CN114488847B - 一种车载网络控制系统的半实物仿真系统 - Google Patents
一种车载网络控制系统的半实物仿真系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114488847B CN114488847B CN202111651244.2A CN202111651244A CN114488847B CN 114488847 B CN114488847 B CN 114488847B CN 202111651244 A CN202111651244 A CN 202111651244A CN 114488847 B CN114488847 B CN 114488847B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- real
- simulation
- distributed
- time
- riom
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 141
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 68
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 52
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 43
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 3
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 241000492493 Oxymeris Species 0.000 description 4
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 4
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B17/00—Systems involving the use of models or simulators of said systems
- G05B17/02—Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Abstract
本发明半实物仿真技术领域，具体为一种车载网络控制系统的半实物仿真系统，解决了背景技术中的技术问题，其上位机、至少一台实时仿真机和实物控制器，每台实时仿真机配置至少一台分布式RIOM信号转接设备。本发明解决了通过本发明所述的半实物仿真系统模拟远程输入输出单元RIOM的发送和接收信号，可实现闭环控制，能够完成时序、间隔时间相关的组合性测试，能够完成对网络控制系统硬件测试项点的全覆盖；其提升了半实物仿真的有效利用率，满足机车、动车、城轨等不同车型的系统集成测试要求；同时，配置有自动化测试软件，可实现对网络控制全部设备的自动化测试，并生成测试报告，降低仿真测试人员的无效工作时间，提高对网络控制系统硬件的验证效率。
Description
技术领域
本发明属于半实物仿真技术领域，涉及车载网络控制系统，具体为一种车载网络控制系统的半实物仿真系统。
背景技术
车载网络控制系统（TCMS），作为列车运行的大脑，具备完善、强大的列车控制功能，通过列车通信网络，将列车上多种控制器连接起来，对整车整体进行控制。随着科技进步，列车网络控制系统能够实现的功能越来越多，功能也越来越复杂，随之带来的是对列车网络控制系统设计和测试难度也越来越大。
现网络控制系统主要包含列车控制与监控功能、网络通信功能、牵引控制功能、辅助控制功能、制动控制功能和检修维护功能等，对TCMS系统进行测试，主要是考察MPU通过网络配合DDU和RIOM对不同车辆控制要求的适应性。
TCMS主要设备，包含网关GW，主控单元MPU，远程输入输出单元RIOM，显示屏DDU，牵引控制单元TCU，辅助控制单元ACU，制动单元BCU，其他控制单元（如无人驾驶控制单元）等。网络控制系统设备多，且存在连锁动作，地面关联调试难度大。对此开展半实物仿真测试研究，具有一定工程价值。目前，TCU、ACU、BCU真实硬件已在基于FPGA硬件的半实物仿真平台具备测试条件，与网络控制系统主要为通讯测试，GW、MPU、DDU、RIOM、无人驾驶控制器等硬件设备需有半实物平台实现测试，其中GW、MPU、DDU设备的相关半实物测试方法，已有专利中有所提及。
