專利名稱：冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冷藏集裝箱微控制器，特別與冷藏集裝箱微控制器故障診斷系統(tǒng)有關。
背景技術：
近年來，集裝箱運輸業(yè)做為現(xiàn)代物流的核心產(chǎn)業(yè)，正在日新月異的迅猛發(fā)展。其中冷藏集裝箱儲運是一種高利潤、高風險的集裝箱儲運，它需要高技術的可靠支持，才能有效地避免高風險和獲得高利潤。冷藏集裝箱的控制系統(tǒng)核心采用了先進微電腦控制器(簡稱微控制器)技術，以保證冷藏集裝箱箱內(nèi)儲運(貴重)貨物所需要的最佳儲運保藏條件。這種微控制器性能良好，但電路板(如CPU板及I/O接口板)的維修難度大，目前世界各國從事冷藏集裝箱儲運及管理用戶或航運公司都不具備此項維修能力，必須投入很多資金購買大量電路板備件以備更換使用。上述電路板維修難度大最最主要的原因在于難于診斷出故障，及進一步給出故障區(qū)域或故障部件，也就使維修工作無從下手和進一步展開。實踐證明，對電路板的故障診斷及給出故障區(qū)域或故障部件，僅靠人工借助現(xiàn)有技術中的簡單儀器設備是難以做到的。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型在于解決現(xiàn)有技術存在的上述技術缺陷，提供一種冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)，主要任務在于提出該系統(tǒng)的硬件組成。上述硬件組成通過配備相應的操作軟件等可適于對微控制器進行自動測試和故障診斷。
其技術解決方案是一種冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)，包括計算機，計算機配置PLC作為輸入/輸出接口，通過PLC與被測試微控制器中的CPU板和I/O接口板相連。
上述計算機，通過其上的5613通訊卡，以Profibus現(xiàn)場總線的方式，與ET200分布式I/O模塊相連；得以控制PLC的I/O模塊的開關量和模擬量通道，待測微控制器與PLC的I/O模塊的開關量和模擬量通道相連。
本實用新型中，由于涉及待測(檢)微控制器需要的信號是實實在在的硬件電氣信號，而計算機建立的軟件冷箱模型是數(shù)字信號，為了實現(xiàn)兩者的連接及信號相應轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)采用了PLC技術(可編程序控制器技術)，來作為計算機的信號輸入/輸出電路，通過PLC將計算機的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電氣信號，然后與微控制器相連。使該系統(tǒng)的硬件組成能夠適于對微控制器的在線測試。此外，可以以本實用新型為依托，根據(jù)實際需要通過配置和建立相應軟件庫，能夠?qū)⒗洳丶b箱控制系統(tǒng)維修經(jīng)驗、自動監(jiān)控技術、計算機信息技術集成于一體，把目前繁瑣的人工測試、對維修專家專業(yè)智能和經(jīng)驗的極高要求，進行自動化、軟件化編排擬定，從而大大的提高維修人員的維修能力和效率。


圖1為現(xiàn)有技術中一臺實際工作中的冷藏集裝箱各部分部件工作關系原理框圖。
圖2為本實用新型的一種實施方式結(jié)構(gòu)原理示意框圖，示出了其主要組成部分及其對應關系。
圖3為向微控制器提供軟件控制的送風溫度傳感器(STS)電氣信號原理示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行說明具體實施方式
本實用新型在具體實施過程中，主要采取了下述技術方式結(jié)合圖1，系統(tǒng)中微控制器的功能是通過傳感器接受被控制對象(冷箱溫度等)的狀態(tài)信號，然后根據(jù)預定的程序，對壓縮機等制冷設備進行控制，以保證冷箱的狀態(tài)符合控制要求。
