CN102692598A - 一种地铁车辆电气柜逻辑测试仪装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁车辆电气柜逻辑测试仪装置，包括工控计算机、多功能智能扩展模块和连接器，多功能智能扩展模块包括通讯模块、数据采集和控制模块、程控电源模块和模拟电子负载模块；工控计算机分别连接每个多功能智能扩展模块的通讯模块，通讯模块分别连接数据采集和控制模块、程控电源模块和模拟电子负载模块，数据采集和控制模块分别连接程控电源模块、模拟电子负载模块和连接器，连接器连接被测电气柜。本发明能够根据电气柜内部逻辑布线图，自动对电气柜内部的逻辑回路进行检测，完成电气柜上下部连接器的信号检测，从而能够自动判断并记录电气柜中的逻辑器件在闭合或断开情况下的失效情况，实现对电气柜逻辑功能的故障检测与诊断。

Description

一种地铁车辆电气柜逻辑测试仪装置

技术领域

本发明涉及一种电气检测与自动测试装置，尤其涉及一种用于检测地铁车辆电气柜中电气控制逻辑的正确性的逻辑测试仪装置。 

背景技术

随着轨道交通的发展，地铁车辆的可靠性逐渐受到重视和关注。而地铁车辆的电气柜作为车辆整体电气控制的中枢和交汇通道，其可靠性显得尤为重要。如何在整车调试之前，采用更加科学的试验方法验证地铁车辆电气柜中电气控制逻辑的正确性，并做出可靠性评价，已成为提高电气柜的产品质量和提升生产效率急需解决的问题。 

然而目前的测试方法存在许多不足之处，主要表现为： 

1）人工检测方法还是目前比较常用测试方法。但是人工方法对其逻辑组态进行检测，费时而且容易带来人为的漏检、错检，对于复杂时序出错的概率就更大。 

2）现成可用的逻辑测试仪也只能进行有限个元器件的测试要求，针对地铁车辆电气柜内将近1500个测试点，现有逻辑测试仪需要反复多次接线测试，步骤繁琐，难以满足上千个测试点的测试需求。 

这些都将给生产和调试带来麻烦，也会造成经济损失，并且可能为后期的实际运行带来隐患。因此研究、设计和开发一种专门的地铁车辆电气柜逻辑检测设备对于电气柜的生产、调试是十分必要的。 

发明内容

发明目的：本发明针对上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种地铁车辆电气柜逻辑测试仪装置，解决人工检测漏检和错检率高、简单逻辑测试仪测试繁琐的问题。 

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案： 

一种地铁车辆电气柜逻辑测试仪装置，包括工控计算机、若干多功能智能扩展模块和连接器，其中，多功能智能扩展模块包括通讯模块、数据采集和控制模块、程控电源模块和模拟电子负载模块；通讯模块负责工控计算机和其他各功能模块之间的通信转换；通讯模块能将工控计算机的控制命令发送给其它功能模块，并将其它各功能模块反馈回的信息上传回工控计算机，供工控计算机对数据分析处理；数据采集和控制模块负责被测电气柜输入控制和被测电气柜输出采集；将工控计算机通过通讯模块发过来的控制命令转换成电气柜的逻辑输入控制信号，并采集电气柜的输出电压信号，并将采集后的输出电压信号发送给通讯模块，再由通讯模块上传给工控计算机，在工控计算机中对这些数据进行处理分析；程控电源模块为被测电气柜提供检测所需的工作电源，通过工 控计算机的命令来控制选择输出电压给被测电气柜，以便给被测电气柜提供不同的测试电压；模拟电子负载模块用来模拟电气柜在实际运行时所带的负载，仿真其实际工作环境，用来检测电气柜在带载情况下的工作状况；所述工控计算机分别连接每个多功能智能扩展模块的通讯模块，所述通讯模块分别连接数据采集和控制模块、程控电源模块和模拟电子负载模块，所述数据采集和控制模块分别连接程控电源模块、模拟电子负载模块和连接器，所述连接器连接被测电气柜。 