专利CN101963805B所提到的RIOM硬件设备因其有较多DI/DO、AI/AO，在CN101963805B中采用了真实的司控器、指示灯、板键开关等设备与RIOM对接模拟设备动作。设置硬件设备用于模拟RIOM的发送和接收信号，仅能进行单一动作的模拟，无法实现闭环控制，无法完成和时序、间隔时间相关的组合性测试，无法完成对网络控制系统硬件测试项点的全覆盖;其次，RIOM对接设备相对固定，更换RIOM板卡数量/通道后平台的适用性低，灵活度不足。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，提供了一种车载网络控制系统的半实物仿真系统。其提升了半实物仿真的有效利用率，满足机车、动车、城轨等不同车型的系统集成测试要求。同时，配置有自动化测试软件，可实现对网络控制全部设备的自动化测试，并生成测试报告，进一步降低仿真测试人员的无效工作时间，提高在实验室对网络控制系统硬件的验证效率。
本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种车载网络控制系统的半实物仿真系统，上位机、至少一台实时仿真机和实物控制器，每台实时仿真机配置至少一台分布式RIOM信号转接设备；
上位机由至少一台电脑组成，内置仿真模型开发软件、仿真监控管理软件和用于负责测试用例编辑及管理、测试执行与监控、生成测试报告的自动化测试软件；上位机通过以太网交换机与实时仿真机以及分布式RIOM信号转接设备建立连接；
当实时仿真机为一台时，实时仿真机包括机箱、CPU和可按约定通讯规约完成通讯数据的转换和收发的通讯板卡，上位机将仿真模型下载至CPU中，机箱中设置有至少四个插槽，CPU和通讯板卡均通过插槽固定在机箱中；当实时仿真机为大于一台时，实时仿真机包括机箱、CPU、通讯板卡和反射内存卡，机箱中设置有至少四个插槽，CPU、通讯板卡和反射内存卡均通过插槽固定在机箱中，所有实时仿真机的反射内存卡均通过反射内存交换机相连接；实时仿真机均通过车辆总线连接至实物控制器；
分布式RIOM信号转接设备包括用于实现电信号与通讯信号实时交互的分布式IO设备和用于提供被测设备和分布式IO设备 之间的电信号转换、隔离的信号调理设备，分布式IO设备一端通过通讯接口与实时仿真机建立连接，另一端通过电接口与信号调理设备连接，信号调理设备包括信号调理箱和多个调理卡板，信号调理箱通过插槽与多个调理卡板相连； 分布式RIOM信号转接设备用于实现远程输入输出单元RIOM多种电信号与实时以太网通讯数据的实时交互；
实物控制器包括与分布式RIOM信号转接设备数量相等的远程输入输出单元RIOM，实物控制器还可根据测试需求选择主控单元MPU、显示屏DDU、无人驾驶控制单元或与实时仿真机数量相等的网关GW中的一种或几种，相邻网关GW 之间通过列车总线相连接；分布式RIOM信号转接设备通过不同电压/电流制式的通道连接至远程输入输出单元RIOM；
仿真模型开发软件负责车载网络控制系统的各部分仿真模型的建立，编译分布式IO控制程序，并实现模型的代码生成、编译及向实时仿真机的下载；分布式IO控制程序布局于实时仿真机中，上位机通过模型编辑调用实时仿真机中设置的分布式IO控制程序，实现对通道的灵活配置；分布式IO控制程序根据每一个远程输入输出单元RIOM的电信号电压等级、通道数量、通道定义清单，以此为输入条件设计仿真模型与远程输入输出单元RIOM对应电信号的映射表，灵活选配对应电压等级的信号调理设备，结合信号调理设备至远程输入输出单元RIOM间的专用线束，实现远程输入输出单元RIOM电信号与仿真模型的信号交互；仿真监控管理软件提供对手动测试过程的综合管理，访问实时仿真机中运行的实时仿真模型并在线调试、监控、采集实时仿真数据；自动化测试软件负责提供自动测试过程的综合管理，根据项目测试需求编写并执行自动化测试用例，完成测试报告编制；进行自动化测试时，由上位机运行的自动化测试软件通过以太网将测试用例中与输入指令对应的底层语言发送至实时仿真机的CPU，CPU中实时运行的仿真模型根据输入指令实时运算，并根据实际情况通过网络板卡与包含主控单元MPU、远程I/O控制单元RIOM在内的实物控制器进行实时通讯数据交互，或者通过分布式IO控制程序控制分布式RIOM信号转接设备，与远程输入输出单元RIOM实时交互电信号数据，实现包含远程输入输出单元RIOM在内所有实物控制器的网络、电信号的闭环控制；同时，自动化测试软件可通过以太网监视并获取实时仿真机中的指定变量，并实时记录状态信息及时间戳，完成反馈信号与脚本给定值的比较判定，自动完成半实物仿真验证，并自动生成报告。
