內燃機車牽引控制單元功能測試臺的製作方法

2023-04-29 20:49:06 1

內燃機車牽引控制單元功能測試臺的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種內燃機車牽引控制單元功能測試臺，其包括：工控機、程控電源、轉換板、接口，工控機通過轉換板與接口相連，通過接口與牽引控制單元相連，程控電源為測試臺和牽引控制單元提供所需電源；轉換板還包括DI轉換板、DO轉換板、多路復用板一、多路復用板二；程控電源輸出分3路，第1路與牽引控制單元通過接口相連，第2路接DO轉換板和DI轉換板，第3路通過電壓傳感器HL接多路復用板一，同時電壓傳感器HL輸出給工控機；採用上述方案後，測試臺的運行精確，多路復用測試通道解決了測試通道有限的缺陷，提高了測試能力和檢修效率，可用於被試件的性能檢測及故障判斷，對檢測到的故障可以給出故障定位，大大地提高檢修效率。
【專利說明】內燃機車牽弓I控制單元功能測試臺
【技術領域】
[0001]本發明屬於測試裝置，具體涉及內燃機車牽引控制單元功能測試臺。
【背景技術】
[0002]目前，針對內燃機車牽引控制單元測試方法，存在運行複雜不精確，測試通道有限的缺陷，從而大大降低了測試能力和檢修效率。

【發明內容】

[0003]針對上述現有技術的缺陷，本發明提供了一種牽引控制單元功能測試臺。
[0004]本發明採用的技術方案是，一種內燃機車牽引控制單元功能測試臺，其包括:工控機、程控電源、轉換板、接口，所述的工控機通過轉換板與接口相連，通過接口與牽引控制單元相連，程控電源為測試臺和牽引控制單元提供所需電源。根據需要設定輸出電壓以適應不同電平信號的接口提高了資源的利用率。
[0005]所述的轉換板還包括DI轉換板、DO轉換板、多路復用板一、多路復用板二 ；DI轉換板、DO轉換板用於接收工控機的驅動信號，多路復用板一、多路復用板二用於多路復用，實現通道的多路分時復用，利用有限通道提供更多測試通道，提高了測試能力且大大節省了工控機資源。
[0006]所述的程控電源輸出分3路，第I路與牽引控制單元通過接口相連，第2路接DO轉換板和DI轉換板，第3路通過電壓傳感器HL接多路復用板一，同時電壓傳感器HL輸出給工控機，形成閉環控制校正程控電源的輸出以確保給定值的精度，實現閉環控制及輸出軟保護。
[0007]所述的工控機包括A/D板、DI板、DO板、網卡板、T/C板，A/D板用於轉換信號給工控機；DI板、DO板用於驅動DI轉換板、DO轉換板；網卡板用於工控機與接口通信，檢測整個試驗臺的通信正常。
[0008]與現有技術相比，本發明的有益效果是:測試臺的運行精確，多路復用測試通道解決了測試通道有限的缺陷，提高了測試能力和檢修效率，可用於被試件的性能檢測及故障判斷，對檢測到的故障可以給出故障定位，大大地提高檢修效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發明內燃機車牽引控制單元功能測試臺系統框圖，
[0010]圖2為本發明內燃機車牽引控制單元功能測試臺原理圖，
【具體實施方式】
[0011]現結合附圖1，附圖2，對本發明作進一步的說明:
[0012]內燃機車牽引控制單元用於以VVVF (變壓變頻)的方式控制由IGBT構成的逆變器，主要分為核心算法模塊、AD採樣模塊、PWM輸出模塊、脈衝驅動板狀態反饋模塊和故障檢測模塊。測試臺採用標準機櫃一體化外部結構。
[0013]核心算法模塊:軟體算法，用於產生VVVF脈衝；AD採樣模塊:為TCU核心算法提供交直流的電壓電流信號和速度脈衝信號等；PWM輸出模塊:產生PWM脈衝信號，輸出到逆變器的脈衝驅動板，控制逆變器輸出；脈衝驅動板狀態反饋模塊:用於識別逆變器的脈衝驅動板上反饋的標明逆變器工作狀態的信號；故障監測輸入模塊:檢測各種故障狀態輸入監測，如傳感器電源欠壓、IGBT模塊電源欠壓等。