結(jié)合圖2，為了對一臺從現(xiàn)場冷藏集裝箱拆卸回實驗室的故障微控制器進行測試，就必須為微控制器提供模擬的運行環(huán)境，圖中表明了如何通過計算機軟、硬件結(jié)合，為微控制器提供模擬的靈活方便的冷箱各種工況運行環(huán)境，實現(xiàn)對微控制器性能、故障現(xiàn)象的測試。隨后，可以使用電腦中根據(jù)維修專家專業(yè)經(jīng)驗開發(fā)出來的故障診斷專家系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫對故障現(xiàn)象進行分析，給出故障區(qū)域或故障部件的準確定位和維修指導信息。
1、編寫VB程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的工作流程在手工測試微控制器時要完成的各項工作，都在VB程序中得到了體現(xiàn)。比如，給微控制器接通電源，開始在線測試；自動提取微控制器中的工作參數(shù)、采集的傳感器數(shù)據(jù)、故障信息代碼；仿照實際冷箱的工作模型，將冷箱分別設置到制冷、冷藏、加熱、人工化霜狀態(tài)進行性能測試；維修報告的自動形成；故障診斷專家系統(tǒng)的調(diào)用；冷箱操縱訓練模擬器，都是通過VB程序來實現(xiàn)。系統(tǒng)的菜單、工具條，以及FLASH動畫，使得系統(tǒng)界面十分友好，直觀。
2、應用PLC(WINAC)技術建立待測微控制器與VB程序之間的接口在實驗室中，為了實現(xiàn)對微控制器的在線自動測試，微控制器必須與計算機中的冷箱模型相連，微控制器要根據(jù)從冷箱模型獲取的主送風溫度(STS)、主回風溫度(RTS)、冷凝器壓力傳感器(CPT)、加熱器終止熱繼電器(HTT)、化霜溫度傳感器(DTS)、CPDS、AMB、CPSS、HS、SPT、SRS、RRS、IP-EM、IP-CM、WP、IP-CP等傳感器、保護開關的狀態(tài)，按照微控制器程序預設的邏輯，發(fā)出控制命令，分別控制制冷壓縮機(CH)、冷凝器風扇馬達(CF)、蒸發(fā)器高速風扇馬達(EF)、蒸發(fā)器低速風扇馬達(ES)、加熱器(HR)、吸口電磁閥(SSV)、吸口調(diào)制電磁閥(SMV)等，以及指示燈的亮滅。
微控制器需要的信號是實際的硬件電氣信號，而軟件中的冷箱模型是計算機數(shù)字信號，為了實現(xiàn)兩者的連接，本系統(tǒng)采用了PLC技術(可編程序控制器技術)，來作為計算機的信號輸入/輸出電路，通過PLC將計算機的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電氣信號，然后與微控制器相連。
本實用新型中，可采用西門子公司基于WINAC軟件PLC技術，在WINDOWS2000環(huán)境下運行的WINAC軟件，能夠在PC(個人計算機)上模擬PLC的控制功能，執(zhí)行用STEP7語言編制的控制程序，然后通過安裝在PC上的5613通訊卡，以Profibus現(xiàn)場總線的方式，與ET200分布式I/O模塊相連。VB程序使用了WINAC提供的控件，與PLC交換數(shù)據(jù)，控制PLC的I/O模塊的開關量和模擬量通道。微控制器與PLC的I/O模塊的開關量和模擬量通道相連。
下面舉例說明向微控制器提供軟件控制的有關電氣信號的方法，如送風溫度傳感器(STS)電氣信號的方法微控制器工作時，外接的送風溫度傳感器是一個按負溫度系數(shù)工作的電阻(25℃時，電阻值為10K)。對微控制器進行在線性能測試時，計算機軟件冷箱模型應該向微控制器提供代表變化溫度值的電氣信號，系統(tǒng)中采用了如下電路來實現(xiàn)該功能圖3中ECA1和ECA2是微控制器STS輸入電路的接線端子。STS_CHECK是PLC的開關量輸出(DO)觸點，當測試STS輸入電路時，該觸點閉合；STS_ADJ是PLC DO觸點，當使用軟件改變STS值時，該觸點閉合；另外有一路PLC模擬量電壓輸出1-10V(AO)連接在圖中與觸點STS_ADJ串聯(lián)的支路，該電壓隨軟件設定的STS溫度值變化。