TCMS网络系统半实物仿真平台在进行自动化测试时闭环控制的示例之一如下：进行自动化测试时，由上位机运行的自动化测试软件通过以太网将测试用例中与输入指令对应的底层语言发送至实时仿真机CPU的司控台仿真模型，CPU中实时运行的司控台仿真模型根据输入指令实时运算，司控台仿真模型根据其内分布式IO控制程序控制分布式RIOM信号转接设备中的D0/IO口向远程输入输出单元RIOM实物设备发送电信号，远程输入输出单元RIOM实物设备将电信号转换成网络信号发送至实物控器中的MPU主控单元，MPU主控单元根据内部程序将控制信号通过车辆总线发送至实时仿真机中的仿真模型发送动作或者将控制信号通过网络发送至另一个远程输入输出单元RIOM实物设备，另一个远程输入输出单元RIOM将接收到的控制信号通过分布式RIOM信号转接设备发送至实时仿真机中的仿真模型进行动作；当实物控制器中没有MPU主控单元，则实时仿真机中的MPU仿真模型通过通讯卡板及车辆总线发送信号至实物控制器中的远程输入输出单元RIOM，远程输入输出单元RIOM再将接收到的控制信号通过分布式RIOM信号转接设备发送至实时仿真机中的仿真模型进行动作。实物控制器中的主控单元MPU需要实时与实时仿真机中的仿真模型进行数据交互。
上位机可有由1~n台电脑组成，通过数据服务中心的以太网路由器，与实时仿真机、分布式RIOM信号转接设备对接，内置仿真模型开发软件，仿真监控管理软件、自动化测试软件 ，可实现仿真模型设计、仿真过程控制、自动化测试等。仿真模型开发软件，使用MATLAB/simulink，负责系统各部分仿真模型的建立，并实现代码生成和编译，并下载到实时仿真机的CPU中。仿真监控管理软件，提供对实验过程的综合管理，能够访问设备上运行的实时仿真程序并在线调试、监控、采集计算产生的数据。自动化测试软件，负责测试用例编辑、管理，测试执行与监控，测试报告的生成。基于该软件可按设计脚本调用仿真机输入端口模拟输入条件 ，并通过实时网络监听实时仿真机中运算的数据流，获取每个测试用例和测试步骤 的执行结果，记录不同状态给出的不同结果。
实时仿真机可由1台~n台组成，每台仿真机可模拟1个车辆总线网段， 4台可模拟4个网段，结合4个网关GW实物设备 ，可实现现有车辆最大编组运行工况（外重连列车的网络控制系统 ）的模拟。CPU置于机箱中，负责仿真模型的实时运行，按实物控制器中实际实物设备需求，添加或删减包含牵引系统、辅助系统、制动系统、轮轨、动力学、低压电气逻辑、中央主控制器、MPU、ACU、TCU、BCU、RIOM、DDU等模型，实现对非实物环境的模拟，同时通过以太网接口与上位机通讯实现在线监控、模型下载，通过机箱背板总线与通讯板卡、反射内存卡对接实现仿真数据的收发；通讯板卡，置于机箱中，负责将按约定通讯规约完成通讯数据的转换和收发，板卡均采用3U设计。反射内存卡，通过反射内存交换机将多个实时仿真机相连组成反射内存网络，用于实现仿真数据的实时接收和发送，保证多个仿真机同时运行时的仿真数据协同。
分布式RIOM信号转接设备，其可实现远程输入输出单元RIOM多种电信号与仿真机数据的实时交互，实现半实物仿真对远程输入输出单元RIOM的闭环仿真环境搭建。分布式RIOM信号转接设备的数量根据远程输入输出单元RIOM的数量结合仿真需求灵活配置，每组分布式RIOM信号转接设备对接1个远程输入输出单元RIOM，极大简化了集中布置导致的系统布线复杂问题。分布式I/O设备，是为拓展实时仿真机的IO接口，用于实现真实设备电信号与仿真通讯信号的实时交互。其一端为电接口，可实现DI、DO、AI、AO、PWMIN、PWMOUT等10V以内电信号的收发，一端为通讯接口，采用工业以太网EtherCAT总线设计，上位机可调用实时仿真机中设置的分布式IO控制程序通过LAN口对设备进行灵活通道配置和控制。信号调理设备，提供被测设备和远程I/O设备 之间的电信号转换、隔离。车辆总线可与实时仿真机中的通讯板卡对接，构建与实物列车一致的网络架构；其中，如有重连 ，网关与网关间的连接采用列车总线。
整个网络控制系统半实物仿真系统，实现了包含MPU、DDU、无人驾驶控制单元的等其他网络设备 、尤其是远程输入输出单元RIOM的硬件闭环，所有实物设备端口信息均实现了上位机的控制或监控，这为网络控制系统的半实物仿真闭环提供了前提条件。在此环境下，上位机运行的自动化测试软件，可实现脚本给定环境的输入指令，提前设计输入时序，然后通过以太网访问形式，监听仿真机接收和发送的信息，并实时记录状态信息及时间戳，完成反馈信号与脚本给定值的比较判定，最大程度实现仿真测试系统的自动化运行，方便实验操作者，降低实验运行难度。
优选的，分布式IO设备根据信号类型分为分布式DIO设备和分布式AIO设备，分布式DIO设备实现对多个数字IO的输入输出控制，分布式AIO设备用于实现测试系统中IO设备多通道模拟输入、多通道模拟输出、多通道PWM输入和PWM输出的分布式控制。分布式IO设备根据实际需要进行选择类型。