[0014]本發明主要闡述了牽引控制單元功能測試臺(以下簡稱測試臺)的實現方式。測試臺僅用於牽引控制單元的基本功能測試，不進行核心算法的VVVF仿真測試。測試臺以工控機控制為核心，向牽引控制單元發出信號，並接受牽引控制單元的反饋信號，來測試牽引控制單元的基本功能是否正常。
[0015]測試臺主要由控制軟體、工控機I (含PCI採集卡)、程控電源2、轉換板3等構成。控制軟體包含操作界面和測試控制兩部分組成。操作界面用於控制測試起停並顯示測試獲得的數據、結果及故障信息；測試控制用於測試邏輯和方法的實現以及數據處理並將測試結果形成測試報告。工控機1，採用研華工控機，其主要參數為:4U機架式主機/12*PCI擴展/19」液晶觸屏顯示器。數據採集卡規格參數如下:A/D板15:100kS/S，12-bit, 32路隔離模擬輸入通道；DI板11，DO板12:48路數字量輸入輸出；網卡板13:雙埠 CAN接口 ；T/C板14:定時/計數器各I路。
[0016]程控電源2:輸入:220VAC，輸出:3路0?30VDC，0?3A90W max，輸出:1路0?150VDC,0 ?10A600W max。
[0017]轉換板3:DI轉換板31，48路0?150VDC寬範圍隔離輸入轉換以與工控機採集卡接口，DO轉換板32 ；由工控機I採集卡驅動，48路0?150VDC隔離輸出，多路復用板一 33和多路復用板二 34:雙向隔離擴展板，由I個通道可分時切換至16個隔離通道，由測試臺控制軟體控制通道切換。
[0018]本方案主要是對內熱機車牽引控制單元的基本功能測試，不涉及在線仿真試驗。所以按牽引控制單元的基本功能，測試臺分為電源部分、繼電器輸出通道、PWM脈衝I/O通道、模擬量輸出通道、數字輸入通道(備用)、網卡通訊及接口 4等部分。每一部分測試過程中，在TCU的額定74V供電電壓的上下極限電壓值及74V值進行三次測試，以驗證牽引控制單元在極限電壓範圍內可以正常工作。
[0019]該測試臺的特點在於:採用多路復用板一 33和多路復用板二 34(可多板級聯)，分時復用，利用有限的工控機I的PCI卡通道提供更多測試通道，提高了測試能力且大大節省了工控機資源。利用程控電源2提供模擬交直流電壓電流的AD採樣信號，具有驅動能力強測試值範圍寬及輸出保護的功能。利用程控電源2作為DI板11和DO板12轉變板的電源，採用幹接點的接法，根據需要設定輸出電壓以適應不同電平信號的接口提高了資源的利用率。採樣電壓傳感器HL測試實際模擬信號電壓值或電流值，實現閉環控制及輸出軟保護。
[0020]牽引控制單元的控制電源由程控電源2提供，由測試臺軟體程序分別設定為額定74V及上下極限電壓值輸出，以測試牽引控制單元的控制電源在規定的極限電壓下是否能夠正常工作。
[0021]繼電器輸出通道:此流程主要測試牽引控制單元的故障狀態輸入監測通道和脈衝驅動板狀態反饋工作是否正常。對兩者測試的不同之處是信號電平的不同，測試時由程控電源2分別輸出所需的電平信號。測試臺控制軟體控制工控機I的DO板12的輸出以驅動DO轉換板32的繼電器輸出作「0」或「I」為給定值，為牽引控制單元的故障監測輸入通道和脈衝狀態反饋提供「0」或「 I 」狀態信號，同時測試臺控制軟體通過通信，從牽引控制單元讀取通道的狀態值，與工控機I給定值進行比較，如果相同則測試通過，反之為不通過，在操作界面上顯示出結果。
[0022]PWM脈衝I/O通道:此流程主要測試牽引控制單元的PWM輸出信號及速度脈衝輸入信號。測試臺控制軟體通過通信設定牽引控制單元輸出某一佔空比的PWM信號，並通過T/C板14讀取牽引控制單元輸出的頻率信號判斷佔空比是否相同並在操作界面顯示出結果。
[0023]PWM脈衝輸出通道:此流程主要測試牽引控制單元的速度脈衝信號檢測通道。工控機I的T/C板14設定輸出某一頻率脈衝信號給牽引控制單元的速度脈衝信號檢測通道，牽引控制單元讀取該信號的頻率值後通過通信反饋給測試臺，測試臺控制軟體將輸出和反饋的兩個頻率值比較，判斷是否相同並在操作界面顯示出結果。
[0024]模擬量輸出通道:此流程主要測試牽引控制單元的交直流電壓電流等信號的AD採樣通道。本方案採用程控電源2為牽引控制單元提供模擬信號，由控制軟體設定輸出電壓或電流值，通過多路復用板一 33輸出到牽引控制單元的多個AD採樣通道。牽引控制單元將AD轉換後的值反饋給測試臺，測試臺控制軟體將輸出設定值和反饋值進行比較，判斷是否相同並在操作界面顯示出結果。
[0025]為了保證給定模擬信號的精度及實現軟保護功能，在設定程控電源2輸出值時，通過電壓傳感器HL及測試臺的A/D板15獲取程控電源2輸出電壓或電流的實際值，形成閉環控制校正程控電源2的輸出以確保給定值的精度，同時設定保護閾值，如果超過閾值，則控制軟體封鎖多路復用板一 33的輸出。
[0026]數字輸入通道:此流程主要測試被試件的數字輸出信號(備用)。工控機I通過通信控制被試數字輸出通道輸出「0」或「I」作為給定值，然後工控機I的DI板11檢測相應通道「0」或「I」值作為反饋值，給定值與反饋值進行比較，相同則測試通過，反之則不通過。
[0027]通信測試:在整個測試過程中，測試臺與牽引控制單元按CAN協議進行通信，驗證通信正常。
[0028]接口 4:測試臺與接口 4採用轉接的方式實現對外連接。接口 4按上述測試功能，分類安置在不同的接線端，可根據牽引控制單元，需要的接口資源配置成相應的連接器接口，有利於增加被試件的多樣性。
【權利要求】
1.一種內燃機車牽引控制單元功能測試臺，其包括:工控機(I)、程控電源(2)、轉換板(3)、接口(4)，其特徵在於:工控機(I)通過轉換板(3)與接口(4)相連，通過接口(4)與牽弓丨控制單元相連，程控電源(2)為測試臺和牽引控制單元提供所需電源。
2.如權利要求1所述的內燃機車牽引控制單元功能測試臺，其特徵在於:所述的轉換板(3)還包括DI轉換板(31)、DO轉換板(32)、多路復用板一(33)、多路復用板二(34) ；DI轉換板(31)、DO轉換板(32)為工控機(I)提供驅動信號，多路復用板一(33)、多路復用板二(34)為信號傳輸提供多路復用通道。
3.如權利要求1或2所述的內燃機車牽引控制單元功能測試臺，其特徵在於:所述的程控電源(2)輸出分3路，第I路與牽引控制單元通過接口(4)相連，第2路接DO轉換板(32)和DI轉換板(31)，第3路通過電壓傳感器HL接工控機(1)，同時電壓傳感器HL輸出接多路復用板一(33)。
4.如權利要求1或2所述的內燃機車牽引控制單元功能測試臺，其特徵在於:所述的工控機(I)包括 DI 板(11)、D0 板(12)、網卡板(13)、T/C 板(14)、A/D 板(15);A/D 板(15)為工控機(I)提供轉換信號；DI板(11)、D0板(12)為DI轉換板(31)、D0轉換板(32)提供驅動信號；網卡板(13)為工控機(I)與接口(4)提供通信。
5.如權利要求3所述的內燃機車牽引控制單元功能測試臺，其特徵在於:所述的工控機(I)包括 DI 板(11)、DO 板(12)、網卡板(13)、T/C 板(14)、A/D 板(15) ;A/D 板(15)為工控機(I)提供轉換信號；DI板(11 )、D0板(12)為DI轉換板(31 )、D0轉換板(32)提供驅動信號；網卡板(13)為工控機(I)與接口(4)提供通信。
【文檔編號】G05B23/02GK103616888SQ201310635234
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】閆春輝, 劉洪萍, 鞠松平, 田長安 申請人:中國北車集團大連機車研究所有限公司