當觸點STS_ADJ、STS_CHECK、K1均斷開時，微控制器端子ECA1、ECA2之間是10K電阻與100K可變電阻的串聯(lián)，此時，可以手動旋轉(zhuǎn)STS 100K電位器，改變STS的溫度值。
當STS_ADJ觸點閉合時，微控制器端子ECA1、ECA2之間是來自PLC模擬量輸出通道的受VB程序冷箱模型控制的STS溫度值。
當僅STS_CHECK觸點閉合，微控制器端子ECA1、ECA2之間是固定電阻約10K值，應用于檢查STS輸入電路是否正常。
3、可在本實用新型的計算機中建立專家分析判斷系統(tǒng)，該專家分析判斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括對微控制器印刷板電路圖的破譯單元，IC集成塊和各部分電路功能的分析單元，測試點電壓電流關系曲線單元，故障元信息單元；每一個故障元信息包括序號、故障描述信息、故障元器件信息、故障定位圖型信息及專家診斷信息，其中故障定位圖型信息包括電路板全域圖、故障區(qū)域圖、故障區(qū)域內(nèi)器件與節(jié)點編號。具體地包括諸如控制器的印刷板電路圖、各種常見故障診斷分析樹、各種IC集成電路邏輯圖及用于測試比較的印刷板測試點正常電壓值和V-I曲線。
4、還可在本實用新型的計算機中建有模擬冷藏集裝箱各種正?；蚬收锨樾蜗逻\行狀態(tài)的功能庫。
5、裝備上述各項的本實用新型可具備的功能和操作將本系統(tǒng)相關的電氣連接插頭與待測微控制器相連，其后的性能自動測試、故障診斷、結(jié)果打印都可通過WINDOWS桌面的菜單或工具條來進行操作和顯示。也可在系統(tǒng)操作臺面上設置發(fā)光二極管流程圖、數(shù)碼顯示、操作按鍵等等，并使其在CRT界面上有相同的顯示。
需要說明的是，在上述記載內(nèi)容的指導下，普通計算機技術人員及普通電氣技術人員通過借鑒冷箱控制技術具體實際相關基礎技術數(shù)據(jù)資料，無需花費創(chuàng)造性勞動，就能夠依托本實用新型，完善其外圍設備(部件)，編制支持軟件，更好地滿足實際需要。
權利要求1.一種冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)，包括計算機，其特征在于所述計算機配置PLC作為輸入/輸出接口，通過PLC與被測試微控制器中的CPU板和I/O接口板相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)，其特征在于所述計算機，通過其上的5613通訊卡，以Profibus現(xiàn)場總線的方式，與ET200分布式I/O模塊相連；得以控制PLC的I/O模塊的開關量和模擬量通道，待測微控制器與PLC的I/O模塊的開關量和模擬量通道相連。
專利摘要本實用新型公開一種冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)，包括計算機，上述計算機配置PLC作為輸入/輸出接口，通過PLC與被測試微控制器中的CPU板和I/O接口板相連。該系統(tǒng)的硬件組成能夠適于對微控制器的在線測試，可以以本實用新型為依托，根據(jù)實際需要通過配置和建立相應軟件庫，能夠?qū)⒗洳丶b箱控制系統(tǒng)維修經(jīng)驗、自動監(jiān)控技術、計算機信息技術集成于一體，把目前繁瑣的人工測試、對維修專家專業(yè)智能和經(jīng)驗的極高要求，進行自動化、軟件化編排擬定，從而大大的提高維修人員的維修能力和效率。
文檔編號G05B23/02GK2921909SQ20062008601
公開日2007年7月11日 申請日期2006年6月19日 優(yōu)先權日2006年6月19日
發(fā)明者耿賢春, 薛福玉, 姜維堯, 吳庚申, 龐瑞慶, 劉娟 申請人:青島鑫三利冷箱技術有限公司