其中，所述的工控计算机包括逻辑处理模块、监控模块、通讯控制模块、数据库管理模块；逻辑处理模块包括逻辑导入模块、逻辑分析模块和测试程序自动生成模块；逻辑导入模块负责对被测电气柜逻辑布线图的自动导入，逻辑分析模块对导入的被测电气柜内部逻辑布线图的逻辑结构和检测点进行识别和分析，并由测试程序自动生成模块自动形成一整套逻辑功能的检测步骤；监控模块包括数据采集及控制模块、测试结果分析模块、故障分析及定位模块和人机交互模块；监控模块负责逻辑测试点的数据采集与控制，将测试结果送入分析模块，通过分析形成故障分析和定位结果，通过人机交互模块实时控制软件系统运行过程；数据库管理模块主要包括故障库管理模块、测试数据库管理模块和逻辑线路库管理模块；故障库管理模块、测试数据库管理模块和逻辑线路库管理模块分别负责故障字典库、测试数据库和逻辑线路库的修改、补充、查询任务；通讯控制模块负责与多功能智能扩展模块的通讯，通过总线将控制命令、时序等发送给逻辑处理模块、监控模块和数据库管理模块。 

有益效果：（1）本发明的地铁车辆的电气柜逻辑测试仪装置能够根据电气柜内部逻辑布线图，自动对电气柜内部的逻辑回路进行检测，完成电气柜上下部连接器的信号检测，从而能够自动判断并记录电气柜中的逻辑器件在闭合或断开情况下的失效情况，实现对电气柜逻辑功能的故障检测与诊断；并且可以完成电气柜的绝缘耐压测试；测试报表生成和输出、测试数据记录存档、网络通讯等功能。 

（2）本发明的逻辑测试仪内置多功能智能扩展模块，可以灵活增加测试点数。每个多功能智能扩展模块由包含250点测点控制回路和测点检测回路的数据采集和控制模块、程控电源模块和模拟电子负载模块等组成。每一个测点都可以按程序设定的时序连接任意内部电源总线向被测继电器提供驱动，同时该测点具备逻辑关系测试功能；本发明大幅简化了地铁车辆的电气柜逻辑测试流程，提高了电气柜的检测效率和接线正确率。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图； 

图2为多功能智能扩展模块的结构示意图； 

图3为工控计算机中的模块连接示意图。 

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。 

如图1和2所述，本发明的一种地铁车辆电气柜逻辑测试仪装置包括工控计算机1、若干个多功能智能扩展模块2和连接器3，所述的多功能智能扩展模块2包括通讯模块4、数据采集和控制模块5、程控电源模块6和模拟电子负载模块7；所述的工控计算机1分别连接每个多功能智能扩展模块2的通讯模块4，所述通讯模块4分别连接数据采集和控制模块5、程控电源模块6和模拟电子负载模块7，所述数据采集和控制模块5分别连接程控电源模块6、模拟电子负载模块7和连接器3，所述连接器3连接被测电气柜8。 

工控计算机1还连接有打印机、显示器、键盘等，工控计算机1可实现如下功能： 

1）实现对电气柜逻辑布线图的自动导入和识别，对电气柜内的逻辑器件的电气参数进行设定，对逻辑布线图中的逻辑关系进行分析，自动生成检测程序，形成一整套完整的检测步骤。 

2）根据逻辑梯形图控制原理，通过人工设置或自动产生各种模拟地铁车辆操作动作产生的控制信号，通过数据采集和控制模块5转化成电气柜输入控制信号，并能够对采集的电气柜输出数据进行分析处理，判断电气柜输出是否符合逻辑功能； 

3）当电气柜出现故障时，可以通过查找故障库的方式对故障进行分析诊断，并通过显示器将诊断结果报告给检测人员，以帮助检测人员对故障设备进行检修； 

4）通过工控计算机，工作人员还可以选择模拟电子负载的大小，检测电气柜在带载情况下运行情况； 

5）具有测试报表打印功能和能够不断丰富故障数据库； 

6）具有数据记录和历史数据查询功能。 

此外工控计算机连接远程服务器，进而实现本发明测试仪装置的远程遥控。 

通讯模块4主要负责工控计算机1与数据采集和控制模块5、程控电源模块6及模拟电子负载模块7之间的通信转换。通讯模块4能将工控计算机1的控制命令发送给其它功能模块，并将其它各功能模块反馈回的信息上传回工控计算机1，供工控计算机1对数据分析处理。通讯模块4可根据实际需要完成各种协议信号转换，如RS232通信协议、CAN通信协议和RS485通信协议等。 

