电子调速器的性能测试系统及方法与流程

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种电子调速器的性能测试系统及方法。

背景技术：

目前国内核电厂大型应急柴油机控制系统使用的电子调速器由国外生产，该电子调速器是软硬件一体的高度集成化的控制设备，用于控制大型柴油机的转速和功率。在实际应用中对调速器的维修策略有两种：一种是预防调速器故障而提前更换，这导致调速器更换时状态良好造成调速器未能物尽其用；一种是运行中调速器出现故障再更换，这会造成应急柴油机不可用事件，核电厂不允许这种情况出现。以上两种情况都是缺少对调速器状态的诊断和性能的评估，不了解调速器的实际状况的应对措施。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术无法实现对电子调速器状态诊断和性能评估的缺陷，提供一种电子调速器的性能测试系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电子调速器的性能测试系统，包括：

与所述电子调速器连接的逻辑量验证卡；

与所述电子调速器连接的模拟量验证卡；

与所述电子调速器连接且用于模拟及替代所述电子调速器的cpu的cpu模拟器；

上位机，连接于所述逻辑量验证卡、所述模拟量验证卡、所述cpu模拟器和所述电子调速器，且用于向所述逻辑量验证卡、所述模拟量验证卡及所述cpu模拟器三者中的一个发送测试指令，及从所述逻辑量验证卡、所述模拟量验证卡及所述cpu模拟器三者中的一个采集输出信号，并对所述输出信号进行分析以获取测试结果。

优选地，在进行所述电子调速器的逻辑量输入通道性能测试时，

所述上位机，用于向所述逻辑量验证卡发送电源信号生成指令，及从所述cpu模拟器接收电源输出信号，并结合所述电源输入信号的生成时序，获取高电平阈值和低电平阈值；

所述逻辑量验证卡，用于根据电源信号生成指令，生成相应的电源输入信号，并输出至所述电子调速器的逻辑量输入接口；

所述cpu模拟器，用于从所述电子调速器采集相应的接口数据，并对其进行高低电平判断及时序记录，以获取电源输出信号，且将所述电源输出信号发送至所述上位机。

优选地，在进行所述电子调速器的逻辑量输出通道性能测试时，

所述上位机，用于向所述cpu模拟器发送逻辑量输出性能测试指令，及从所述逻辑量验证卡接收并存储相应通道的带载能力值；

所述cpu模拟器，用于根据所述逻辑量输出性能测试指令生成相应的逻辑量信号，并将其输出至所述电子调速器；

所述逻辑量验证卡，用于从所述电子调速器的逻辑量输出接口接收功能逻辑信号，并对所述功能逻辑信号进行分析以获取相应通道的带载能力值。

优选地，在进行所述电子调速器的频率信号输入通道性能测试时，

所述上位机，用于向所述逻辑量验证卡发送频率信号生成指令，及从所述cpu模拟器接收频率输出信号，并结合所述频率输入信号的生成时序，获取频率信号输入通道的频率响应阈值和幅度最小响应阈值；

所述逻辑量验证卡，用于根据频率信号生成指令，生成相应的频率输入信号，并输出至所述电子调速器的频率输入端口；

所述cpu模拟器，用于从所述电子调速器采集相应的接口数据，并对所述接口数据进行频率/幅值/波形分析及时序记录，以获取频率输出信号，且将所述频率输出信号发送至所述上位机。

优选地，在进行所述电子调速器的模拟量输出通道性能测试时，

所述上位机，用于向所述cpu模拟器发送模拟量输出设定值指令，及从所述模拟量验证卡接收并存储相应通道的带载能力值及功能模拟信号，并根据所述功能模拟信号及所述模拟量输出设定值指令生成报表；

