一种机车通用电控单元功能试验台的制作方法

1.本发明涉及测试装置领域，尤其涉及一种机车通用电控单元功能试验台。


背景技术：

2.机车电控单元试验台是用于检测所述电控单元性能和参数，确定电控单元的技术状态，在机车电控单元检修及制造工业中发挥着重要作用。现有机车电控单元试验台针对单一机车电控单元设计，存在试验台利用率低、场地空间占用率高、设备管理工作量大的弊端。目前国内尚无可测试多种机车电控单元的通用试验台。


技术实现要素：

3.本发明提供一种机车通用电控单元功能试验台，以克服机车电控单元的检测存在局限性等技术问题。
4.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
5.一种机车通用电控单元功能试验台，包括：控制柜、测试柜、柜间线缆和工作台；
6.所述控制柜包括集成数字量输出板卡、mvb通信板卡、fip通信板卡的工控机、程控电源模块、电子负载、功率放大器、继电器矩阵、双刀继电器、单刀继电器、连接器面板和usb模块化仪器；
7.所述程控电源模块包括第一程控电源和第二程控电源；
8.所述工控机通过串行通信控制第一程控电源输出，经双刀继电器的公共端、双刀继电器的常开端、控制柜连接器面板的cnt接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst接口连接至被测机车电控单元，为被测机车电控单元提供供电电源；
9.所述第二程控电源输出端负极与单刀继电器的公共端及电子负载的负极相连，单刀继电器的常开端及电子负载的正极与继电器矩阵的xi端的l线相连，第二程控电源输出端正极与继电器矩阵的xi端的h线相连；
10.被测机车电控单元与所述工控机进行数据交互；
11.所述数字量输出板卡通过rs232通信总线控制单刀继电器双刀继电器、继电器矩阵的打开与闭合；
12.所述mvb通信板卡通过mvb通信总线与被测机车电控单元通信，用于测试被测机车电控单元mvb通信功能是否正常；
13.所述fip通信板卡通过fip通信总线与被测机车电控单元通信，用于测试被测机车电控单元fip通信功能是否正常；
14.所述测试柜包括被测机车电控单元和连接器面板。
15.进一步的，所述继电器矩阵的yi端与单刀继电器的常开端连接，所述继电器矩阵的xi端与单刀继电器的公共端连接。
16.进一步的，所述的工控机通过串行通信控制单刀继电器闭合，控制第二程控电源输出，经继电器矩阵的xi端、继电器矩阵的yi端、控制柜连接器面板的cnt接口、柜间线缆、
测试柜连接器面板的tst接口连接至被测机车电控单元，用于提供机车控制单元的数字量输入信号和模拟量输入信号。
17.进一步的，所述的工控机通过串行通信控制单刀继电器断开，控制第二程控电源输出，经电子负载、继电器矩阵的xi端、继电器矩阵的yi端、控制柜连接器面板的cnt接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst接口连接至被测机车电控单元，用于检测机车控制单元的数字量输出信号。
18.进一步的，所述工控机通过串行通信控制电子负载运行，进而检测从被测机车电控单元输出的模拟量信号；其中模拟量信号经测试柜连接器面板的tst接口、柜间线缆、控制柜连接器面板cnt接口、继电器矩阵的yi端、继电器矩阵的xi端到达电子负载。
19.进一步的，所述usb模块化仪器包括信号发生器，所述的工控机通过串行通信控制usb模块化仪器中的信号发生器输出，经功率放大器、继电器矩阵的xi端、继电器矩阵的yi端、控制柜连接器面板的cnt接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst接口至被测机车电控单元，用于提供被测机车电控单元的pwm输入信号。
20.进一步的，所述usb模块化仪器包括示波器，所述工控机通过串行通信控制usb模块化仪器中的示波器运行，进而检测从被测机车电控单元输出的pwm信号；其中pwm信号经测试柜连接器面板的tst接口、柜间线缆、控制柜连接器面板的ctn接口、继电器矩阵的yi端、继电器矩阵的xi端到达示波器。
21.进一步的，所述usb模块化仪器还包括万用表，所述工控机通过串行通信线控制usb模块化仪器中的万用表运行，usb模块化仪器中的万用表经继电器矩阵的xi端、继电器矩阵的yi端、控制柜连接器面板的cnt接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst接口至被测机车电控单元，用于检测被测机车电控单元模拟量输入通道的阻值。
22.进一步的，所述的工控机rs232通信总线、mvb通信总线、fip通信总线接口经控制柜连接器面板的cnt接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst接口连接至机车控制单元的通信接口，用于检测被测机车电控单元的通信功能。
23.进一步的，所述的测试柜与控制柜通过连接器-线缆-连接器的连接方式进行连接。
24.有益效果：本发明集成数字量输出板卡、mvb通信板卡、fip通信板卡的工控机、程控电源模块、电子负载、功率放大器、继电器矩阵、双刀继电器、单刀继电器、连接器面板和usb模块化仪器集成在试验台中，通过rs232通信总线、mvb通信总线和fip通信总线进行数据传输，易于维护和功能扩充，具有试验台利用率高、场地空间占有率低、设备管理工作量小的优势，能够满足多种机车控制单元自动测试的要求。
附图说明
25.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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明试验台拓扑图；
27.图2为本发明中总体布置图；
28.图3为数字量输入测试原理图；
29.图4为模拟量输入测试原理图；
30.图5为pwm输入测试原理图；
31.图6为数字量输出测试原理图；
32.图7为模拟量输出测试原理图；
33.图8为pwm输出测试原理图。
34.其中，1、工控机；2、第一程控电源；3、第二程控电源；4、电子负载；5、集成示波器、信号发生器、万用表的usb模块化仪器；6：功率放大器；7、继电器矩阵；8、控制柜连接器面板；9、线缆；10、测试柜线缆；11、被测机车电控单元；12、电子负载；13、220v电源指示灯；14、12v电源指示灯；15、24v电源指示灯；16、散热风扇开关；17、控制柜开关；18、紧急停止按钮；19、电源时序控制器；20、工控机；21：柜间线缆；22：显示器；23、测试柜连接器面板；24、工作台；25、第一陪测设备；26、第二陪测设备；27、第一机车电控单元放置区域；28：第二机车电控单元放置区域；29、第三机车电控单元放置区域；30、第四机车电控单元放置区域。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
36.本实施例提供了一种机车通用电控单元功能试验台，如图1-2，包括：控制柜、测试柜、柜间线缆和工作台；
37.所述控制柜包括集成数字量输出板卡、mvb通信板卡、fip通信板卡的工控机、程控电源模块、电子负载、功率放大器、继电器矩阵、双刀继电器、单刀继电器、连接器面板和usb模块化仪器，所述usb模块化仪器包括示波器、信号发生器和万用表；
38.所述测试柜包括被测机车电控单元和连接器面板；
39.所述工作台包括台架和显示器；
40.被测机车电控单元与所述工控机进行数据交互；
41.所述数字量输出板卡通过rs232通信总线控制单刀继电器双刀继电器、继电器矩阵的打开与闭合；
42.所述mvb通信板卡通过mvb通信总线与被测机车电控单元通信，用于测试被测机车电控单元mvb通信功能是否正常；
43.所述fip通信板卡通过fip通信总线与被测机车电控单元通信，用于测试被测机车电控单元fip通信功能是否正常；
44.所述的继电器矩阵yi端与继电器dpst_1-i～dpst_5-i的常开端连接(其中i∈{x|1≤x≤64,x为整数})，继电器矩阵xi端与继电器dpst_i-1～dpst_i-64的公共端连接(其中i∈{x|1≤x≤5,x为整数})。
45.在具体实施例中，所述程控电源模块包括第一程控电源pps1和第二程控电源pps2；
46.所述的工控机通过串行通信控制单刀继电器闭合，控制第二程控电源输出，经继
电器矩阵的xi端、继电器矩阵的yi端、控制柜连接器面板的cnt接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst接口连接至被测机车电控单元，用于提供机车控制单元的数字量输入信号和模拟量输入信号；
47.所述的工控机通过串行通信控制第一程控电源pps1输出，经双刀继电器relay_0-1的公共端、双刀继电器relay_0-1的常开端、控制柜cnt-j9连接器面板的cnt接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst-j9接口连接至被测机车电控单元，为被测机车电控单元提供供电电源；
48.所述的第二程控电源pps2输出端负极与单刀继电器relay_0-2的公共端及电子负载的负极相连，单刀继电器relay_0-2的常开端及电子负载eload2的正极与继电器矩阵x1端的l线相连，第二程控电源pps2输出端正极与继电器矩阵x1端的h线相连。
49.在具体实施例中，所述的工控机通过串行通信控制单刀继电器relay_0-2闭合，控制第二程控电源pps2输出，经继电器矩阵的x1端、继电器矩阵的y1～y16端、控制柜连接器面板的cnt-j1～cnt-j2接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst-j1～tst-j2接口连接至被测机车电控单元，用于提供机车控制单元的数字量输入信号。
50.在具体实施例中，所述的工控机通过串行通信控制单刀继电器relay_0-2断开，控制第二程控电源pps2输出，经继电器矩阵x1端、继电器矩阵y1～y16的l端、控制柜连接器面板cnt-j3～cnt-j4接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst-j3～tst-j4接口连接至被测机车电控单元数字量输出接口的一端，检测被测机车电控单元的数字量输出信号。
51.在具体实施例中，所述的工控机通过串行通信控制电子负载eload1运行，检测从被测机车电控单元输出的模拟量信号。该模拟量信号经测试柜连接器面板的tst-j7接口、柜间线缆、控制柜连接器面板cnt-j7接口、继电器矩阵的y33～y40端、继电器矩阵的x2端到电子负载eload1。
52.在具体实施例中，所述的工控机通过串行通信控制usb模块化仪器中的信号发生器输出，经功率放大器、继电器矩阵x3端、继电器矩阵y41～y48端、控制柜连接器面板的cnt-j8接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst-j8接口至被测机车电控单元，用于提供被测机车电控单元的pwm输入信号。
53.在具体实施例中，所述的工控机通过串行通信控制usb模块化仪器中的示波器运行，检测从被测机车电控单元输出的pwm信号。该pwm信号经测试柜连接器面板的tst-j8接口、柜间线缆、控制柜连接器面板的ctn-j8接口、继电器矩阵y49～y56yi端、继电器矩阵x4端至示波器。
54.在具体实施例中，所述的工控机通过串行通信线控制usb模块化仪器中的万用表运行，usb模块化仪器中的万用表经继电器矩阵x5端、继电器矩阵y17～y32端、控制柜连接器面板的cnt-j5～cnt-j6接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst-j5～tst-j6接口至被测机车电控单元，用于检测被测机车电控单元模拟量输入通道阻值。
55.在具体实施例中，所述的工控机rs232通信总线、mvb通信总线、fip通信总线接口经控制柜连接器面板的cnt-j10接口、柜间线缆、测试柜连接器面板的tst-j10接口连接至机车控制单元的通信接口，用于检测被测机车电控单元通信功能。
56.在具体实施例中，所述的测试柜与控制柜通过连接器-线缆-连接器连接。
57.如图2所示，本发明的控制柜与系统柜通过各自的接口面板和柜间线缆14连接在
一起，显示器22放于两柜体之间的工作台24上。为了防止工控机工作温度过高，在控制柜内部的工控机上方安装了散热风扇，通过按钮开关18进行控制。控制柜上设置了用于指示220v电源的指示灯13，指示24v电源的指示灯15，指示12v的指示灯14，以及紧急停止按钮18。17为控制柜开关。对于测试柜，25、26为陪测设备，用来模拟电控单元之间的网络通信，27-30为电控单元的放置区域。
58.图3为数字量输入测试原理图，此处以测量一路数字量输入信号为例：工控机控制继电器relay_0-1、继电器relay_0-2闭合，控制第一程控电源pps1输出，给被测机车电控单元提供供电电源，待被测机车电控单元正常启动后，工控机控制继电器矩阵中的继电器dpst_1-1闭合，控制第二程控电源pps2输出，给被测机车电控单元提供数字量输入信号，被测机车电控单元通过rs232传输数字量输入通道的状态值至工控机，工控机通过判断该状态值来判断此数字量输入通道功能是否正常；测试完该通道后，工控机控制继电器矩阵中的dpst_1-1继电器断开，待数字量输入通道测试完成后，工控机控制第二程控电源pps2关闭，控制继电器relay_0-2断开，待所有测试完成后，工控机控制第一程控电源pps1关闭，控制继电器relay_0-1断开。
59.图4为模拟量输入测试原理图，此处以测量一路模拟量输入信号为例：工控机控制继电器relay_0-1闭合，控制第一程控电源pps1输出，给被测机车电控单元提供供电电源，待被测机车电控单元正常启动后，工控机控制继电器矩阵中的继电器dpst_1-17闭合，控制第二程控电源pps2输出，给被测机车电控单元提供模拟量输入信号，被测机车电控单元通过rs232传输模拟量输入通道的值至工控机，工控机通过判断该值来判断此模拟量输入通道功能是否正常；测试完该通道后，工控机控制继电器矩阵中的dpst_1-17继电器断开，待模拟量输入通道测试完成后，工控机控制第二程控电源pps2关闭，待所有测试完成后，工控机控制第一程控电源pps1关闭，控制继电器relay_0-1断开。
60.图5为pwm输入测试原理图，此处以测量一路pwm输入信号为例：工控机控制继电器relay_0-1闭合，控制第一程控电源pps1输出，给被测机车电控单元提供供电电源，待被测机车电控单元正常启动后，工控机控制继电器矩阵中的继电器dpst_3-41闭合，控制usb模块化仪器中的信号发生器，给被测机车电控单元提供pwm输入信号，被测机车电控单元通过rs232传输pwm输入通道的值至工控机，工控机通过判断该值来判断此pwm输入通道功能是否正常；测试完该通道后，工控机控制继电器矩阵中的dpst_3-41继电器断开，待pwm输入通道测试完成后，工控机控制usb模块化仪器中的信号发生器关闭，待所有测试完成后，工控机控制第一程控电源pps1关闭，控制继电器relay_0-1断开。
61.图6为数字量输出测试原理图，此处以测量一路数字量输出信号为例：测试开始前保证继电器relay_0-2断开，工控机控制继电器relay_0-1闭合，控制第一程控电源pps1输出，给被测机车电控单元提供供电电源，待被测机车电控单元正常启动后，工控机控制继电器矩阵中的继电器dpst_2-1闭合，控制第二程控电源pps2输出，通过rs232控制被测机车电控单元数字量输出通道打开，控制电子负载eload2以恒阻模式工作并读取电子负载的电压，工控机通过读取的电压值来判断数字量输出通道功能是否正常；测试完该通道后，工控机控制继电器矩阵中的dpst_2-1继电器断开，待数字量输出通道测试完成后，工控机控制第二程控电源pps2、电子负载eload2关闭，待所有测试完成后，工控机控制第一程控电源pps1关闭，控制继电器relay_0-1断开。
62.图7为模拟量输出测试原理图，此处以测量一路模拟量输出信号为例：工控机控制继电器relay_0-1闭合，控制第一程控电源pps1输出，给被测机车电控单元提供供电电源，待被测机车电控单元正常启动后，工控机控制继电器矩阵中的继电器dpst_2-33闭合，通过rs232控制被测机车电控单元模拟量输出通道输出，控制电子负载eload1以恒阻模式工作并读取电子负载的电压，工控机通过读取的电压值来判断模拟量输出通道功能是否正常；测试完该通道后，工控机控制继电器矩阵中的dpst_2-33继电器断开，待模拟量输出通道测试完成后，工控机控制电子负载eload1关闭，待所有测试完成后，工控机控制第一程控电源pps1关闭，控制继电器relay_0-1断开。
63.图8为pwm输出测试原理图，此处以测量一路pwm输出信号为例：工控机控制继电器relay_0-1闭合，控制第一程控电源pps1输出，给被测机车电控单元提供供电电源，待被测机车电控单元正常启动后，工控机控制继电器矩阵中的继电器dpst_4-48闭合，通过rs232控制被测机车电控单元pwm输出通道输出，控制usb模块化仪器中的示波器读取，工控机通过读取usb模块化仪器中的示波器值来判断pwm输出通道功能是否正常；测试完该通道后，工控机控制继电器矩阵中的dpst_4-48继电器断开，待pwm输出通道测试完成后，工控机控制usb模块化仪器中的示波器关闭，待所有测试完成后，工控机控制第一程控电源pps1关闭，控制继电器relay_0-1断开。
64.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。