数据采集和控制模块5主要负责被测电气柜8的输入控制和被测电气柜8的输出采 集。数据采集和控制模块5将工控计算机1通过通讯模块4发过来的控制命令转换成被测电气柜8的逻辑输入控制信号（110V左右），然后通过AD转换器采集被测电气柜8的输出电压信号，并将采集后的输出电压信号发送给通讯模块4，再由通讯模块4上传给工控计算机1，在工控计算机1中对这些数据进行处理分析。为了保证电气柜逻辑输入控制信号和工控计算机发送的逻辑控制命令信号相符，要求对被测电气柜8的输入控制信号反馈采集，与原始的逻辑控制命令信号相比，来确定被测电气柜8逻辑输入的正确。 

数据采集和控制模块5是智能模块，由嵌入式系统、输入电路和输出电路组成。输出电路用来实现DC110V(额定值或上限电压、下限电压)开关信号输出给电气柜。输入电路主要实现对电气柜输出电压的采集。每块数据采集及控制板具有32路输入/输出点。为了满足多路输入多路输出的不同需求，每个多功能智能扩展模块由8块数据采集及控制板组成。每个多功能智能扩展模块主要有256点的测点控制回路和测点检测回路。 

程控电源模块6包括程控电源和电源监控模块，电源监控模块主要是监控给、过放等。程控电源模块6分别连接通讯模块4、数据采集和控制模块5。程控电源模块6为被测电气柜8提供检测所需的工作电源，可以提供几种不同的输出电压。程控电源模块6可以通过工控计算机1的命令来控制选择输出电压给被测电气柜8，以便测试仪提供给被测电气柜8的不同测试电压；控制选择程控电源的输出电压，并通过反馈元件将程控电源的输出电压电流转化为与之隔离且线性对应的直流电压，再将此电压进行分压衰减后ADC采集处理，发送回程控电源单片机，判断输出电压电流是否符合要求，以此来实时监测程控电源。当程控电源输出发生过压过流现象时，程控电源单片机会实施保护并反馈给工控计算机1。 

模拟电子负载模块7模拟电子负载用来模拟被测电气柜8在实际运行时所带的负载，仿真其实际工作环境，用来检测被测电气柜8在带载情况下的工作状况。 

如图3所述，本专利发明的工控计算机1中的软件采用模块化设计，分为逻辑处理模块10、监控模块11、通讯控制模块12、数据库管理模块13四个功能部分。 

逻辑处理模块10主要由逻辑导入模块14、逻辑分析模块15和测试程序自动生成模块16组成。逻辑导入模块14负责对电气柜内部逻辑线图的自动导入，逻辑分析模块15对导入的电气柜内部逻辑布线图的逻辑结构和检测点进行识别和分析，并由测试程序自动生成模块16自动形成一整套逻辑功能检测步骤。 

所述的逻辑功能检测步骤是指：首先将预设规定值导入工控计算机1，用以与采集结果进行比较；然后按照检测点连接对应关系表（被检测点与连接器连接点的对应关系表）及导入控制工控计算机1的电气柜逻辑图网络表（电气柜内部的连接关系表）产生 控制指令，采集电气柜的输出信号，将采集信号与预设规定值进行比较，判断二者是否一致，在不一致时向系统发出停止检测消息，中断检测；如果一致，则进行下一个监测点的检测。 

监控模块11主要包括数据采集及控制模块17、测试结果分析模块18、故障分析及定位模块19和人机交互模块20。数据采集及控制模块17负责逻辑测试点的数据采集与控制，测试结果分析模块18将测试结果进行分析，故障分析及定位模块19形成故障分析和定位结果，可通过人机交互模块20实时控制软件系统运行过程。 

通讯控制模块12负责与多功能智能扩展模块2通讯，通过总线将控制命令、时序等发送给逻辑处理模块10、监控模块11和数据库管理模块13。 

数据库管理模块13主要包括故障库管理模块21、测试数据库管理模块22和逻辑线路库管理模块23。故障库管理模块21、测试数据库管理模块22和逻辑线路库管理模块23分别负责故障字典库、测试数据库和逻辑线路库的修改、补充、查询任务。 