所述cpu模拟器，用于根据所述模拟量输出设定值指令生成相应的模拟量信号，并将其输出至所述电子调速器；

所述模拟量验证卡，用于从所述电子调速器的模拟量输出接口采集相应的功能模拟信号，并对所述功能模拟信号进行分析以获取相应通道的带载能力值，而且，将相应通道的带载能力值及所采集的相应的功能模拟信号分别上传至上位机。

优选地，所述功能模拟信号包括：油门位置信号、tcaspeed转速信号、柴油机转速信号、tcbspeed转速信号、负载均衡信号、内部转速设置值信号和油门输出信号。

优选地，在进行所述电子调速器的芯片功能测试时，

所述上位机，用于向所述cpu模拟器发送参数配置指令或状态读取指令，并根据所述cpu模拟器的返回结果确定所述电子调速器的芯片功能；

所述cpu模拟器，用于根据所接收的参数配置指令或状态读取指令，通过所述电子调速器的plcc封装工装接口配置所述电子调速器的参数或读取所述电子调速器的状态。

优选地，所述电子调速器包括与所述plcc封装工装接口相连的plcc插座、及分别与所述plcc插座连接的板载rom、板载ram、看门狗、驱动器，而且，

配置所述电子调速器的参数或读取所述电子调速器的状态，包括：

对所述板载rom进行全地址存取校验，并进行擦写速度的记录；

通过进行大容量数据运算、内存交换来测试所述板载ram的功能；

通过输出不同频率的脉冲信号并采集所述看门狗的复位信号来测试看门狗的功能；

通过对所述驱动器发送控制指令并采集所述驱动器的输出信号来测试所述驱动器的功能。

本发明还构造一种电子调速器的性能测试方法，包括：

上位机向逻辑量验证卡、模拟量验证卡及cpu模拟器三者中的一个发送测试指令；

上位机从所述逻辑量验证卡、所述模拟量验证卡及所述cpu模拟器三者中的一个采集输出信号；

上位机对所述输出信号进行分析以获取测试结果。

本发明所提供的技术方案，通过逻辑量验证卡、模拟量验证卡、cpu模拟器并结合上位机，可实现电子调速器的性能测试及诊断，这样可使工作人员对新采购的电子调速器备件的初始状态和现场使用中的电子调速器的状态有更好的了解，以消除应急柴油机系统运行的隐患及避免出现应急柴油机不可用事件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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。附图中：

图1是本发明电子调速器的逻辑结构图；

图2是本发明电子调速器的性能测试系统实施例一的逻辑结构图；

图3是本发明电子调速器的性能测试系统实施例二的逻辑结构图；

图4是本发明电子调速器的性能测试系统实施例三的逻辑结构图；

图5是本发明电子调速器的性能测试系统实施例四的逻辑结构图；

图6是本发明电子调速器的性能测试系统实施例五的逻辑结构图；

图7是本发明电子调速器的性能测试系统实施例六的逻辑结构图；

图8是本发明电子调速器的性能测试方法实施例一的流程图。

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。

首先说明的是，电子调速器作为一种高度集成化的控制设备，其作用是控制大型柴油机的转速和功率。结合图1所示的电子调速器的内部逻辑结构，该电子调速器包括cpu11及分别与cpu11连接的逻辑量输入接口12、模拟量输入接口13、转速输入接口14、逻辑量输出接口15、模拟量输出接口16、油门开度输出接口17、电源模块18、通讯模块19。

根据以上电子调速器的结构，本发明构造一种电子调速器的性能测试系统，以对电子调速器10的通道级别和元器件级别进行性能测试和诊断分析。如图2所示，该实施例的性能测试系统包括分别与电子调速器10连接的逻辑量验证卡20、模拟量验证卡30、cpu模拟器40和上位机50，其中，cpu模拟器40用于模拟及替代电子调速器10的cpu。另外，逻辑量验证卡20、模拟量验证卡30和cpu模拟器40还分别与上位机50相连。上位机50用于向逻辑量验证卡20、模拟量验证卡30及cpu模拟器40三者中的一个发送测试指令，及从逻辑量验证卡20、模拟量验证卡30及cpu模拟器40三者中的一个采集输出信号，并对所述输出信号进行分析以获取测试结果。

