一种用于城轨牵引变流器控制单元的自动测试装置的制作方法

本发明涉及自动测试技术，具体的讲是一种用于城轨牵引变流器控制单元的自动测试装置。

背景技术：

城轨和地铁车辆牵引变流器(简称“城轨牵引变流器”)是将直流电逆变为三相交流电并驱动牵引电机的电气设备。城轨牵引变流器控制单元是城轨牵引变流器的核心部件。城轨牵引变流器控制单元的主要功能是负责接收列车中央控制单元的指令，并向列车中央控制单元发送城轨牵引变流器的内部状态；对城轨牵引变流器各零部件逻辑控制；对城轨牵引变流器的实时控制使之输出期望的交流电压和电流；对故障进行检测、判断、存储。

城轨牵引变流器控制单元的对外接口按照功能划分包括速度传感器、高速断路器、输入接触器、预充电接触器、风机接触器、网压传感器、直流环节电压传感器、直流输入电流传感器、牵引电机电流传感器、进风口及出风口温度传感器、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)功率模块。依据信号特性对城轨牵引变流器控制单元的对外接口进行分类，可以分为110V二进制输入信号、110V二进制输出信号、24V二进制输入信号、24V二进制输出信号、15V方波信号、模拟量输入信号、PT100热电阻温度检测信号。

现有技术中对城轨牵引变流器控制单元的测试主要包括硬件测试和软件集成测试。硬件测试需要对控制单元的所有外部接口进行测试，确保其功能正常。软件集成测试分为驱动集成软件测试和应用软件集成测试。驱动软件集成测试主要针对用于控制硬件的驱动软件的集成测试，应用软件集成测试通常在将控制单元安装在城轨牵引变流器内时，搭建相应的环境进行测试。

现有的测试方法中，对城轨牵引变流器控制单元的硬件测试、驱动软件集成测试、应用软件集成测试等工作相对比较独立，需要各自搭建相应的测试环境。

技术实现要素：

为了简化测试流程，减少测试所需时间，降低测试成本，本发明提供一种用于城轨牵引变流器控制单元的自动测试装置，包括：

半实物仿真机，用于运行仿真模型生成仿真信号；

信号调理箱，与所述半实物仿真机相连接，将所述仿真信号转换为被测城轨牵引变流器控制单元可接收的仿真测试信号；

数字源表，用于生成满足测试精度的模拟量测试信号；

开关矩阵，与所述信号调理箱、数字源表相连接，用于对输入到所述被测城轨牵引变流器控制单元的仿真测试信号和模拟量测试信号进行切换控制。

本发明实施例中，自动测试装置还包括：

主控计算机，与所述半实物仿真机，数字源表、开关矩阵以及被测城轨牵引变流器控制单元相连接，用于控制所述半实物仿真机，数字源表以及开关矩阵，接收被测城轨牵引变流器控制单元的反馈信号。

本发明实施例中，仿真信号包括：半实物仿真机仿真的开关给定和反馈信号，速度传感器方波信号以及运行环境参数仿真信号。

本发明实施例中，仿真信号为5VTTL电平信号。

本发明实施例中，信号调理箱包括：

隔离信号板卡，将5VTTL电平转换为110V或240V电平；

隔离速度信号板卡，将5VTTL电平转换为+15V电平；

模拟量转换板卡，将半实物仿真机输出的电压型模拟量转换为电流型模拟量。

本发明实施例中，自动测试装置还包括：

示波器，分别与所述主控计算机和被测城轨牵引变流器控制单元相连接。

本发明实施例中，主控计算机至少具有两个以太网接口和三个串口；

所述示波器和半实物仿真机通过所述两个以太网接口与主控计算机相连接；

所述开关矩阵、数字源表以及被测城轨牵引变流器控制单元通过所述三个串口与主控计算机相连接。

本发明采用计算机对半实物仿真机、数字源表、开关矩阵的自动控制实现对城轨牵引变流器控制单元的自动测试，可以同时满足城轨牵引变流器控制单元的硬件测试、驱动软件集成测试、应用软件集成测试等应用需求，提高了系统的集成度，降低测试系统的测试成本，提高了控制单元的测试效率。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明用于城轨牵引变流器控制单元的自动测试装置的框图；

图2为本发明用于城轨牵引变流器控制单元的自动测试装置的框图；

图3为本发明用于城轨牵引变流器控制单元的自动测试装置一实施方式的框图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

如图1所述，本发明提供的一种用于城轨牵引变流器控制单元的自动测试装置的框图，本发明的用于城轨牵引变流器控制单元的自动测试装置包括：

半实物仿真机101，用于运行仿真模型生成仿真信号；

信号调理箱102，与半实物仿真机101相连接，将仿真信号转换为被测城轨牵引变流器控制单元可接收的仿真测试信号；

数字源表103，用于生成满足测试精度的模拟量测试信号；

开关矩阵，与信号调理箱102、数字源表103相连接，用于对输入到被测城轨牵引变流器控制单元的仿真测试信号和模拟量测试信号进行切换控制。

如图2所示，本发明实施例中，自动测试装置还包括：

主控计算机106，与半实物仿真机101，数字源表103、开关矩阵104以及被测的城轨牵引变流器控制单元105相连接，用于控制半实物仿真机101，数字源表103以及开关矩阵104，接收被测城轨牵引变流器控制单元105的反馈信号。

本发明实施例中，仿真信号包括：半实物仿真机仿真的开关给定和反馈信号，速度传感器方波信号以及运行环境参数仿真信号。

半实物仿真机101中运行着主控计算机106输入的仿真模型。当进行硬件测试中的开关部件类的二进制输入输出通道测试时，在仿真模型中仿真了开关的给定和反馈信号；当进行硬件测试中的速度传感器的方波信号测试时，在仿真模型中给出满足需要的方波信号；当需要进行应用软件集成测试时，半实物仿真机运行了模拟机组及其它相应的环境参数信号。

