NI Switch Health Center
概述
为了简化高通道数系统中的继电器维护和可靠性，所有NI SwitchBlock模块和部分PXI开关模块均随附于NI Switch Health Center。NI Switch Health Center集成了继电器测试，并可访问存储在NI开关硬件上的继电器计数跟踪数据。此外，某些开关模块会报告板载温度。继电器测试的结果以图形化的方式显示在继电器卡示意图上，便于查找需要更换的继电器。利用继电器计数信息，识别因测试代码效率低下而过度使用的继电器，以及那些相对闲置的继电器－您可以利用这些继电器来延长继电器卡的使用寿命。最后，NI Switch Health Center可生成HTML报告，以记录NI SwitchBlock中每个继电器的继电器测试结果和周期计数。
本文是NI SwitchBlock入门系列的一部分。
内容
图1.NI开关健康中心显示已完成的继电器测试和生成的HTML报告。
集成继电器测试
通过在每张卡上的多条路径组合中发送信号来测试开关模块，以验证每个继电器的状态。测试结束后，将判定每个继电器处于正常工作状态、卡在断开状态、卡在闭合状态，或因电路板故障导致无法测试继电器而判定为未验证。功能测试完成后，某些开关模块将进行进一步测试，测试每个继电器的电阻变化，并对电阻变化较大的继电器返回警告。测试结果将覆盖在继电器卡框图上，并在表格中列出软件拓扑位置，以便您可以物理定位需要更换的继电器并识别可能受影响的连线。
图2.集成继电器测试为故障继电器提供物理位置和软件拓扑位置。
为防止继电器测试中使用的信号意外连接至外部电路，NI开关健康中心要求所有线缆或可互换测试接口(ITA)与NI开关模块断开连接。对于NI SwitchBlock，在所有外部连接断开之前，安全联锁装置电路可阻止运行继电器测试。当前端连接器暴露在外时，该电路还会将继电器卡与模拟总线断开，从而确保继电器卡不会造成触电危险。
图3.NI开关健康中心提供继电器周期计数和集成继电器测试的一站式服务。
报表生成
在每个继电器测试结束时，可选择生成报告，记录每个继电器卡上所有继电器的状态及其周期计数。报表以HTML格式创建，其中包含链接，可让您在线查看系统中每个继电器卡的型号页面。每个继电器卡的硬件框图还可用于确定需要更换的继电器的物理位置。
图4。生成并存储HTML报表，跟踪继电器随时间变化的运行状况。
继电器替换
大多数NI开关模块为生命周期已结束或发现短路或卡在断开状态的继电器提供现场更换选项。NI开关帮助包含每个继电器卡的“继电器更换”主题，其中包含继电器制造商信息以及更换继电器的说明。完成更换过程后，可参考重置继电器计数主题，跟踪新继电器的生命周期。
例如，可在NI Switches Help文件中找到更换NI 2810继电器的详细说明，以及继电器制造商和产品编号信息，如图5所示。
图5.NI开关帮助中有一节介绍了每个NI开关模块的继电器更换。
NI开关模块的继电器更换套件通常包含10个继电器。
注：如果设备仍在保修期内，需要更换大量使用的继电器，请遵循帮助文档中的说明并自行正确更换继电器不会影响保修。
如需要同时更换其中一个继电器卡上的大多数继电器，或某个板卡损坏，可联系ni.com技术支持并安排将整个继电器卡送回NI进行更换。这通常比购买全新的模块更便宜。
继电器计数跟踪
由于机械继电器的生命周期有限，因此保持继电器周期的精确计数对于确保测试系统的可靠性非常重要。NI开关模块提供板载继电器计数跟踪，可在NI开关健康中心或NI-SWITCH软面板或通过NI-SWITCH驱动程序查看。继电器计数存储在开关硬件上，便于在硬件在系统间移动时监控继电器动作。通过该信息可执行预防性继电器维护、检测低效的开关代码，以及在某些应用中通过全面平衡继电器利用率来延长继电器卡的使用寿命。