优选的，信号调理设备的调理卡板可配置数字量输出调理、数字量输入调理、模拟量输出调理、模拟量输入调理、PWM输出调理类型的板卡。更优选的，可根据需要选配两种电压等级的数字量输入调理板卡，数字量输入调理板卡均采用宽电压范围设计，分别可实现16.5V~32V或50 V ~140V不同电压等级输入电压的电平变换；可根据需要选配两种电压等级的数字量输出调理板卡，数字量输出调理板卡在设备侧采用外接可控电压源方式，分别可实现16.5V~32V或50 V ~150V不同电压等级的电压输出。实际应用中，可根据RIOM通道和电压需求，灵活调整，实现平台硬件设备的通用。优选的，反射内存交换机预留有与牵引、辅助、制动半实物仿真系统相连接的反射内存接口。这是为了在具备TCU/ACU/BCU真实控制器时，可实现整车电传动系统仿真。反射内存交换机和以太网交换机的传输速率不同，牵引系统半实物仿真的被控对象是真实的TCU，即牵引控制单元；辅助系统半实物的被测对象为ACU，即辅助控制单元，BCU为制动控制单元。
优选的，通讯板卡为配置有MVB、CAN、CANOPEN、Ethernet或TRDP通讯规约的网络板卡。优选的，通讯板卡可根据测试需求定制标准板卡拓展。通过接入不同网络板卡 ，同时在上位机编译软件中安装对应的网络驱动，即可实现不同网络通讯协议的通讯需求。比如车辆新增了一种实时以太网或者MODbus的通讯方式,可以定制相关的标准板卡及对应在仿真模型开发软件的通讯插件，即可实现对应通讯收发数据的转换，从而被实物控制器网络板卡所识别，实现该网络通讯下的应用层软件仿真测试。
本发明所述的一种车载网络控制系统的半实物仿真系统，针对某一固定车型开展实验的一般步骤如下：
1、根据实物硬件种类、数量、需求，确认网络半实物仿真系统硬件范围、模型范围，根据远程输入输出单元RIOM 实物设备的数量增加对应数量的分布式RIOM信号转接设备；若需实现外重连工况 ，需要配置4台实时仿真机；
2、根据拓扑及实物硬件确定网络类别、供电电压等级，完成实物设备供电线路设计，并根据项目通讯需求选配实时仿真机的通讯板卡，通过车辆总线将半实物仿真系统中的实物控制器与通讯板卡连接，组成列车控制网络；
3、通过反射内存交换机 ，将若干个实时仿真机连接，实现电传动系统被控对象间的信息交互；
4、根据输入条件完成各部件通讯数据流、半实物模型建模、反射内存交互数据流，并编译下载至各实时仿真机中；同时设计上位机操控界面，便于实现试验监控；
5、根据项目测试项点，编写自动化测试用例，此点对于同一项目重复性测试、程序优化后的验证效率提升较大，避免了重复性的测试工作，提升项目研发效率；
6、手动/自动完成半实物仿真验证。
本发明的有益效果是：通过本发明所述的半实物仿真系统模拟远程输入输出单元RIOM的发送和接收信号，可实现闭环控制，能够完成时序、间隔时间相关的组合性测试，能够完成对网络控制系统硬件测试项点的全覆盖；其提升了半实物仿真的有效利用率，满足机车、动车、城轨等不同车型的系统集成测试要求；同时，配置有自动化测试软件，可实现对网络控制全部设备的自动化测试，并生成测试报告，进一步降低仿真测试人员的无效工作时间，提高在实验室对网络控制系统硬件的验证效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述一种车载网络控制系统的半实物仿真系统的通用系统示意图。
图2为本发明CPU组成及运行模型示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1和图2对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，其中图2为本发明CPU组成及运行模型示意图。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1： 机车两个MPU+四个远程输入输出单元RIOM+四个网关GW，外重连的网络控制系统半实物仿真环境。
具体实施步骤：
1、确认实物为2个MPU、4个远程输入输出单元RIOM、4个GW，需构建外重连试验环境，需实时仿真机4台，4个分布式RIOM信号转接设备。其中，需确定每一个RIOM设备的电信号电压等级、通道数量、通道定义清单，以此为输入条件设计分布式RIOM信号转接设备的映射表，选配对应电压等级调理设备，完成远程输入输出单元RIOM硬件接入；
2、确定与实时仿真机组网的网络类别为MVB、供电电压等级110V，实时仿真机网络通讯板卡配置为MVB板卡，采用MVB专用线缆将第一MPU、第一远程输入输出单元RIOM和第二远程输入输出单元RIOM与第一实时仿真机相连，并接至第一GW，将第二MPU、第三远程输入输出单元RIOM和第四远程输入输出单元RIOM与第二台实时仿真机相连，并接至第二GW，将第三GW连接至第三实时仿真机；将第四GW连接至第四实时仿真机；实物第一GW~第四GW之间采用列车总线即WTB专用线缆连接；
