测现场总线链路的误码率；所述终端电阻匹配单元用于实现误码率检测单元与待测总线的电气隔离，并根据测试参数调整待测现场总线链路匹配终端电阻值；所述通信参数输入/输出单元用于实现待测现场总线的环境参数输入，并将测试得到的通信参数结果输出到上位机。本发明专利技术能够全面系统的测试现场总线链路的通信功能和传输信号误码率。

【技术实现步骤摘要】
一种核电厂现场总线通信误码率测试装置及测试方法
本专利技术属于核电厂安全级保护系统仪控装置领域，具体涉及一种核电厂现场总线通信误码率测试装置及测试方法。
技术介绍
在核电领域数字化仪控系统中，通信网络技术和控制系统的发展与进步，使得现场总线控制系统在核电领域里得到很好的应用。目前业界主要使用的有Profibus总线、Modbus总线、Interbus总线等现场总线控制系统标准。现场总线物理层传输技术常采用RS-485标准传输，屏蔽双绞线电缆作为传输线缆，传输速率可在4.8kbit/s～12Mbit/s之间选用，所选用的传输通信波特率根据实际通讯距离、线缆规格及终端电阻设置等参数进行设计。现场总线长距离传输时，传输线缆的寄生参数会造成总线链路阻抗不连续进而产生反射噪声信号，影响通信数据链路，使得通信误码率增大。解决办法是通过配置终端电阻和降低通信波特率来降低总线链路的误码率，但终端电阻和通信波特率的配置参数往往根据设计前期模拟计算进行设置，在施工过程中不能很好的根据现场布线的差异进行可靠的通信参数调整，而且不同厂家节点设备的接入会改变总线链路的实际阻抗，目前现场应用都没有对调整后链路进行有效的误码率测试，并优化总线链路通信参数，缺乏灵活性的同时可靠性能较差。
技术实现思路
针对目前现场总线在具体施工过程中缺乏的误码率检测，即对总线链路通信参数设置后进行通道信号质量测试，进而优化总线链路通信参数设计。本专利技术提供了一种核电厂现场总线通信误码率测试装置。本专利技术通过下述技术方案实现：一种核电厂现场总线通信误码率测试装置，该装置包括误码率检测单元、终端电阻配置单元和通信参数输入/输出单元；其中，所述误码率检测单元基于可编程逻辑器件实现，用于产生伪随机测试信号并将其传输到待测现场总线的链路中以测试该待测现场总线链路的误码率；所述终端电阻匹配单元用于实现误码率检测单元与待测总线的电气隔离，并根据测试参数调整待测现场总线链路匹配终端电阻值；所述通信参数输入/输出单元用于实现待测现场总线的环境参数输入，并将测试得到的通信参数结果输出到上位机。本专利技术的测试装置基于可编程逻辑器件实现传输误码率的测试，并输出传输距离下不同通信波特率对应的误码率，同时测量出给定传输距离下最优的终端匹配电阻值和通信波特率，便于工程应用中根据实际需求配置适合的传输参数。可选的，本专利技术的装置还包括电源管理单元；所述电源管理单元用于为误码率检测单元、终端电阻配置单元、通信参数输入/输出单元供电。可选的，本专利技术的误码率检测单元包括两个伪随机序列发生算法模块、两个RAM、计算模块和逻辑控制模块；其中，所述两个伪随机序列发生算法模块产生两路相同的伪随机序列信号，一路信号注入到待测总线上，该信号通过待测现场总线回传并通过逻辑控制模块进行解析，当解析到指定序列时，则将该序列后的所有信息存入到一个RAM中；另一路信号直接通过逻辑控制模块进行解析，当解析到指定序列时，则将该序列后的所有信息存入到另一个RAM中；所述计算模块用于对两个RAM中的数据进行比较并计算出待测现场总线链路的数据误码率，将测试得到的不同波特率、终端电阻值及误码率通过通信参数I/O接口输出到通信参数输入/输出单元；所述逻辑控制模块用于根据输入的待测现场总线链路参数进行信号解析，并配置待测现场总线的通信波特率以及接入终端电阻值。可选的，本专利技术的终端电阻配置单元包括隔离收发器和数字电位计；其中，所述隔离收发器用于实现误码率检测单元与待测现场总线之间的电气隔离防护；所述数字电位计与误码率检测单元实现待测现场总线链路终端电阻值的调整。可选的，本专利技术的隔离收发器为RS485隔离收发器。可选的，本专利技术的通信参数输入/输出单元用于实现待测现场总线环境参数的输入，所述待测现场总线环境参数包括节点数量、线缆类型、传输距离、寄生参数或通信波特率。可选的，本专利技术的可编程器件采用但不限于FPGA。另一方面，本专利技术还提出了一种核电厂现场总线通信误码率测试方法，该方法包括以下步骤：将两个上述核电厂现场总线通信误码率测试装置分别接入到待测总线链路的首尾两端；首尾两端的测试装置分别通过通信参数输入/输出单元输入待测总线环境参数，完成对待测总线测试信号的配置；配置成功后，将首尾两端的测试装置分别接入总线链路，尾端测试装置从总线接口接收到的伪随机测试信号进行解析，并透传回首端测试装置；首端测试装置再将回传的信号数据进行解析，当解析到指定序列时，将该序列后的所有信息存入到一个RAM中，对比模块将两个RAM中存入的两路以指定序列为起始位的伪随机序列进行bit比较，得到给定终端电阻和通信波特率条件下的对应误码率。本专利技术将上述设计的测试装置直接接入到现场总线链路，灵活配置终端电阻和通信速率等参数，通过检测链路的误码率对总线质量进行评估，并给出最优的总线终端电阻配置参数和远距离通信下最大通信波特率。可选的，本专利技术的方法还包括：通过首端测试装置的通信参数输入/输出单元将测试参数传输给上位机；工作人员根据测试参数配置待测现场总线的参数并通过上位机发送给首端测试装置的通信参数输入/输出单元；首端测试装置中的误码率检测单元根据通信参数输入/输出单元接收到的配置参数控制终端电阻配置单元输出对应的阻值参数到待测现场总线链路中。可选的，本专利技术的待测现场总线链路上的多个节点设备采用菊花链的拓扑结构接入到总线上。本专利技术具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术的测试装置基于可编程逻辑器件(FPGA)设计了伪随机序列生成算法模块，进行通信链路通道信号质量的误码率测试，并根据测试结果反馈到终端电阻配置电路进行阻值参数设置优化，同时可根据实际现场总线通信协议如Modbus、Profibus等协议进行数据帧格式编解码汇总测试，全面系统的测试总线链路的通信功能和传输信号误码率。2、本专利技术由于FPGA可以通过并行处理和流水线设计，达到更高的数据处理能力，使得测试总线误码率可做到快速检测，缩短测试时间。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术的测试装置原理框图。图2为本专利技术的误码率检测单元原理框图。图3为本专利技术的终端电阻配置单元原理框图。图4为本专利技术的测试装置应用原理示意图。具体实施方式在下文中，可在本专利技术的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所专利技术的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本专利技术的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核电厂现场总线通信误码率测试装置，其特征在于，该装置包括误码率检测单元、终端电阻配置单元和通信参数输入/输出单元；/n其中，所述误码率检测单元基于可编程逻辑器件实现，用于产生伪随机测试信号并将其传输到待测现场总线的链路中以测试该待测现场总线链路的误码率；/n所述终端电阻匹配单元用于实现误码率检测单元与待测总线的电气隔离，并根据测试参数调整待测现场总线链路匹配终端电阻值；/n所述通信参数输入/输出单元用于实现待测现场总线的环境参数输入，并将测试得到的通信参数结果输出到上位机。/n

