RU2494435C1

RU2494435C1 - Bench for diagnostics of microprocessor system of locomotive control

Info

Publication number: RU2494435C1
Application number: RU2012147949/08A
Authority: RU
Inventors: Сергей Ирленович Ким; Владимир Иванович Харитонов; Владимир Александрович Воронков; Лидия Михайловна Воронкова; Андрей Андреевич Пронин
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2013-09-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: bench is proposed for diagnostics of a microprocessor control system (MCS) of a locomotive, which comprises a computer, a source of power supply. The bench is equipped with a control unit, a unit of digital-to-analogue converter (DAC) switchboards, a unit of frequency signals inspection, a unit of input discrete channels inspection, a unit of output discrete channels inspection, a unit of MCS width-pulse modulators inspection and a unit of loads, besides, the computer is connected with the diagnosed MCS, the control unit is connected with the unit of DAC switchboards, the unit of frequency signals inspection, the unit of input discrete channels inspection, the unit of output discrete channels inspection, a unit of width-pulse modulators inspection, at the same time outputs of the DCA switchboards unit are connected to the MCS inputs, outputs of the frequency channels inspection unit are connected with the MCS inputs, outputs of the input discrete channels inspection unit are connected with MCS inputs, the inputs of the output discrete channels inspection unit are connected with MCS outputs, WPM-inputs of the width-pulse modulators inspection unit are connected with outputs of the MCS WPM and with the input of the loads unit, the control unit is connected along the second serial channel of communication with MCS, the source of power supply is connected with the diagnosed MCS and with all units of the bench, apart from the loads unit.

EFFECT: simplified bench design and increased reliability of its operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области физики, к устройствам для контроля систем управления и регулирования, в частности для проверки систем управления как на новых сериях локомотивов, так и на эксплуатирующихся.The invention relates to the field of physics, to devices for monitoring control and regulation systems, in particular for testing control systems both on new series of locomotives and on operating ones.

Известны специальные стенды, проверочные машины с применением универсальных измерительных комплексов, которые используются для контроля блоков управления выпрямительно-инверторными преобразователями (БУВИП). Регистрацию проверок осуществляют с помощью измерительных приборов, цифровой печати, фотографирования и т.д. с одновременной локализацией неисправностей вплоть до элемента (Горбань В.Н., Донской А.Л., Шабалин Н.Г. Электронное оборудование электровозов ВЛ80^Р. Ремонт и техническое обслуживание. - М.: Транспорт, 1984. - 184 с.).Special stands, testing machines with the use of universal measuring systems, which are used to control the control units of rectifier-inverter converters (BUVIP), are known. Checks are recorded using measuring instruments, digital printing, photographing, etc. with the simultaneous localization of faults down to the element (Gorban V.N., Donskoy A.L., Shabalin N.G. Electronic equipment of electric locomotives VL80 ^R. Repair and maintenance. - M.: Transport, 1984. - 184 p.).

Недостатком таких устройств для проверки микропроцессорных систем является то, что они существенно усложняют процесс диагностирования, который в результате занимает много времени.The disadvantage of such devices for testing microprocessor systems is that they significantly complicate the diagnostic process, which as a result takes a lot of time.

Известен программно-аппаратный стенд для диагностики цифровых и микропроцессорных блоков, в котором блок дискретного ввода-вывода содержит подключенную к системной шине ISA компьютера схему сопряжения с шиной ISA по магистралям данных и управления, к ней подключена схема дешифрации адреса блока дискретного ввода-вывода, предназначенная для выбора порта схемы внешнего параллельного интерфейса, через который осуществляется обмен информацией между компьютером и диагностируемым блоком. При этом к схеме дешифрации подсоединены схема внешнего параллельного интерфейса и схема коммутации сигналов (пат. RU №2324967, МПК G05B 23/02, G06F 7/00, опубл. 20.05.08).A hardware-software stand for diagnosing digital and microprocessor units is known, in which the discrete input-output block contains a connection circuit to the ISA system bus of the computer for interfacing with the ISA bus via data and control highways, and a discrete input-output block address decryption circuit is connected to it to select the port of the external parallel interface circuit through which information is exchanged between the computer and the diagnosed unit. At the same time, an external parallel interface circuit and a signal switching circuit are connected to the decryption circuit (Pat. RU No. 2323267, IPC G05B 23/02, G06F 7/00, publ. 05.20.08).