3、通过反射内存交换机，将4个实时仿真机连接，实现两个系统被控对象间的信息交互；
4、根据输入条件，在第一实时仿真机和第二实时仿真机中各完成4个牵引、2个辅助、1个制动被控对象模型、1个轮轨动力学、1个低压电气逻辑、2个ACU、4个TCU、1个BCU模型搭建，并分别完成第一MPU、第二MPU与各自网络拓扑内的2个ACU、4个TCU、1个BCU模型的交互数据流，在第三实时仿真机和第四实时仿真机中完成4个牵引、2个辅助、1个制动被控对象模型、1个轮轨动力学、1个低压电气逻辑、2个ACU、4个TCU、1个BCU、1个MPU模型搭建，并完成第三GW和第四 GW分别与第三MPU、第四MPU模型的交互数据流，完成4个实时仿真机反射内存交互数据流，并编译下载至各实时仿真机中；同时设计上位机操控界面，便于实现试验监控；
5、根据项目测试项点，编写自动化测试用例；
6、自动完成半实物仿真验证，并自动生成报告；
实施例2：地铁单无人驾驶控制器（canopen通讯）+2个远程输入输出单元RIOM 网络控制系统半实物仿真环境。
具体实施步骤：
1、确认实物为1个无人驾驶控制器、2个远程输入输出单元RIOM，需配置1台实时仿真机，2个分布式RIOM信号转接设备，确定2个远程输入输出单元RIOM实物设备的电信号电压等级、通道数量、通道定义清单，以此为输入条件设计分布式RIOM信号转接设备的映射表，选配对应电压等级调理设备，完成远程输入输出单元RIOM硬件接入；
2、确定与实时仿真机组网的网络类别为CANOPEN、供电电压等级24V，实时仿真机通讯板卡配置为CANOPEN板卡，采用车辆总线即CANOPEN专用线缆将无人驾驶控制器、2个远程输入输出单元RIOM与实时仿真机相连；
3、根据输入条件，在实时仿真机中各完成4个牵引、2个辅助、1个制动被控对象模型，1个轮轨动力学、1个低压电气逻辑、2个ACU、4个TCU、1个BCU、1个MPU模型搭建，并完成无人驾驶控制器、2个远程输入输出单元RIOM与CPU中的MPU模型的交互数据流，并编译下载至各实时仿真机的CPU中；同时设计上位机操控界面，便于实现试验监控；
4、根据项目测试项点，编写自动化测试用例；
5、自动完成半实物仿真验证，并自动生成报告。
本发明提供了基于分布式RIOM信号转接设备的通用RIOM半实物闭环测试方法；以及系统级网络半实物仿真的自动化测试方法以及网络控制系统半实物的通用化设计方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种车载网络控制系统的半实物仿真系统，其特征在于，上位机、至少一台实时仿真机和实物控制器，每台实时仿真机配置至少一台分布式RIOM信号转接设备；
上位机由至少一台电脑组成，内置仿真模型开发软件、仿真监控管理软件和用于负责测试用例编辑及管理、测试执行与监控、生成测试报告的自动化测试软件；上位机通过以太网交换机与实时仿真机以及分布式RIOM信号转接设备建立连接；
当实时仿真机为一台时，实时仿真机包括机箱、CPU和可按约定通讯规约完成通讯数据的转换和收发的通讯板卡，上位机将仿真模型下载至CPU中，机箱中设置有至少四个插槽，CPU和通讯板卡均通过插槽固定在机箱中；当实时仿真机为大于一台时，实时仿真机包括机箱、CPU、通讯板卡和反射内存卡，机箱中设置有至少四个插槽，CPU、通讯板卡和反射内存卡均通过插槽固定在机箱中，所有实时仿真机的反射内存卡均通过反射内存交换机相连接；实时仿真机均通过车辆总线连接至实物控制器；
分布式RIOM信号转接设备包括用于实现电信号与通讯信号实时交互的分布式IO设备和用于提供被测设备和分布式IO设备 之间的电信号转换、隔离的信号调理设备，分布式IO设备一端通过通讯接口与实时仿真机建立连接，另一端通过电接口与信号调理设备连接，信号调理设备包括信号调理箱和多个调理卡板，信号调理箱通过插槽与多个调理卡板相连；
实物控制器包括与分布式RIOM信号转接设备数量相等的远程输入输出单元RIOM，实物控制器还可根据测试需求选择主控单元MPU、显示屏DDU、无人驾驶控制单元或与实时仿真机数量相等的网关GW中的一种或几种，相邻网关GW 之间通过列车总线相连接；分布式RIOM信号转接设备通过不同电压/电流制式的通道连接至远程输入输出单元RIOM；
