CN112445194A - 一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，包括相互连接的上位机和下位系统，所述下位系统包括分别与控制器连接的切换单元、协议转换单元和信号转换单元，所述控制器通过协议转换单元与上位机连接，所述控制器分别通过切换单元和信号转换单元与输入/输出接口连接，所述输入/输出接口与待测输入板或待测输出板连接，所述待测输入板或待测输出板通过协议转换单元与上位机连接，所述的切换单元识别待测板类型并选配不同类型板的测试内容。与现有技术相比，可实现待测输入板或待测输出板的自动化测试，提升了测试的效率和精确度，同时精简了大量的连线使得检测平台更加可靠并且易于维护。

Description

一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台

技术领域

本发明涉及车站联锁领域，尤其是涉及一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台。

背景技术

铁路车站基本是以建立进路的方式实现对列车和车列运行的控制。进路是由相关道岔和轨道区段组成，有信号机指示和防护的特定经路。进路的建立必须检查信号、道岔和轨道区段的关系，并满足相应的条件，且一旦建立后又必须加以“锁闭”，以免因误操作或其他因素破坏进路而危及行车安全。联锁就是通过技术方法确保信号、道岔和进路间的相互关系正确。联锁设备是铁路车站保证列车和车列正常和安全运行必不可少的核心基础设备。

计算机联锁系统通过操控继电器实现联锁，典型计算机联锁系统的结构包括人机交互层、主控层、执行层、接口层和现场设备层，主控层包括主逻辑单元，执行层包括输入板和输出板，输入板和输出板是计算机联锁系统用于驱动和采集继电器接点信息的部件，输入板用FIMI表示，输出板用FIMO表示。输入板包括32路独立的输入通道，用于采集车站信号机、道岔、进路的状态；输出板包括16路独立的输出通道，用于驱动继电器线圈后动作信号机、道岔，来确保行车安全。检测平台是测试输入板和输出板的各项功能是否满足运行需求，保证在其生命周期内正常运行的重要工具。

现有的产品测试平台使用测试机笼的同时采用了独立的条件箱外加大量导线制成测试电缆进行连接。存在以下问题：1、条件箱需要人工操作实现电压的调节以及测量，时效性低，精确性不足。2、基于DOS系统的上位机无法实现自动化测试。3、测量结果和测试报告需要人工填写，无法满足自动化记录以及存储的要求，不便于后期的追溯和管理。

中国发明专利CN103885439B说明书公开了一种用于FIMI、FIMO单盘的自动化测试平台，与被测板连接，所述被测板包括FIMI单盘和FIMO单盘，所述自动化测试平台包括测试工装、供电模块、上位机模块以及接口模块，所述测试工装分别与被测板、供电模块和接口模块连接，所述供电模块和上位机模块均与接口模块连接。该发明无法识别待测板类型并自动切换至对应的模式。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，包括相互连接的上位机和下位系统，所述下位系统包括分别与控制器连接的切换单元、协议转换单元和信号转换单元，所述控制器通过协议转换单元与上位机连接，所述控制器分别通过切换单元和信号转换单元与输入/输出接口连接，所述输入/输出接口与待测输入板或待测输出板连接，所述待测输出板或待测输入板通过协议转换单元与上位机连接。

所述的下位系统还包括供电单元，所述供电单元分别与控制器、信号转换单元、协议转换单元和切换单元连接。

所述的信号转换单元包括AD转换子单元和DA转换子单元，所述AD转换子单元将待测输出板输出的模拟信号转换为数字信号传递给控制器，所述的DA转换子单元将控制器输出的模拟信号转换为数字信号传递给待测输入板。

所述的AD转换子单元包括依次连接的稳压器、运算放大器和AD芯片，所述DA转换子单元包括相互连接的运算放大器和DA芯片，所述AD芯片与待测输入板连接，所述DA芯片与待测输出板连接。

所述的协议转换单元包括CAN接口电路和5650协议转换电路，所述控制器通过CAN接口电路与上位机连接，所述待测输入板或待测输出板通过5650协议转换电路与上位机连接。