通过该实施例的性能测试系统，可实现电子调速器10的性能测试及诊断分析，性能测试内容包括逻辑量输入通道性能测试、逻辑量输出通道性能测试、频率信号输入通道性能测试、模拟量输出通道性能测试以及各芯片功能测试，例如包括：通道精度、阈值、关键芯片性能。这样，工作人员可对新采购的电子调速器备件的初始状态和现场使用中的电子调速器的状态有更好的了解，从而消除应急柴油机系统运行的隐患，以及避免出现应急柴油机不可用事件。

在该实施例中，关于cpu模拟器40，需说明的是，根据电子调速器原理图和结构图可知当前所用电子调速器是基于87c196kd进行设计且采用plcc封装，所以，cpu模拟器40可选择相应替代芯片或替代模块，采用与87c196kd相同的plcc封装进行设计，并在模块上配置68pin插座，将电子调速器的cpu引脚接出至cpu模拟器40的主控模块。按照原cpu各管脚定义、电气参数要求及功能开发出cpu模拟器，实现对电子调速器原有cpu的完全替代。

下面结合图1和图2来说明本发明的性能测试系统的诊断流程：首先使用cpu模拟器40将电子调速器10的cpu替换掉，然后通过上位机50向cpu模拟器40发送读取指令，读取电子调速器的eeprom信息、epld信息、各端口地址分配信息和功能模块状态，并记录储存。接着，从电子调速器10的逻辑量输入接口12和模拟量输入接口13分别输入信号，使用cpu模拟器40在对应通道进行采集上传，通过上位机50对数据分析校对，实现输入通道的性能检测。另外，上位机50还可发送模拟运行诊断指令，cpu模拟器40开始向各输出通道发送逻辑或模拟信号，再由逻辑量验证卡20和模拟量验证卡30从电子调速器10的相应输出接口采集信号，将数据上传至上位机50进行比对与校正。其后，上位机50发送带载能力测试指令，通过逻辑量验证卡20和模拟量验证卡30对电子调速器的相应输出通道带载能力测试，并将测试数据汇总上传至上位机50。上位机50将分析结果生成文档记录并保存，便于故障库的完善与故障记录的搜索查阅。

图3是本发明电子调速器的性能测试系统实施例二的逻辑结构图，通过该实施例的性能测试系统进行电子调速器的逻辑量输入通道性能测试。在该实施例中，上位机50用于向逻辑量验证卡20发送电源信号生成指令，及从cpu模拟器40接收电源输出信号，并结合电源输入信号的生成时序，获取高电平阈值和低电平阈值；逻辑量验证卡20用于根据电源信号生成指令生成相应的电源输入信号，并输出至电子调速器10的逻辑量输入接口12；cpu模拟器40用于从电子调速器10的plcc封装工装接口111采集相应的接口数据，并对其进行高低电平判断及时序记录，以获取电源输出信号，且将电源输出信号发送至上位机50。

在该实施例中，逻辑量输入通道性能测试由逻辑量验证卡20和cpu模拟器40配合电子调速器10实现。具体地，上位机50向逻辑量验证卡20的主控制单元mcu21发送电源信号生成指令，例如，步进电压/阶跃电压生成指令。在逻辑量验证卡20中，mcu21解析所收到的指令，并向da转换单元22输出逻辑量数据，该da转换单元22可为多通道da转换电路。da转换单元22对输入的逻辑量数据进行da转换，然后输出至电源信号生成单元23。该电源信号生成单元23生成多路步进电压/阶跃电压，并输出至电子调速器10的逻辑量输入接口12，再经过电子调速器10内部电路处理后，电压信号传输至plcc封装工装接口111。然后，cpu模拟器40通过其逻辑量输入接口41采集plcc工装封装接口111所输入的数据，第一判断单元42进行分析高低电平判断和时序记录。最后，cpu模拟器40将电平数据汇总上传至上位机50的软件，上位机50结合多通道步进电压和阶跃电压的生成时序，对高低电平阈值及时序判断，并存储记录数据。