仿真模型开发软件负责车载网络控制系统的各部分仿真模型的建立，编译分布式IO控制程序，并实现模型的代码生成、编译及向实时仿真机的下载；分布式IO控制程序布局于实时仿真机中，上位机通过模型编辑调用实时仿真机中设置的分布式IO控制程序，实现对通道的灵活配置；分布式IO控制程序根据每一个远程输入输出单元RIOM的电信号电压等级、通道数量、通道定义清单，以此为输入条件设计仿真模型与远程输入输出单元RIOM对应电信号的映射表，灵活选配对应电压等级的信号调理设备，结合信号调理设备至远程输入输出单元RIOM间的专用线束，实现远程输入输出单元RIOM电信号与仿真模型的信号交互；仿真监控管理软件提供对手动测试过程的综合管理，访问实时仿真机中运行的实时仿真模型并在线调试、监控、采集实时仿真数据；自动化测试软件负责提供自动测试过程的综合管理，根据项目测试需求编写并执行自动化测试用例，完成测试报告编制；进行自动化测试时，由上位机运行的自动化测试软件通过以太网将测试用例中与输入指令对应的底层语言发送至实时仿真机的CPU，CPU中实时运行的仿真模型根据输入指令实时运算，并根据实际情况通过网络板卡与包含主控单元MPU、远程I/O控制单元RIOM在内的实物控制器进行实时通讯数据交互，或者通过分布式IO控制程序控制分布式RIOM信号转接设备，与远程输入输出单元RIOM实时交互电信号数据，实现包含远程输入输出单元RIOM在内所有实物控制器的网络、电信号的闭环控制；同时，自动化测试软件可通过以太网监视并获取实时仿真机中的指定变量，并实时记录状态信息及时间戳，完成反馈信号与脚本给定值的比较判定，自动完成半实物仿真验证，并自动生成报告。
2.根据权利要求1所述的一种车载网络控制系统的半实物仿真系统，其特征在于，分布式IO设备根据信号类型分为分布式DIO设备和分布式AIO设备，分布式DIO设备实现对多个数字IO的输入输出控制，分布式AIO设备用于实现测试系统中IO设备多通道模拟输入、多通道模拟输出、多通道PWM输入和PWM输出的分布式控制。
3.根据权利要求2所述的一种车载网络控制系统的半实物仿真系统，其特征在于，信号调理设备的调理卡板可配置数字量输出调理、数字量输入调理、模拟量输出调理、模拟量输入调理、PWM输出调理类型的板卡。
4.根据权利要求3所述的一种车载网络控制系统的半实物仿真系统，其特征在于，可根据需要选配两种电压等级的数字量输入调理板卡，数字量输入调理板卡均采用宽电压范围设计，分别可实现16.5V~32V或50 V ~140V不同电压等级输入电压的电平变换。
5.根据权利要求3所述的一种车载网络控制系统的半实物仿真系统，其特征在于，可根据需要选配两种电压等级的数字量输出调理板卡，数字量输出调理板卡在设备侧采用外接可控电压源方式，分别可实现16.5V~32V或50 V ~150V不同电压等级的电压输出。
6.根据权利要求1~5任一项所述的一种车载网络控制系统的半实物仿真系统，其特征在于，反射内存交换机预留有与牵引、辅助、制动半实物仿真系统相连接的反射内存接口。
7.根据权利要求6所述的一种车载网络控制系统的半实物仿真系统，其特征在于，通讯板卡为配置有MVB、CAN、CANOPEN、Ethernet或TRDP通讯规约的网络板卡。
8.根据权利要求7所述的一种车载网络控制系统的半实物仿真系统，其特征在于，通讯板卡可根据测试需求定制标准板卡拓展。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111651244.2A CN114488847B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种车载网络控制系统的半实物仿真系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111651244.2A CN114488847B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种车载网络控制系统的半实物仿真系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114488847A CN114488847A (zh) | 2022-05-13 |
| CN114488847B true CN114488847B (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=81507802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111651244.2A Active CN114488847B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种车载网络控制系统的半实物仿真系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114488847B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114578726B (zh) * | 2022-01-28 | 2024-03-19 | 中车唐山机车车辆有限公司 | 磁浮列车运行仿真系统 |