本发明实施例中，半实物仿真机101输出的信号为5V TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)电平信号，不能与被测的城轨牵引变流器控制单元直接相连，需要经过信号调理箱102将信号转换为可以直接与控制单元相连的格式。

本发明实施例中，信号调理箱包括：

隔离信号板卡，将5VTTL电平转换为110V或240V电平；

隔离速度信号板卡，将5VTTL电平转换为+15V电平；

模拟量转换板卡，将半实物仿真机输出的电压型模拟量转换为电流型模拟量。

当需要测试控制单元的模拟量采集通道时，半实物仿真机和信号调理箱组合后不能给出满足测试用精度要求的模拟量信号，因此，本实施例设置数字源表用于产生模拟量信号给城轨牵引变流器控制单元。

开关矩阵104受主控计算机软件控制，用于切换输入到被测的城轨牵引变流器控制单元105的模拟量来源。

本发明实施例中，自动测试装置还包括：

示波器107，分别与主控计算机106和被测的城轨牵引变流器控制单元105相连接。当需要观测一些关键通道信号时，可以将示波器与相应测量点连接，进行观察，同时可以通过以太网将数据存储在计算机中。

本发明实施例中，主控计算机106至少具有两个以太网接口和三个串口；

示波器107和半实物仿真机101通过两个以太网接口与主控计算机相连接；

开关矩阵104、数字源103表以及城轨牵引变流器控制单元105通过三个串口与主控计算机相连接。

本发明实施例中，主控计算机、半实物仿真机、信号调理箱、数字源表安装在标准机柜中，形成独立的城轨和地铁车辆牵引变流器控制单元的自动测试装置。与现有技术相比，本发明通过在计算机中编制软件通过串口或以太网通信将控制半实物仿真机和数字源表集成在了一个测试装置中，并且通过开关矩阵可以实现两种测试用信号源的自动切换。通过设置高精度的数字源表保证了控制单元模拟量采集通道的测试精度。通过设置半实物仿真机在满足除模拟量采集通道外的信号测量功能之外，灵活可编程的功能为控制单元搭建了必要的虚拟仿真环境，满足应用软件集成测试的需求。通过设置开关矩阵还可以进行控制单元外部接口信号的断线测试。本发明同时满足了城轨牵引变流器控制单元的测试包括硬件测试、驱动软件集成测试、应用软件集成测试的功能，且通过软件控制各个智能设备可以达到测试的自动化要求。

如图3所示，为本发明一实施方式的整体结构框图。计算机、半实物仿真机、信号调理箱、数字源表安装在标准机柜中。

本实施例汇总，计算机采用适合标准机柜安装的工控机实现，要求至少具备2路以太网接口，3个串口。在计算机上运行的软件功能包括半实物仿真模型的建立、编译和下载功能；控制数字源表的产生指定信号电平的功能；控制开关矩阵进行控制单元的信号来源通道功能；与示波器通讯获得相关数据功能；与控制单元通讯获得控制单元的工作状态，形成闭环，通过检查给定和反馈即可完成测试功能。

本实施例方式中的半实物仿真机采用恒润公司的HiGale实时仿真机实现，其具有高可靠性的cPCI/PXI总线，由机箱、处理器板卡及各种I/O板卡组成。处理器板负责模型算法，而I/O板则作为算法软件与外部实物信号接口，处理器板通过CPCI总线管理I/O。半实物仿真机在硬件测试和驱动软件集成测试过程中为控制单元提供除模拟量信号之外的二进制给定、反馈，速度传感器信号等；在应用软件集成测试中半实物仿真机运行城轨牵引变流器的直流电源、牵引电机等的仿真模型，为控制单元应用软件提供相应运行环境。

信号调理箱由3U机箱和信号调理板卡组成。信号调理板卡包括5V TTL电平转换为110V或24V电平的隔离信号板卡、5V TTL脉冲电平转换为+15V电平的隔离速度信号板卡、半实物仿真机给出的电压型模拟量转换为控制单元所需的电流型模拟量的板卡等。

数字源表为Keithley公司的2612A型，其可以提供高精度的电流型或电压型信号，满足控制单元的测试需求。数字源表可以通过串口受计算机的控制，给出指定信号，从而完成自动测试功能。

开关矩阵由多个Advantech公司的开关矩阵模块和相应的连接电缆组成，完成供给控制单元的信号源的切换以及断线测试功能。

本发明通过在计算机中编制软件通过串口或以太网通信将控制半实物仿真机和数字源表集成在了一个测试装置中，并且通过开关矩阵可以实现两种测试用信号源的自动切换。通过设置高精度的数字源表保证了控制单元模拟量采集通道的测试精度。通过设置半实物仿真机在满足除模拟量采集通道外的信号测量功能之外，灵活可编程的功能为控制单元搭建了必要的虚拟仿真环境，满足应用软件集成测试的需求。通过设置开关矩阵还可以进行控制单元外部接口信号的断线测试。本发明同时满足了城轨牵引变流器控制单元的测试包括硬件测试、驱动软件集成测试、应用软件集成测试的功能，且通过软件控制各个智能设备可以达到测试的自动化要求。本发明采用计算机通讯技术和软件实现了半实物仿真机、数字源表、开关矩阵的自动控制，该装置可以同时满足城轨牵引变流器控制单元的硬件测试、驱动软件集成测试、应用软件集成测试等应用需求，提高了系统的集成度，降低测试系统的测试成本，提高了控制单元的测试效率。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。