图4是本发明电子调速器的性能测试系统实施例三的逻辑结构图，通过该实施例的性能测试系统进行电子调速器的逻辑量输出通道性能测试。在该实施例中，上位机50用于向cpu模拟器40发送逻辑量输出性能测试指令，及从逻辑量验证卡20接收并存储相应通道的带载能力值；cpu模拟器40用于根据逻辑量输出性能测试指令生成相应的逻辑量信号，并将其输出至电子调速器10；逻辑量验证卡20用于从电子调速器10的逻辑量输出接口15接收功能逻辑信号，并对功能逻辑信号进行分析以获取相应通道的带载能力值。

在该实施例中，电子调速器的逻辑量输出通道性能测试由逻辑量验证卡20和cpu模拟器40配合电子调速器10实现。具体地，上位机50向cpu模拟器40发送逻辑量输出性能测试指令，cpu模拟器40对该指令进行解析并生成相应的逻辑量信号，该信号经线缆与电子调速器10的plcc封装工装接口连接，以进入电子调速器10的主板，然后，电子调速器的主板各通道电路对进入的逻辑量信号进行处理，然后从逻辑量输出接口15输出至逻辑量验证卡20。在逻辑量验证卡20中，信号通过逻辑量负载调节单元24进入逻辑量采集单元25以进行数据分析，其中，逻辑量负载调节单元24可为多路负载调节电路，逻辑量采集单元25可为多通道电流电压采样电路。最终，逻辑量验证卡将输出各通道的带载能力值，并上传至上位机50进行数据储存。

图5是本发明电子调速器的性能测试系统实施例四的逻辑结构图，通过该实施例的性能测试系统进行电子调速器的频率信号输入通道性能测试。在该实施例中，上位机50用于向逻辑量验证卡20发送频率信号生成指令，及从cpu模拟器40接收频率输出信号，并结合频率输入信号的生成时序，获取频率信号输入通道的频率响应阈值和幅度最小响应阈值；逻辑量验证卡20用于根据频率信号生成指令生成相应的频率输入信号，并输出至电子调速器10的频率(转速)输入端口14；cpu模拟器40用于从电子调速器10采集相应的接口数据，并对接口数据进行频率/幅值/波形分析及时序记录，以获取频率输出信号，且将频率输出信号发送至上位机。

在该实施例中，电子调速器的频率信号输入通道性能测试由逻辑量验证卡20和cpu模拟器40配合电子调速器10实现。具体地，上位机50向逻辑量验证卡20的主控制单元mcu21发送频率信号生成指令，例如为正弦波/方波生成指令。在逻辑量验证卡20中，mcu21对所接收的指令进行解析，并输出逻辑量数据至da转换单元22，该da转换单元22可为多通道da转换电路。da转换单元22对输入的逻辑量数据进行da转换，然后输出至频率信号生成单元26，该频率信号生成单元26生成幅值/频率可调的正弦波/方波信号，并输出至电子调速器10的频率输入接口14。电子调速器10的内部电路对输入的信号进行处理后，传输至plcc封装工装接口111以进行输出。cpu模拟器40通过其频率采集接口43采集plcc封装工装接口111的接口数据，然后由第二判断单元44对其进行频率/幅值/波形分析判断和时序记录。最后，cpu模拟器40将数据汇总上传至上位机50的软件，上位机50结合幅值/频率可调的正弦波/方波信号的生成时序，判断频率响应阈值、幅度最小阈值和时序，并存储记录数据。