| CN115145168A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-10-04 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种汽车控制单元的仿真测试系统 |
| CN116243622A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-06-09 | 东方空间技术(山东)有限公司 | 半物理仿真系统及其仿真测试方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101963805A (zh) * | 2010-10-13 | 2011-02-02 | 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 | 冗余的机车WorldFIP网络半实物仿真平台 |
| CN102323761A (zh) * | 2011-07-18 | 2012-01-18 | 铁道部运输局 | 列车控制网络半实物仿真测试平台 |
| KR20120117333A (ko) * | 2011-04-15 | 2012-10-24 | 주식회사 신호시스템 | 힐스용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템 |
| WO2012155842A1 (zh) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | 北京全路通信信号研究设计院有限公司 | Ctcs-3级列控测试仿真系统 |
| WO2013134923A1 (zh) * | 2012-03-13 | 2013-09-19 | 青岛四方车辆研究所有限公司 | 列车网络设备自动试验台 |
| CN105759631A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-07-13 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种列车网络控制系统半实物仿真测试系统及方法 |
| CN105867172A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-08-17 | 成都运达牵引技术有限公司 | 一种列车车载控制网络半实物试验平台 |
| CN111123739A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-05-08 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司 | 一种用于全自动无人驾驶模式下的网络控制系统半实物仿真实验平台 |
| CN113120006A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 中车永济电机有限公司 | 电传动系统、变流控制方法及电力机车 |
-
2021
- 2021-12-31 CN CN202111651244.2A patent/CN114488847B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101963805A (zh) * | 2010-10-13 | 2011-02-02 | 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 | 冗余的机车WorldFIP网络半实物仿真平台 |
| KR20120117333A (ko) * | 2011-04-15 | 2012-10-24 | 주식회사 신호시스템 | 힐스용 차량 모델의 시뮬레이션 시스템 |
| WO2012155842A1 (zh) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | 北京全路通信信号研究设计院有限公司 | Ctcs-3级列控测试仿真系统 |
| CN102323761A (zh) * | 2011-07-18 | 2012-01-18 | 铁道部运输局 | 列车控制网络半实物仿真测试平台 |
| WO2013134923A1 (zh) * | 2012-03-13 | 2013-09-19 | 青岛四方车辆研究所有限公司 | 列车网络设备自动试验台 |