Недостатком указанного технического решения является то, что стенд позволяет проверять только дискретные сигналы, что существенно ограничивает его возможности. Применение дискретного блока ввода-вывода и внешнего переходного устройства не исключает возможности сбоев в работе стенда.The disadvantage of this technical solution is that the stand allows you to check only discrete signals, which significantly limits its capabilities. The use of a discrete input-output unit and an external adapter does not exclude the possibility of malfunctions in the stand.

Известен стенд для диагностики и изучения микропроцессорной системы управления электровозом, принятый за прототип, содержащий промышленный компьютер, дисплей, программное обеспечение, содержащий аппаратно-соединенные с системной шиной PCI адаптеры из типового набора, причем первый многоканальный адаптер дискретного ввода-вывода соединен с типовыми выносными платами реле, управляемыми по алгоритму от ЭВМ, контакты которых соединены с одной стороны с внешним источником питания, а с другой стороны - с разъемами входных дискретных сигналов МСУЭ и по цепи обратной связи соединены со входами второго многоканального адаптера дискретного ввода-вывода через первые делители с оптической развязкой; оставшиеся входы второго адаптера соединены с разъемами выходных дискретных сигналов МСУЭ через второй делитель с оптической развязкой; адаптер с аналоговыми выходными каналами соединен с разъемами ввода аналоговых сигналов в МСУЭ через усилители-согласователи; адаптер таймера счетчика соединен с разъемами ввода импульсных сигналов в МСУЭ через транзисторные ключи; часть входов адаптера высокоскоростного ввода соединена с разъемами вывода импульсных сигналов с МСУЭ через многоканальный компаратор, оставшаяся часть входов адаптера высокоскоростного ввода соединена с разъемами вывода сигналов синхронизации МСУЭ; разъемы USB ЭВМ соединены через преобразователь интерфейсов с разъемами RS485 МСУЭ; разъемы RS432 ЭВМ и МСУЭ соединены шлейфом без промежуточных элементов блоков (пат. RU №2400794 C1, МПК G05B 23/02, опубл. 27.09.10).There is a well-known stand for diagnosing and studying a microprocessor control system for an electric locomotive, adopted for a prototype containing an industrial computer, a display, software containing adapters from a standard set hardware-connected to the PCI system bus, the first multi-channel discrete input-output adapter connected to standard remote cards relays controlled by an algorithm from computers, the contacts of which are connected on one side with an external power source, and on the other hand, with connectors of discrete input signals in the MSUE and in the feedback circuit are connected to the inputs of the second multichannel discrete input-output adapter through the first dividers with optical isolation; the remaining inputs of the second adapter are connected to the connectors of the output discrete signals of the MSUE through a second divider with optical isolation; an adapter with analog output channels is connected to the connectors for inputting analog signals to the MSUE through matching amplifiers; the counter timer adapter is connected to the impulse signal input connectors in the MSUE via transistor switches; a part of the inputs of the high-speed input adapter is connected to the connectors for outputting pulse signals from the MCE via a multi-channel comparator, the remaining part of the inputs of the adapter of high-speed input is connected to the connectors for outputting the synchronization signals of the MCE; USB computer connectors are connected via an interface converter to RSUE connectors of the MSUE; RS432 computer and MSUE connectors are connected by a loop without intermediate block elements (US Pat. RU No. 2400794 C1, IPC G05B 23/02, publ. 09/27/10).

Недостатком известного технического решения является необходимость применения специализированного промышленного компьютера в совокупности с типовыми адаптерами, что одновременно с избыточностью применяемых аппаратных средств существенно усложняет стенд с одновременным увеличением его стоимости и не дает возможности пользоваться стендом непосредственно на локомотиве в условиях локомотивного депо.A disadvantage of the known technical solution is the need to use a specialized industrial computer in conjunction with standard adapters, which simultaneously with the redundancy of the used hardware significantly complicates the stand with a simultaneous increase in its cost and makes it impossible to use the stand directly on the locomotive in a locomotive depot.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в исключении необходимости применения специализированного промышленного компьютера в совокупности с типовыми адаптерами, упрощении конструкции, снижении цены, и повышении потребительских свойств, в том числе мобильности.The technical result to which the invention is directed is to eliminate the need to use a specialized industrial computer in conjunction with standard adapters, simplify the design, reduce the price, and increase consumer properties, including mobility.

Технический результат достигается тем, что стенд для диагностики микропроцессорной системы управления (МСУ) локомотивом, содержащий компьютер с программным обеспечением, источник питания, оснащен блоком управления, содержащим двунаправленную информационную шину, блоком коммутаторов цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), блоком проверки частотных сигналов, блоком проверки входных дискретных каналов, блоком проверки выходных дискретных каналов, блоком проверки широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) МСУ и блоком нагрузок, причем компьютер соединен по первому последовательному каналу связи с диагностируемой МСУ, блок управления соединен посредством двунаправленной информационной шины соответственно с блоком коммутаторов ЦАП, блоком проверки частотных сигналов, блоком проверки входных дискретных каналов, блоком проверки выходных дискретных каналов, блоком проверки широтно-импульсных модуляторов, при этом аналоговые выходы блока коммутаторов ЦАП соединен с аналоговыми входами МСУ, частотные выходы блока проверки частотных сигналов соединен с частотными входами МСУ, дискретные выходы блока проверки входных дискретных каналов соединены с дискретными входами МСУ, дискретные входы блока проверки выходных дискретных каналов соединены с дискретными выходами МСУ, ШИМ-входы блока проверки широтно-импульсных модуляторов соединены с выходами ШИМ МСУ и с входом блока нагрузок, блок управления соединен по второму последовательному каналу связи с МСУ, источник питания соединен с диагностируемой МСУ и со всеми блоками стенда, кроме блока нагрузок.The technical result is achieved by the fact that the stand for diagnosing a microprocessor control system (MCU) by a locomotive containing a computer with software, a power supply, is equipped with a control unit containing a bi-directional information bus, a block of switches for digital-to-analog converters (DAC), a unit for checking frequency signals, and a checking unit input discrete channels, the unit for checking the output discrete channels, the unit for checking the pulse width modulators (PWM) of the ISU and the unit for loads, and the computer ter is connected via the first serial communication channel with the diagnosed ISU, the control unit is connected via a bi-directional information bus, respectively, to the block of DAC switches, the block for checking the frequency signals, the block for checking the input discrete channels, the block for checking the output discrete channels, the block for checking pulse-width modulators, while analog outputs of the DAC switch block is connected to the analog inputs of the MCU, the frequency outputs of the block for checking the frequency signals are connected to the frequency inputs of the MS U, the discrete outputs of the discrete input channel test unit are connected to the digital inputs of the MCU, the discrete inputs of the discrete channel output test unit are connected to the discrete outputs of the MCU, the PWM inputs of the pulse-width modulator test unit are connected to the outputs of the PWM MCU and to the input of the load block, the control unit connected via the second serial communication channel to the ISU, the power source is connected to the diagnosed ISU and to all units of the stand, except for the load unit.

На чертеже показан стенд для диагностики микропроцессорной системы управления локомотивом, содержащий микропроцессорную систему управления (МСУ) 1, компьютер 2 с программным обеспечением, источник 3 питания, блок 4 управления, блок 5 коммутаторов цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), блок 6 проверки частотных сигналов, блок 7 проверки входных дискретных каналов, блок 8 проверки выходных дискретных каналов, блок 9 проверки широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) МСУ 1, блок 10 нагрузок, первый последовательный канал связи А, второй последовательный канал связи Б, двунаправленную информационную шину В, причем компьютер 2 соединен по первому последовательному каналу связи А с диагностируемой МСУ 1, блок 4 управления соединен посредством двунаправленной информационной шины В соответственно с блоком 5 коммутаторов ЦАП, блоком 6 проверки частотных сигналов, блоком 7 проверки входных дискретных каналов, блоком 8 проверки выходных дискретных каналов, блоком 9 проверки широтно-импульсных модуляторов ШИМ, при этом аналоговые выходы блока 5 коммутаторов ЦАП соединен с аналоговыми входами МСУ 1, частотные выходы блока 6 проверки частотных сигналов соединен с частотными входами МСУ 1, дискретные выходы блока 7 проверки входных дискретных каналов соединены с дискретными входами МСУ 1, дискретные входы блока 8 проверки выходных дискретных каналов соединены с дискретными выходами МСУ 1, ШИМ-входы блока 9 проверки широтно-импульсных модуляторов ШИМ соединены с выходами ШИМ МСУ 1 и с входом блока 10 нагрузок, блок 4 управления соединен по второму последовательному каналу связи Б с МСУ 1, источник питания 3 соединен с диагностируемой МСУ 1, с компьютером 2 и с блоками 4, 5, 6, 7, 8, 9.The drawing shows a stand for diagnostics of a microprocessor control system for a locomotive, containing a microprocessor control system (MCU) 1, a computer 2 with software, a power supply 3, a control unit 4, a block 5 of digital-to-analog converters (DAC) switches, a block 6 for checking frequency signals, a block 7 checks of input discrete channels, block 8 of a check of output discrete channels, block 9 of a test for pulse-width modulators (PWM) ISU 1, block 10 of loads, first serial communication channel A, second follower communication channel B, a bi-directional information bus C, wherein computer 2 is connected via the first serial communication channel A to the diagnosed ISU 1, the control unit 4 is connected via a bi-directional information bus B, respectively, to the DAC switch unit 5, the frequency signal verification unit 6, the verification unit 7 input discrete channels, block 8 test output discrete channels, block 9 test pulse-width PWM modulators, while the analog outputs of block 5 of the DAC switches are connected to analog inputs M SS 1, the frequency outputs of the block 6 checking the frequency signals connected to the frequency inputs of the ISU 1, the discrete outputs of the block 7 of the checking input discrete channels are connected to the digital inputs of the MSU 1, the discrete inputs of the block 8 of checking the output digital channels are connected to the digital outputs of the MSU 1, PWM inputs unit 9 for checking the pulse width modulator PWM is connected to the outputs of the PWM ISU 1 and to the input of the load unit 10, the control unit 4 is connected via the second serial communication channel B to the ISU 1, the power supply 3 is connected to the diagnosed ISU 1, with computer 2 and with blocks 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Стенд работает следующим образом.The stand works as follows.

В соответствии с алгоритмом проверки компьютером 2 с помощью программного обеспечения сначала осуществляется контроль связи по первому последовательному каналу связи А, затем при положительном итоге проверки первого последовательного канала связи А формируется команда на перевод по первому последовательному каналу связи А МСУ 1 в режим тестирования, блок 4 управления формирует сигналы проверки второго последовательного канала связи Б, уставки аналоговых сигналов, например токов, напряжений тяговых электрических машин, уставки частотных сигналов, например, датчиков частоты вращения вала дизеля, ротора турбокомпрессора, вентиляторов холодильника, дискретных сигналов из электрической схемы локомотива, например, состояние аппаратов и органов управления локомотива (на чертеже не показано), которые передаются через двунаправленную информационную шину В в блок 5 коммутаторов ЦАП, в блок 6 проверки частотных сигналов, блок 7 проверки входных дискретных каналов, в блок 8 проверки выходных дискретных каналов, в блок 9 проверки ШИМ МСУ 1. Диагностируемая система МСУ 1 в соответствии алгоритмом проверки формирует выходные дискретные сигналы, поступающие на вход блока 8 проверки выходных дискретных каналов и сигнал ШИМ-регулирования, поступающий на вход блока 9 проверки ШИМ МСУ 1 и вход блока 10 нагрузок. Информация, поступившая в блок 8 проверки выходных дискретных каналов, и в блок 9 проверки ШИМ МСУ 1, передается через двунаправленную информационную шину В в блок 4 управления. Эти сигналы обрабатываются в блоке 4 управления, результаты обработки через второй последовательный канал связи Б передается сначала в МСУ 1, затем по первому последовательному каналу связи А в компьютер 2. Диагностируемая МСУ 1 по первому последовательному каналу связи А передает в компьютер 2 результаты обработки сигналов, поступивших на ее дискретные входы с блока 7 проверки входных дискретных каналов, на ее аналоговые входы с блока 5 коммутаторов ЦАП и на ее частотные входы с выхода блока 6 проверки частотных сигналов. Блок нагрузок 10 предназначен для проверки работы ШИМ МСУ 1 под реальной электрической нагрузкой.In accordance with the algorithm for checking by computer 2 using software, the communication is first monitored on the first serial communication channel A, then, if the test of the first serial communication channel A is positive, a command is generated to transfer the ISU 1 to the test mode on the first serial communication channel A, block 4 the control generates test signals of the second serial communication channel B, the settings of analog signals, for example currents, voltages of traction electric machines, frequency settings signals, for example, diesel engine speed sensors, turbocharger rotor, refrigerator fans, discrete signals from the locomotive circuitry, for example, the status of the apparatus and controls of the locomotive (not shown in the drawing), which are transmitted via a bi-directional information bus B to block 5 of the switches DAC, in block 6 checking the frequency signals, block 7 checking input discrete channels, in block 8 checking output discrete channels, in block 9 checking PWM ISU 1. Diagnosed system ISU 1 in accordance This algorithm generates output discrete signals arriving at the input of block 8 for checking output discrete channels and a PWM control signal at the input of block 9 for checking PWM ISU 1 and the input of block 10. Information received in block 8 for checking the output discrete channels, and in block 9 for checking the PWM ISU 1, is transmitted via a bi-directional information bus B to the control unit 4. These signals are processed in the control unit 4, the processing results through the second serial communication channel B are transmitted first to the ISU 1, then through the first serial communication channel A to the computer 2. The diagnosed ISU 1 through the first serial communication channel A transfers to the computer 2 the signal processing results, received on its discrete inputs from block 7 checking input discrete channels, on its analog inputs from block 5 of the DAC switches and on its frequency inputs from the output of block 6 checking frequency signals. The load block 10 is designed to verify the operation of the PWM ISU 1 under real electrical load.

Микропроцессорная система управления (МСУ) 1 при диагностировании работает в режиме реального времени, компьютер 2 совместно с блоками 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 стенда посредством программного обеспечения выполняет описанный алгоритм диагностирования, фиксирует необходимые параметры работы МСУ 1, сравнивает их с допустимыми, после чего результаты диагностирования запоминаются и могут быть распечатаны.The microprocessor control system (MCU) 1, when diagnosing, works in real time, computer 2, together with the blocks 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 of the stand, using the software, performs the described diagnostic algorithm, fixes the necessary parameters of the MSU 1, compares them with valid, after which the results of the diagnosis are stored and can be printed.

Принятые технические решения позволяют избежать избыточности применяемых аппаратных средств, упростить конструкцию, исключить необходимость применения дорогостоящего промышленного компьютера с существенным удешевлением стенда, а возможность использования обычного переносного компьютера (ноутбука) обеспечивает мобильность стенда и улучшает его потребительские свойства.The adopted technical solutions allow avoiding the redundancy of the used hardware, simplify the design, eliminate the need to use an expensive industrial computer with a significant reduction in cost of the stand, and the ability to use a conventional portable computer (laptop) ensures the mobility of the stand and improves its consumer properties.

Предлагаемый стенд для диагностики микропроцессорной системы управления (МСУ) локомотивом испытан в условиях локомотивного депо Дно Октябрьской ж.д. при диагностике микропроцессорной системы управления УСТА, установленной на магистральных грузовых тепловозах 2ТЭ116 и 2(3)М62 и показал хорошие результаты.The proposed bench for the diagnosis of microprocessor control system (MCU) by a locomotive was tested in the conditions of a locomotive depot. during the diagnostics of the microprocessor control system USTA installed on the main freight diesel locomotives 2TE116 and 2 (3) M62 and showed good results.

Claims

A stand for diagnosing a microprocessor control system (MCU) by a locomotive containing a computer with software, a power source, characterized in that the stand is equipped with a control unit containing a bi-directional information bus, a block of digital-to-analog converters (DAC), a block for checking frequency signals, a block for checking input discrete channels, a unit for checking output discrete channels, a unit for checking pulse width modulators (PWM) of the ISU and a unit for loads, and the computer is connected via the first serial communication channel with the diagnosed ISU, the control unit is connected via a bi-directional information bus, respectively, to the DAC switch unit, the frequency signal check unit, the input discrete channel test unit, the output discrete channel test unit, the pulse-width modulator test unit, and the analog outputs of the unit DAC switches are connected to the analog inputs of the ISU, the frequency outputs of the block for checking the frequency signals are connected to the frequency inputs of the ISU, discrete the outputs of the test block of the input discrete channels are connected to the digital inputs of the MCU, the discrete inputs of the test block of the output of digital channels are connected to the digital outputs of the MCU, the PWM inputs of the test block of the pulse-width modulators are connected to the outputs of the PWM MCU and to the input of the load block, the control unit is connected by the second serial communication channel with the ISU, the power source is connected to the diagnosed ISU and with all the units of the stand, except for the load unit.