图6.NI开关健康中心显示继电器周期计数，以确保长期可靠性。
预防性继电器维护
为应用选择继电器时，需要考虑的一个重要特性是其预期寿命，通常由继电器周期指定。一个周期被定义为打开和关闭继电器的动作。大多数开关产品提供机械和电气的预期使用寿命。
机械寿命是干式开关条件（无电负载开关）下继电器可承受的典型周期数，基于弯曲电枢或簧片开关内的金属疲劳。该值往往比电寿命高出几个数量级，在开关系统中很少达到。
开关有效电信号，尤其是大功率信号，会在继电器触点之间产生电弧。电弧在接触面上产生凹坑，加速接触磨损。电气寿命规范是指在负载下，接触电阻超过一定值之前，或簧片继电器触点焊接闭合之前，开关周期的数量。该电气寿命规范通常用作给定继电器的周期限制；但是，除非测试系统中的开关负载与用于确定继电器规范的负载匹配，否则它不能用作继电器故障的超前指示。
继电器计数跟踪可用于确定每个继电器及其相应负载的更精确预期寿命。此外，如果监视，跟踪可用于预测继电器故障随时间的变化。使用NI-SWITCH驱动程序可随时从硬件读取该信息，并将其集成到测试代码中，以在继电器超出电学预期寿命时向操作员发出警告。
检测低效开关代码
随着时间的推移，您可能会注意到低效的开关代码导致的继电器计数之间的巨大差异。例如，如使用模拟总线0将信号从继电器卡1的列连接至继电器卡2的列，则需要将每列的继电器关闭至每卡的第一行，然后关闭每卡的模拟总线继电器以连接至模拟总线0（见图4中的红色连线）。如果要从继电器卡1的同一列连接到继电器卡2的另一列，最有效的连接方法是将继电器卡B的行继电器更改为列继电器，并关闭其余三个继电器（见图4中的绿色连线）。但是，如果软件在连接第二条连线之前断开了所有四个继电器，则四个继电器中的三个将发生不必要的循环。
图7.四个继电器中的三个继电器同时用于红色和绿色通道。从红色切换至绿色时，保持继电器闭合可最小化继电器周期。
为了优化开关代码，NI Switch Executive API包括连接和断开VI，该VI检查两个路径，并关闭两个路径的公共继电器，以尽量减少继电器致动。或者，使用多连接模式在测试期间关闭过度使用的继电器，以解决部分问题。
平衡继电器利用率
当差分信号通过单线矩阵连线时，将近一半的继电器未使用，如图5所示。可通过继电器计数跟踪验证此类继电器的利用率，并通过软件改动和使用行-列信号连线的开关连线的微小改动来平衡该利用率。
图8.切换差分信号通常会导致未使用继电器。交换DMM的HI和LO并对软件进行一些小改动，可平衡继电器的使用。
图9.在使用列间信号连线的系统中，无需更改外部连线即可平衡差分信号的继电器利用率。
温度监控
由于温度会影响电阻水平和数据读数，因此监控模块温度有助于用户更好地了解和说明测试条件。一些NI PXI开关模块带有板载温度传感器，可报告温度读数，可在NI Switch Health Center或NI-SWITCH软面板或通过NI-SWITCH驱动程序查看。
图10.NI-SWITCH驱动程序可通过niSwitch属性节点获取板载温度
电阻继电器测试
某些NI PXI开关模块包含集成的电阻继电器测试，这是Switch Health Center的一项附加功能，用于检查继电器电阻的变化。接触电阻随时间的较大变化可表示继电器接近或已达到生命周期结束。NI开关健康中心使用集成继电器电阻测试测试电阻变化。在NI开关健康中心运行继电器测试时，可查看单个继电器的电阻变化，以确定继电器是否已接近使用寿命。对于每个继电器，将进行多个电阻测量并报告，包括最小、最大和平均电阻变化。集成继电器电阻测试报告电阻相对于设备制造时测量的基线电阻的变化。与基准值相比，电阻值发生较大变化，表明继电器很快需要更换。
图11.NI Switch Health Center显示板载温度和继电器电阻的变化。