| CN105759631A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-07-13 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种列车网络控制系统半实物仿真测试系统及方法 |
| CN105867172A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-08-17 | 成都运达牵引技术有限公司 | 一种列车车载控制网络半实物试验平台 |
| CN111123739A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-05-08 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司 | 一种用于全自动无人驾驶模式下的网络控制系统半实物仿真实验平台 |
| CN113120006A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 中车永济电机有限公司 | 电传动系统、变流控制方法及电力机车 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于机车半实物仿真平台应用层的设计及实现;张雁勋;赵贝;安志胜;王晋斌;;软件(第06期);125-128 * |
| 机车用晶闸管整流器原理分析及其控制策略;葸代其;张宇龙;李东;王武俊;现代工业经济和信息化(第001期);80-81, 84 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114488847A (zh) | 2022-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114488847B (zh) | 一种车载网络控制系统的半实物仿真系统 | |
| CN106444420B (zh) | 一种机车半实物仿真测试系统及方法 | |
| CN102567205B (zh) | 列车网络控制软件仿真测试系统及仿真测试装置 | |
| CN101963805B (zh) | 冗余的机车WorldFIP网络半实物仿真平台 | |
| CN105759631A (zh) | 一种列车网络控制系统半实物仿真测试系统及方法 | |
| CN112987700B (zh) | 一种磁浮交通运行控制系统的集成测试系统 | |
| CN111123739B (zh) | 一种用于全自动无人驾驶模式下的网络控制系统半实物仿真实验平台 | |
| CN105808432A (zh) | 轨道交通牵引传动控制单元软件自动化测试系统及方法 | |
| CN109686162A (zh) | 一种联锁教学实训装置及系统 | |
| CN112859817A (zh) | 一种整车故障诊断测试系统 | |
| CN109270373A (zh) | 一种全电子联锁测试系统及方法 | |
| CN111319657B (zh) | 城市轨道交通仿真系统 | |
| CN105867172A (zh) | 一种列车车载控制网络半实物试验平台 | |
| CN109947579A (zh) | 轨道车辆通用网络控制器平台及控制方法 | |
| CN108008639A (zh) | 基于全生命周期的电力机车微机网络控制系统数字化仿真平台 | |
| CN114089719B (zh) | 用于tacs系统的车辆信号接口仿真验证方法与装置 | |
| CN202261347U (zh) | 基于tcn的列车网络仿真试验系统 | |
| CN113985829A (zh) | 核电站分布式工业控制系统及其虚拟与实物切换控制方法 | |
| CN210668925U (zh) | 通信线束、仿真测试设备和系统 | |
| CN201897792U (zh) | 仿真交流电力机车 | |
| CN201828829U (zh) | 交流传动机车WorldFIP网络半实物仿真平台系统 | |
| CN205428276U (zh) | 交流传动内燃机车培训用模拟操纵系统 | |
| Faschang et al. | Extensible co-simulation framework for electric vehicle charging infrastructure testing | |
| CN114460861A (zh) | 一种列车电传动系统半实物仿真平台 | |
| CN209120202U (zh) | 轨道车厢之间通信接口的测试系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |