CN103616888A - 内燃机车牵引控制单元功能测试台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内燃机车牵引控制单元功能测试台，其包括：工控机、程控电源、转换板、接口，工控机通过转换板与接口相连，通过接口与牵引控制单元相连，程控电源为测试台和牵引控制单元提供所需电源；转换板还包括DI转换板、DO转换板、多路复用板一、多路复用板二；程控电源输出分3路，第1路与牵引控制单元通过接口相连，第2路接DO转换板和DI转换板，第3路通过电压传感器HL接多路复用板一，同时电压传感器HL输出给工控机；采用上述方案后，测试台的运行精确，多路复用测试通道解决了测试通道有限的缺陷，提高了测试能力和检修效率，可用于被试件的性能检测及故障判断，对检测到的故障可以给出故障定位，大大地提高检修效率。

Description

内燃机车牵引控制单元功能测试台

技术领域

本发明属于测试装置，具体涉及内燃机车牵引控制单元功能测试台。

背景技术

目前，针对内燃机车牵引控制单元测试方法，存在运行复杂不精确，测试通道有限的缺陷，从而大大降低了测试能力和检修效率。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种牵引控制单元功能测试台。

本发明采用的技术方案是，一种内燃机车牵引控制单元功能测试台，其包括：工控机、程控电源、转换板、接口，所述的工控机通过转换板与接口相连，通过接口与牵引控制单元相连，程控电源为测试台和牵引控制单元提供所需电源。根据需要设定输出电压以适应不同电平信号的接口提高了资源的利用率。

所述的转换板还包括DI转换板、DO转换板、多路复用板一、多路复用板二；DI转换板、DO转换板用于接收工控机的驱动信号，多路复用板一、多路复用板二用于多路复用，实现通道的多路分时复用，利用有限通道提供更多测试通道，提高了测试能力且大大节省了工控机资源。

所述的程控电源输出分3路，第1路与牵引控制单元通过接口相连，第2路接DO转换板和DI转换板，第3路通过电压传感器HL接多路复用板一，同时电压传感器HL输出给工控机，形成闭环控制校正程控电源的输出以确保给定值的精度，实现闭环控制及输出软保护。

所述的工控机包括A/D板、DI板、DO板、网卡板、T/C板，A/D板用于转换信号给工控机；DI板、DO板用于驱动DI转换板、DO转换板；网卡板用于工控机与接口通信，检测整个试验台的通信正常。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：测试台的运行精确，多路复用测试通道解决了测试通道有限的缺陷，提高了测试能力和检修效率，可用于被试件的性能检测及故障判断，对检测到的故障可以给出故障定位，大大地提高检修效率。

附图说明

图1为本发明内燃机车牵引控制单元功能测试台系统框图，

图2为本发明内燃机车牵引控制单元功能测试台原理图，

具体实施方式

现结合附图1，附图2，对本发明作进一步的说明：

内燃机车牵引控制单元用于以VVVF（变压变频）的方式控制由IGBT构成的逆变器，主要分为核心算法模块、AD采样模块、PWM输出模块、脉冲驱动板状态反馈模块和故障检测模块。测试台采用标准机柜一体化外部结构。

核心算法模块：软件算法，用于产生VVVF脉冲；AD采样模块：为TCU核心算法提供交直流的电压电流信号和速度脉冲信号等；PWM输出模块：产生PWM脉冲信号，输出到逆变器的脉冲驱动板，控制逆变器输出；脉冲驱动板状态反馈模块：用于识别逆变器的脉冲驱动板上反馈的标明逆变器工作状态的信号；故障监测输入模块：检测各种故障状态输入监测，如传感器电源欠压、IGBT模块电源欠压等。

本发明主要阐述了牵引控制单元功能测试台（以下简称测试台）的实现方式。测试台仅用于牵引控制单元的基本功能测试，不进行核心算法的VVVF仿真测试。测试台以工控机控制为核心，向牵引控制单元发出信号，并接受牵引控制单元的反馈信号，来测试牵引控制单元的基本功能是否正常。

测试台主要由控制软件、工控机1（含PCI采集卡）、程控电源2、转换板3等构成。控制软件包含操作界面和测试控制两部分组成。操作界面用于控制测试起停并显示测试获得的数据、结果及故障信息；测试控制用于测试逻辑和方法的实现以及数据处理并将测试结果形成测试报告。工控机1，采用研华工控机，其主要参数为：4U机架式主机/12*PCI扩展/19”液晶触屏显示器。数据采集卡规格参数如下：A/D板15:100kS/s,12-bit,32路隔离模拟输入通道;DI板11，DO板12:48路数字量输入输出;网卡板13:双端口CAN接口；T/C板14：定时/计数器各1路。

程控电源2：输入：220VAC，输出：3路0～30VDC，0～3A90W max，输出：1路0～150VDC，0～10A600W max。

转换板3：DI转换板31，48路0～150VDC宽范围隔离输入转换以与工控机采集卡接口，DO转换板32；由工控机1采集卡驱动，48路0～150VDC隔离输出，多路复用板一33和多路复用板二34：双向隔离扩展板，由1个通道可分时切换至16个隔离通道，由测试台控制软件控制通道切换。

本方案主要是对内热机车牵引控制单元的基本功能测试，不涉及在线仿真试验。所以按牵引控制单元的基本功能，测试台分为电源部分、继电器输出通道、PWM脉冲I/O通道、模拟量输出通道、数字输入通道（备用）、网卡通讯及接口4等部分。每一部分测试过程中，在TCU的额定74V供电电压的上下极限电压值及74V值进行三次测试，以验证牵引控制单元在极限电压范围内可以正常工作。

该测试台的特点在于：采用多路复用板一33和多路复用板二34（可多板级联），分时复用，利用有限的工控机1的PCI卡通道提供更多测试通道，提高了测试能力且大大节省了工控机资源。利用程控电源2提供模拟交直流电压电流的AD采样信号，具有驱动能力强测试值范围宽及输出保护的功能。利用程控电源2作为DI板11和DO板12转变板的电源，采用干接点的接法，根据需要设定输出电压以适应不同电平信号的接口提高了资源的利用率。采样电压传感器HL测试实际模拟信号电压值或电流值，实现闭环控制及输出软保护。

牵引控制单元的控制电源由程控电源2提供，由测试台软件程序分别设定为额定74V及上下极限电压值输出，以测试牵引控制单元的控制电源在规定的极限电压下是否能够正常工作。

继电器输出通道：此流程主要测试牵引控制单元的故障状态输入监测通道和脉冲驱动板状态反馈工作是否正常。对两者测试的不同之处是信号电平的不同，测试时由程控电源2分别输出所需的电平信号。测试台控制软件控制工控机1的DO板12的输出以驱动DO转换板32的继电器输出作“0”或“1”为给定值，为牵引控制单元的故障监测输入通道和脉冲状态反馈提供“0”或“1”状态信号，同时测试台控制软件通过通信，从牵引控制单元读取通道的状态值，与工控机1给定值进行比较，如果相同则测试通过，反之为不通过，在操作界面上显示出结果。

PWM脉冲I/O通道：此流程主要测试牵引控制单元的PWM输出信号及速度脉冲输入信号。测试台控制软件通过通信设定牵引控制单元输出某一占空比的PWM信号，并通过T/C板14读取牵引控制单元输出的频率信号判断占空比是否相同并在操作界面显示出结果。

PWM脉冲输出通道：此流程主要测试牵引控制单元的速度脉冲信号检测通道。工控机1的T/C板14设定输出某一频率脉冲信号给牵引控制单元的速度脉冲信号检测通道，牵引控制单元读取该信号的频率值后通过通信反馈给测试台，测试台控制软件将输出和反馈的两个频率值比较，判断是否相同并在操作界面显示出结果。

模拟量输出通道：此流程主要测试牵引控制单元的交直流电压电流等信号的AD采样通道。本方案采用程控电源2为牵引控制单元提供模拟信号，由控制软件设定输出电压或电流值，通过多路复用板一33输出到牵引控制单元的多个AD采样通道。牵引控制单元将AD转换后的值反馈给测试台，测试台控制软件将输出设定值和反馈值进行比较，判断是否相同并在操作界面显示出结果。

为了保证给定模拟信号的精度及实现软保护功能，在设定程控电源2输出值时，通过电压传感器HL及测试台的A/D板15获取程控电源2输出电压或电流的实际值，形成闭环控制校正程控电源2的输出以确保给定值的精度，同时设定保护阈值，如果超过阈值，则控制软件封锁多路复用板一33的输出。

数字输入通道:此流程主要测试被试件的数字输出信号（备用）。工控机1通过通信控制被试数字输出通道输出“0”或“1”作为给定值，然后工控机1的DI板11检测相应通道“0”或“1”值作为反馈值，给定值与反馈值进行比较，相同则测试通过，反之则不通过。

通信测试：在整个测试过程中，测试台与牵引控制单元按CAN协议进行通信，验证通信正常。

接口4：测试台与接口4采用转接的方式实现对外连接。接口4按上述测试功能，分类安置在不同的接线端，可根据牵引控制单元，需要的接口资源配置成相应的连接器接口，有利于增加被试件的多样性。

Claims (5)

1.一种内燃机车牵引控制单元功能测试台，其包括：工控机（1）、程控电源（2）、转换板（3）、接口（4），其特征在于：工控机（1）通过转换板（3）与接口（4）相连，通过接口（4）与牵引控制单元相连，程控电源（2）为测试台和牵引控制单元提供所需电源。

2.如权利要求1所述的内燃机车牵引控制单元功能测试台，其特征在于：所述的转换板（3）还包括DI转换板（31）、DO转换板（32）、多路复用板一（33）、多路复用板二（34）；DI转换板（31）、DO转换板（32）为工控机（1）提供驱动信号，多路复用板一（33）、多路复用板二（34）为信号传输提供多路复用通道。

3.如权利要求1或2所述的内燃机车牵引控制单元功能测试台，其特征在于：所述的程控电源（2）输出分3路，第1路与牵引控制单元通过接口（4）相连，第2路接DO转换板（32）和DI转换板(31)，第3路通过电压传感器HL接工控机（1），同时电压传感器HL输出接多路复用板一(33)。

4.如权利要求1或2所述的内燃机车牵引控制单元功能测试台，其特征在于：所述的工控机（1）包括DI板(11)、DO板(12)、网卡板(13)、T/C板(14)、A/D板（15）；A/D板（15）为工控机（1）提供转换信号；DI板（11）、DO板（12）为DI转换板（31）、DO转换板（32）提供驱动信号；网卡板（13）为工控机（1）与接口（4）提供通信。

5.如权利要求3所述的内燃机车牵引控制单元功能测试台，其特征在于：所述的工控机（1）包括DI板(11)、DO板(12)、网卡板(13)、T/C板(14)、A/D板（15）；A/D板（15）为工控机（1）提供转换信号；DI板（11）、DO板（12）为DI转换板（31）、DO转换板（32）提供驱动信号；网卡板（13）为工控机（1）与接口（4）提供通信。

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