图6是本发明电子调速器的性能测试系统实施例五的逻辑结构图，通过该实施例的性能测试系统进行电子调速器的模拟量输出通道性能测试。在该实施例中，上位机50用于向cpu模拟器40发送模拟量输出设定值指令，及从模拟量验证卡30接收并存储相应通道的带载能力值及功能模拟信号，并根据功能模拟信号及模拟量输出设定值指令生成报表；cpu模拟器40用于根据模拟量输出设定值指令生成相应的模拟量信号，并将其输出至电子调速器10；模拟量验证卡30用于从电子调速器10的模拟量输出接口16采集相应的功能模拟信号，该功能模拟信号包括：油门位置信号、tcaspeed转速信号、柴油机转速信号、tcbspeed转速信号、负载均衡信号、内部转速设置值信号和油门输出信号，模拟量验证卡30还对功能模拟信号进行分析以获取相应通道的带载能力值，而且，将相应通道的带载能力值及所采集的相应的功能模拟信号分别上传至上位机50。

在该实施例中，电子调速器的模拟量输出通道性能测试由cpu模拟器40和模拟量验证卡20配合电子调速器10实现。具体地，上位机50向cpu模拟器40发送模拟量输出设定值指令，cpu模拟器40对所接收的指令进行解析，并产生相应模拟量数据，该数据经过线缆和plcc封装工装接口111传输至电子调速器10的主控板内。电子调速器10的内部电路将输入的模拟信号处理为下列实际功能的模拟信号：油门位置、tcaspeed转速、柴油机转速、tcbspeed转速、负载均衡、内部转速设置值和油门输出。实际功能的模拟量信号输出主要为三种形态，分为：4-20ma、0-1v和0-10v。模拟量验证卡30中的模拟量负载测试单元31和模拟量采集单元32分别将采集的多通道多种类模拟量信号进行处理分析，以将带载能力评估数据和模拟量数据采集值上传至上位机50。上位机50再将接收到的数据进行报表汇总与储存。

图7是本发明电子调速器的性能测试系统实施例六的逻辑结构图，通过该实施例的性能测试系统进行电子调速器的芯片功能测试。在该实施例中，电子调速器具体包括与plcc封装工装接口111相连的plcc插座112、及分别与plcc插座112连接的板载ram113、板载rom(eeprom)114、总线信号集成器115、驱动器116、看门狗117和地址锁存器118。

该实施例的cpu模拟器40可通过plcc封装工装接口111连接电子调速器的各板载各芯片，因此可通过对各个芯片进行配置参数及状态读取，对板载芯片的功进行检查与诊断，具体地，上位机50用于向cpu模拟器40发送参数配置指令或状态读取指令，并根据cpu模拟器40的返回结果确定电子调速器10的芯片功能；cpu模拟器40用于根据所接收的参数配置指令或状态读取指令，通过电子调速器的plcc封装工装接口111配置电子调速器的参数或读取电子调速器的状态。

进一步地，可根据主芯片和其他芯片手册、电路原理图分析出端口地址，而且，配置电子调速器的参数或读取电子调速器的状态，具体包括：对板载rom进行全地址存取校验，并进行擦写速度的记录；通过进行大容量数据运算、内存交换来测试板载ram的功能；通过输出不同频率的脉冲信号并采集看门狗的复位信号来测试看门狗的功能；通过对驱动器发送控制指令并采集驱动器的输出信号来测试驱动器的功能。