所述的切换单元包括相互连接的识别电路和片选继电器阵列电路，所述识别电路识别待测板类型，所述片选继电器阵列电路实现对测试通道的选择。

所述的上位机搭载Windows操作系统。

平台还包括数据库服务器，所述数据库服务器与上位机连接。

所述的控制器、切换单元、协议转换单元和信号转换单元集成于机笼内部，所述输入/输出接口位于机笼上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)下位系统受上位机控制，且包括受上位机控制的切换单元，可识别待测板类型，完成待测输入板或待测输出板的自动化测试，提升了测试的效率和精确度，同时精简了大量的连线使得检测平台更加可靠并且易于维护。

(2)基于Windows系统的上位机可自动得到测量结果，并形成测试报告。

(3)数据库服务器与上位机连接，可自动存储测试结果，方便日后追溯以及为将来数字化信息化做准备。

(4)高度集成：通过一个输出/输出接口即可完成对两种单盘的所有测试，无需分别制作对应的匹配模块。

(5)可靠性和易于维护：检测平台采用标准一体化机笼设计，避免了使用大量导线和测试模块，使系统更加可靠和易于维护。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的切换单元电路图；

图3为本发明的协议转换单元电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，平台包括：上位机和与上位机连接的数据库服务器，上位机连接下位系统，下位系统包括控制器、切换单元、信号转换单元、输入/输出接口、供电单元和协议转换单元，信号转换单元包括AD转换子单元和DA转换子单元，控制器为MCU控制器；如图3所示，协议转换单元包括CAN接口电路和5650协议转换电路，输入/输出接口包含一组64芯测试端子和32芯通信端子的测试槽位，作为待测输入板或待测输出板与检测平台之间的接口。上位机通过协议转换单元与控制器连接，控制器通过切换单元、AD转换子单元、DA转换子单元与输入/输出接口连接，输入/输出接口与待测输入板或待测输出板连接，供电单元向平台内部各单元提供电源。

其中，上位机基于Windows操作系统，提供图形化的人机交互界面，直观的呈现和控制整个测试过程和结果，并能自动生成测试报告。控制器包括嵌入式ARM控制芯片以及支持电路，ARM芯片通过CAN接口电路读取上位机指令，控制下位系统测试内容和测试过程，获得测试数据和被测对象状态信息并传输给上位机。如图2所示，切换单元由识别电路和片选继电器阵列电路组成，当待测输入板或待测输出板插在测试槽位上电后，识别电路通过是否采集到一个-24VDC并反馈给MCU来判断待测板类型，如采集到-24VDC为输出板(FIMO)，反之为输入板(FIMI)，同时MCU控制片选芯片驱动继电器切换到与待测板匹配的测试环境，实现对待测输入板或待测输出板各路通道以及不同类型测试内容的选配。AD转换子单元包含稳压器、运算放大器和AD芯片，AD芯片与待测输出板连接，将待测输出板驱动位输出的模拟电压值转换为数字信号返回给MCU。DA转换子单元包括运算放大器和DA芯片，DA芯片与待测输入板连接，受MCU控制将24VDC转换成0-12VDC的连续可调电压，用于向待测输入板提供采集位电压。供电单元把220V交流电压转换为5V、24V直流电压，供平台内部MCU、AD转换子单元、DA转换子单元等以及待测板使用。协议转换单元的CAN接口电路作为上位机与MCU控制器进行指令和数据传输的通道，5650协议转换电路用于转换待测板内部的加密指令使其通过CAN通信协议与上位机进行通信。数据库服务器于企业内网组建，通过以太网提供访问，用于测试数据存储、测试记录检索等。

工作原理：测试人员将待测板装到输入/输出板自动化检测平台64芯测试端子的测试槽位，系统上电后运行上位机测试程序，测试人员可在登录界面对AD转换子单元、DA转换子单元进行电压校准，然后选择进入输入板或输出板测试页面，平台通过识别电路能够自动识别待测板类型防止误测。

输入板测试：上位机通过CAN接口电路向5650协议转换电路发送采集呼叫指令,5650协议转换电路将转化后的指令通过32芯通信端子的测试槽位向待测输入板发送。待测输入板收集其各通道采集状态以及告警信息回传给上位机。同时上位机通过CAN接口电路向MCU控制器发送调压指令(包括连续调压、固定电压或者自定义)，MCU控制DA转换子单元实现调压，并经由CAN接口电路将当前调压值返回给上位机。另外，MCU控制切换单元实现对测试通道的选择形成特定输入条件(单采、全采或者自定义)。逻辑0测试，DA转换子单元从-5V自动调到0V，上位机取待测输入板反馈最后一次采集到0且无“错误采集超常”告警，以此为边界0电压；逻辑1测试，DA转换子单元从0V自动调到-10V，上位机取待测输入板反馈最后一次采集到1且无“错误采集超常”告警，以此为边界1电压。最后上位机根据预设范围判定各通道的测试结果是否符合要求。

输出板测试：上位机通过CAN接口电路向5650协议转换电路发送驱动测试指令,5650协议转换电路负责转化测试指令通过32芯通信端子的测试槽位向待测输出板发送(包括单驱、全驱、循环或者自定义)。待测输出板收集其各路驱动状态以及告警信息回传给上位机。同时，上位机通过CAN接口电路向MCU控制器发送电压采集指令，MCU控制AD转换子单元完成对待测输出板各路电压的采集，并通过控制切换单元实现对输出板空载和带载测试的切换。上位机记录每通道的空载和带载电压，如果某一通道的电压值小于20V或者其空载电压小于带载电压，则判定该通道输出故障。另外，待测输出板的混电测试在单驱指令下实现，MCU控制切换单元将一路10V直流电介入到待测通道，如果待测输出板返回报错信息则混电测试通过。

测试人员可选择自定义测试或自动测试，如选择自动测试，上位机则下发编译好的测试命令包，MCU接收指令并控制平台对被测对象的每一通道采驱信号进行对位测试，测试完成之后自动生成测试报告并将数据同时保存到本地和服务器数据库中，可通过登录数据库服务器查找需要的测试记录。

本实施例的改进之处：

1、通过采用自动化控制的流程，提升了测试的效率和精确度，同时精简了大量的连线使得检测平台更加可靠并且易于维护。

2、上位机基于Windows操作系统，其操作性以及对于测试过程的控制和管理更加便捷，同时满足自动化生产需求。

3、测试结果专门设立服务器进行存储，方便日后追溯以及为将来数字化信息化做准备。

Claims (9)

1.一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，包括相互连接的上位机和下位系统，其特征在于，所述下位系统包括分别与控制器连接的切换单元、协议转换单元和信号转换单元，所述控制器通过协议转换单元与上位机连接，所述控制器分别通过切换单元和信号转换单元与输入/输出接口连接，所述输入/输出接口与待测输入板或待测输出板连接，所述待测输入板或待测输出板通过协议转换单元与上位机连接，所述的切换单元识别待测板类型并选配不同类型板的测试内容。

2.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，其特征在于，所述的下位系统还包括供电单元，所述供电单元分别与控制器、信号转换单元、协议转换单元和切换单元连接。

3.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，其特征在于，所述的信号转换单元包括AD转换子单元和DA转换子单元，所述AD转换子单元将待测输出板输出的模拟信号转换为数字信号传递给控制器，所述的DA转换子单元将控制器输出的模拟信号转换为数字信号传递给待测输入板。

4.根据权利要求3所述的一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，其特征在于，所述的AD转换子单元包括依次连接的稳压器、运算放大器和AD芯片，所述DA转换子单元包括相互连接的运算放大器和DA芯片，所述AD芯片与待测输入板连接，所述DA芯片与待测输出板连接。

5.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，其特征在于，所述的协议转换单元包括CAN接口电路和5650协议转换电路，所述控制器通过CAN接口电路与上位机连接，所述待测输入板或待测输出板通过5650协议转换电路与上位机连接。

6.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，其特征在于，所述的切换单元包括相互连接的识别电路和片选继电器阵列电路，所述识别电路识别待测板类型，所述片选继电器阵列电路实现对测试通道的选择。

7.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，其特征在于，所述的上位机搭载Windows操作系统。

8.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，其特征在于，还包括数据库服务器，所述数据库服务器与上位机连接。

9.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统的输入/输出板自动化检测平台，其特征在于，所述的控制器、切换单元、协议转换单元和信号转换单元集成于机笼内部，所述输入/输出接口位于机笼上。

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