测试时，将被测试电气柜8的每个控制点及待测点做好唯一编号，通过连接器3与多功能智能扩展模块2连接，将待检测点与连接器的连接对应关系列表记录，形成检测点连接对应关系表。逻辑功能测试时，监控模块11根据逻辑处理模块10产生的逻辑功能检测步骤进行测试，按照检测点连接对应关系表及导入控制工控计算机1的电气柜逻辑图网络表，逐步对各个逻辑回路和各个检测点进行检测，并与预设规定值进行比较，如果出现不一致则立即中断检测，报错并显示故障回路。正常情况下采用自动检测模式，当出现故障和错误时，可采用手动模式对故障回路进行单点测试，确保能快速找出故障点所在。 

在测试过程中数据采集及控制模块17负责按照检测点连接对应关系表及导入控制工控计算机1的电气柜逻辑图网络表产生控制指令，并负责采集电气柜的输出信号。测试结果分析模块18负责将采集信号与预设规定值进行比较，判断是否一致，在不一致时向系统发出停止检测消息，中断检测。故障分析及定位模块19是一个专家系统，当系统出现故障时，该模块通过故障库管理模块21检索故障字典库，以及通过逻辑线路库管理模块23检索逻辑网络关系，分析故障回路，定位故障器件或给出可能的故障部位，并指示故障可能原因。测试结果通过数据库管理模块13记录。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (2)

1.一种地铁车辆电气柜逻辑测试仪装置，其特征在于：包括工控计算机（1）、若干多功能智能扩展模块（2）和连接器（3），

其中，多功能智能扩展模块（2）包括通讯模块（4）、数据采集和控制模块（5）、程控电源模块（6）和模拟电子负载模块（7）；

通讯模块（4）负责工控计算机（1）和其他各功能模块之间的通信转换；通讯模块（4）能将工控计算机（1）的控制命令发送给其它功能模块，并将其它各功能模块反馈回的信息上传回工控计算机（1），供工控计算机（1）对数据分析处理；

数据采集和控制模块（5）负责被测电气柜（8）输入控制和被测电气柜8输出采集；将工控计算机（1）通过通讯模块（4）发过来的控制命令转换成电气柜的逻辑输入控制信号，并采集电气柜的输出电压信号，并将采集后的输出电压信号发送给通讯模块（4），再由通讯模块（4）上传给工控计算机（1），在工控计算机（1）中对这些数据进行处理分析；

程控电源模块（6）为被测电气柜提供检测所需的工作电源，通过工控计算机（1）的命令来控制选择输出电压给被测电气柜，以便给被测电气柜提供不同的测试电压；

模拟电子负载模块（7）用来模拟电气柜在实际运行时所带的负载，仿真其实际工作环境，用来检测电气柜在带载情况下的工作状况；

所述工控计算机（1）分别连接每个多功能智能扩展模块（2）的通讯模块（4），所述通讯模块（4）分别连接数据采集和控制模块（5）、程控电源模块（6）和模拟电子负载模块（7），所述数据采集和控制模块（5）分别连接程控电源模块（6）、模拟电子负载模块（7）和连接器（3），所述连接器（3）连接被测电气柜（8）。

2.根据权利要求1所述的一种地铁车辆电气柜逻辑测试仪装置，其特征在于：所述的工控计算机（1）包括逻辑处理模块（10）、监控模块（11）、通讯控制模块（12）、数据库管理模块（13）；

逻辑处理模块（10）包括逻辑导入模块（14）、逻辑分析模块（15）和测试程序自动生成模块（16）；逻辑导入模块（14）负责对被测电气柜逻辑布线图的自动导入，逻辑分析模块（15）对导入的被测电气柜内部逻辑布线图的逻辑结构和检测点进行识别和分析，并由测试程序自动生成模块（16）自动形成一整套逻辑功能的检测步骤；

监控模块（11）包括数据采集及控制模块（17）、测试结果分析模块（18）、故障分析及定位模块（19）和人机交互模块（20）；监控模块（11）负责逻辑测试点的数据采集与控制，将测试结果送入分析模块，通过分析形成故障分析和定位结果，通过人机交互模块实时控制软件系统运行过程；

数据库管理模块（13）主要包括故障库管理模块（21）、测试数据库管理模块（22）和逻辑线路库管理模块（23）；故障库管理模块（21）、测试数据库管理模块（22）和逻辑线路库管理模块（23）分别负责故障字典库、测试数据库和逻辑线路库的修改、补充、查询任务；

通讯控制模块（12）负责与多功能智能扩展模块的通讯，通过总线将控制命令、时序等发送给逻辑处理模块（10）、监控模块（11）和数据库管理模块（13）。

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