图8是本发明电子调速器的性能测试方法实施例一的流程图，该实施例的性能测试方法包括：

步骤s11.上位机向逻辑量验证卡、模拟量验证卡及cpu模拟器三者中的一个发送测试指令；

步骤s12.上位机从逻辑量验证卡、模拟量验证卡及cpu模拟器三者中的一个采集输出信号；

步骤s13.上位机对输出信号进行分析以获取测试结果。

在一个可选实施例中，在进行电子调速器的逻辑量输入通道性能测试时，进行以下步骤：

上位机向逻辑量验证卡发送电源信号生成指令；

逻辑量验证卡根据电源信号生成指令，生成相应的电源输入信号，并输出至电子调速器的逻辑量输入接口；

cpu模拟器从电子调速器采集相应的接口数据，并对其进行高低电平判断及时序记录，以获取电源输出信号，且将电源输出信号发送至上位机；

上位机从cpu模拟器接收电源输出信号，并结合电源输入信号的生成时序，获取高电平阈值和低电平阈值。

在该实施例中，根据电子调速器的电路图，在逻辑量输入通道输入端加信号，该信号为程控电源信号，可设置步进电压或阶跃步进电压，每加一次信号，都在cpu模拟器的对应数据线端采集该通道状态是否改变。用该方法可测试出逻辑量输入通道的高电平阈值和低电平阈值。而且，可一次只测一个通道，也可多个通道同时测试。

在一个可选实施例中，在进行电子调速器的逻辑量输出通道性能测试时，进行以下步骤：

上位机用于向cpu模拟器发送逻辑量输出性能测试指令；

cpu模拟器根据逻辑量输出性能测试指令生成相应的逻辑量信号，并将其输出至电子调速器；

逻辑量验证卡从电子调速器的逻辑量输出接口接收功能逻辑信号，并对功能逻辑信号进行分析以获取相应通道的带载能力值；

上位机从逻辑量验证卡接收并存储相应通道的带载能力值。

在该实施例中，根据电子调速器的电路图，通过软件设置各逻辑量输出通道状态，测试出输出通道带负载能力。

在一个可选实施例中，在进行电子调速器的频率信号输入通道性能测试时，进行以下步骤：

上位机向逻辑量验证卡发送频率信号生成指令；

逻辑量验证卡根据频率信号生成指令，生成相应的频率输入信号，并输出至电子调速器的频率输入端口；

cpu模拟器从电子调速器采集相应的接口数据，并对接口数据进行频率/幅值/波形分析及时序记录，以获取频率输出信号，且将频率输出信号发送至上位机；

上位机从cpu模拟器接收频率输出信号，并结合频率输入信号的生成时序，获取频率信号输入通道的频率响应阈值和幅度最小响应阈值。

在该实施例中，根据电子调速器的电路图，在频率输入通道输入端加频率可调和幅值可调的正弦或方波信号，在cpu模拟器的对应通道采集计算频率，测试出频率信号输入通道的频率响应阈值和幅度最小响应阈值。

在一个可选实施例中，在进行电子调速器的模拟量输出通道性能测试时，上位机向cpu模拟器发送模拟量输出设定值指令；

cpu模拟器根据模拟量输出设定值指令生成相应的模拟量信号，并将其输出至电子调速器；

模拟量验证卡从电子调速器的模拟量输出接口采集相应的功能模拟信号，并对功能模拟信号进行分析以获取相应通道的带载能力值，而且，将相应通道的带载能力值及所采集的相应的功能模拟信号分别上传至上位机；

上位机从模拟量验证卡接收并存储相应通道的带载能力值及功能模拟信号，并根据功能模拟信号及模拟量输出设定值指令生成报表。

在该实施例中，根据电子调速器的电路图，可通过软件设置模拟量不同输出值，采集验证实际输出是否与设定值相同，类似于通道校验，同时测试出各通道最大带负载能力。

在一个可选实施例中，在进行电子调速器的芯片功能测试时，进行以下步骤：

上位机向cpu模拟器发送参数配置指令或状态读取指令；

cpu模拟器根据所接收的参数配置指令或状态读取指令，通过电子调速器的plcc封装工装接口配置电子调速器的参数或读取电子调速器的状态；

上位机根据返回结果确定电子调速器的芯片功能。

在该实施例中，通过cpu模拟器读取配置芯片的数据、设置板件上各功能模块的状态、读取各端口的地址分配信息和数据状态，从而实现板件上各功能模块与芯片的验证，如对看门狗芯片的功能测试和验证。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。