【技术特征摘要】
1.一种核电厂现场总线通信误码率测试装置，其特征在于，该装置包括误码率检测单元、终端电阻配置单元和通信参数输入/输出单元；
其中，所述误码率检测单元基于可编程逻辑器件实现，用于产生伪随机测试信号并将其传输到待测现场总线的链路中以测试该待测现场总线链路的误码率；
所述终端电阻匹配单元用于实现误码率检测单元与待测总线的电气隔离，并根据测试参数调整待测现场总线链路匹配终端电阻值；
所述通信参数输入/输出单元用于实现待测现场总线的环境参数输入，并将测试得到的通信参数结果输出到上位机。


2.根据权利要求1所述的一种核电厂现场总线通信误码率测试装置，其特征在于，还包括电源管理单元；
所述电源管理单元用于为误码率检测单元、终端电阻配置单元、通信参数输入/输出单元供电。


3.根据权利要求1所述的一种核电厂现场总线通信误码率测试装置，其特征在于，所述误码率检测单元包括两个伪随机序列发生算法模块、两个RAM、计算模块和逻辑控制模块；
其中，所述两个伪随机序列发生算法模块产生两路相同的伪随机序列信号，一路信号注入到待测总线上，该信号通过待测现场总线回传并通过逻辑控制模块进行解析，当解析到指定序列时，则将该序列后的所有信息存入到一个RAM中；另一路信号直接通过逻辑控制模块进行解析，当解析到指定序列时，则将该序列后的所有信息存入到另一个RAM中；
所述计算模块用于对两个RAM中的数据进行比较并计算出待测现场总线链路的数据误码率，将测试得到的不同波特率、终端电阻值及误码率通过通信参数I/O接口输出到通信参数输入/输出单元；
所述逻辑控制模块用于根据输入的待测现场总线链路参数进行信号解析，并配置待测现场总线的通信波特率以及接入终端电阻值。


4.根据权利要求1所述的一种核电厂现场总线通信误码率测试装置，其特征在于，所述终端电阻配置单元包括隔离收发器和数字电位计；
其中，所述隔离收发器用于实现误码率检测单元与待测现场总线之间的电气隔离防护；
所述数字电位计与误码率检测单元实现待测现场总...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明星，丁捷，梁建，秦官学，马文桂，郑晓，严浩，杨有维，黄起昌，田旭峰，王舜，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51