專利名稱：一種內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的測(cè)試裝置，特別是涉及一種基于 CAN總線內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)全自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置在路局及生產(chǎn)廠家有多種多樣，基本上是 針對(duì)具體車型(內(nèi)燃機(jī)車DF11及DF8B系列等)的測(cè)試裝置及被測(cè)設(shè)備的單板測(cè)試。原有 的測(cè)試裝置設(shè)計(jì)原理基本上都是采用電位器、開(kāi)關(guān)按鈕、指示燈、頻率發(fā)生器、恒壓恒流源 等信號(hào)源組成。通過(guò)電位器、開(kāi)關(guān)按鈕，手動(dòng)給定各種測(cè)試信號(hào)，并且都是開(kāi)環(huán)控制測(cè)試及 個(gè)別測(cè)試臺(tái)有部分微機(jī)功能。目前同類產(chǎn)品主要存在一下不足之處(l)系統(tǒng)布線復(fù)雜、成 本高、功耗高、體積大以及不便于在車上測(cè)試；(2)采用采用傳統(tǒng)的手動(dòng)機(jī)械給定信號(hào)，輸 出驅(qū)動(dòng)指示燈的方式，測(cè)試方法嚴(yán)重落后；(3)采用采用傳統(tǒng)的手動(dòng)機(jī)械給定信號(hào)，測(cè)試的 精度不高，對(duì)微機(jī)測(cè)試的誤差因測(cè)試者不同而不同，難以滿足現(xiàn)有高精度的需求；(4)測(cè)試 系統(tǒng)還是采用開(kāi)環(huán)控制，調(diào)試測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)且很不方便；(5)不便于保留測(cè)試結(jié)果以及被測(cè) 設(shè)備的故障查詢。 隨著測(cè)試的精度、反映速度、可操作性及車載模擬試驗(yàn)等，原有的測(cè)試裝置不能滿 足現(xiàn)有的測(cè)試要求。被測(cè)設(shè)備技術(shù)的不斷改進(jìn)及提高，促進(jìn)整機(jī)測(cè)試裝置改良升級(jí)。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的微機(jī)測(cè)試裝置不能很好地滿足目前測(cè)試的需要，本實(shí)用新型提供 一種新的微機(jī)測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置不僅能滿足內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試及調(diào) 試需要，提升內(nèi)燃機(jī)車產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)水平；而且外型非常美觀、體積小、重量輕，便于在機(jī)車上 直接測(cè)試，采用模塊化設(shè)計(jì)以便于功能擴(kuò)充。 本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案，一種基于CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng) 全自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試裝置。由機(jī)箱及CPU板、數(shù)字量輸入輸出板、頻率量輸出板、模擬量輸入輸 出板、流壓源板等模塊組成，其特征在于裝置內(nèi)部各模塊采用基于CAN總線的分布式模 ±央，CPU板與各分布式模塊間通過(guò)CAN總線連接；裝置通過(guò)CAN或串行總線外部總線與上位 機(jī)通信交換數(shù)據(jù)。所述裝置結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)7U混合機(jī)箱，左邊是4個(gè)矩形連接器，右上角是 電源開(kāi)關(guān)及3U的開(kāi)關(guān)電源板；右下角是六個(gè)電位器；中間是標(biāo)準(zhǔn)的6U插件。7U混合機(jī)箱 給被測(cè)設(shè)備提供或給出電流、電壓、頻率、開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出等各種信號(hào)及信號(hào)源。并 且所述裝置還預(yù)留有空板位，便于功能擴(kuò)充。機(jī)箱背面有2個(gè)12V的風(fēng)扇，便于機(jī)箱里插件 器件的散熱，通風(fēng)；而且機(jī)箱上下各留0. 5U距離的空間作為通氣用(具體見(jiàn)圖2所示)。 所述裝置具體的信號(hào)模塊由電源板、CPU板、數(shù)字量輸入輸出板(DI0板)、頻率板、 恒流源板及DA板等模塊組成。并且電源板為本實(shí)用新型裝置提供工作電源，系統(tǒng)內(nèi)部采 用基于CAN總線的分布式模塊，CPU板與各模塊(數(shù)字量輸入輸出板、頻率板及DA板)間 通過(guò)內(nèi)部CAN總線連接。測(cè)試裝置通過(guò)CPU板的外部CAN總線或串行總線(RS232、RS422、RS485等)與上位機(jī)通信。 所述的CPU板采用AVR微處理器，為該控制系統(tǒng)的核心，可實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)及裝置內(nèi)部的通信管理、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯控制、串行接口、軟件下載功能及故障數(shù)據(jù)的記錄存儲(chǔ)功能。CPU板通過(guò)CAN或串行總線(RS232、RS422、RS485等)實(shí)現(xiàn)外部通信管理，接收上位機(jī)指令給內(nèi)部各模塊及將各內(nèi)部模塊信息上傳給上位機(jī)，CPU板通過(guò)內(nèi)部CAN總線與DIO板、頻率板、恒流源板及DA板等交換數(shù)據(jù)。 所述DIO板、頻率板、恒流源板及DA板除了通過(guò)CAN總線與CPU板進(jìn)行通信外，主要的目的是提供被測(cè)設(shè)備所需的各種信號(hào)源及實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)設(shè)備的輸出信號(hào)并通過(guò)CPU板上傳給上位機(jī)，并便于功能擴(kuò)展。DIO板主要提供開(kāi)關(guān)量輸入及繼電器輸出信號(hào)，每塊板同時(shí)提供24路開(kāi)關(guān)量輸入及24路繼電器輸出信號(hào)；頻率板通過(guò)FPGA產(chǎn)生16路0_5V的方波信號(hào)，再通過(guò)運(yùn)放、比較產(chǎn)生-15—15V的方波信號(hào)；恒流源板主要負(fù)責(zé)電壓信號(hào)與電流信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并且每一路提供0-400m的電流信號(hào)；DA板主要實(shí)現(xiàn)36路數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時(shí)通過(guò)跳線的方式提供8路4-20mA的電流信號(hào)。[0009] 本實(shí)用新型能達(dá)到如下效果 1.可便隨式測(cè)試，方便用戶在內(nèi)燃機(jī)車上調(diào)試。有的路局機(jī)務(wù)段、大修廠提出做"小輔修"、"中修"或"單獨(dú)對(duì)微機(jī)柜做臨修"時(shí)微機(jī)柜不下車，直接在機(jī)車上測(cè)試系統(tǒng)是否正常。由于該裝置體積小、重量輕的特點(diǎn)，電腦采用(帶2串口 )筆記本電腦就直接可以測(cè)試，極大的方便用戶在車上調(diào)試。 2.通用性強(qiáng)，能夠?qū)缀跛兄餍蛢?nèi)燃機(jī)車的微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并且對(duì)大連所及我公司生產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)車的微機(jī)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)試。 3.由于原有的測(cè)試設(shè)備相比，采用全數(shù)字自動(dòng)測(cè)試，測(cè)試的精度、反映速度、可操作性及車載模擬試驗(yàn)有很大提高。 4.便于功能擴(kuò)展。因?yàn)椴捎媚K化設(shè)計(jì)，內(nèi)部采用CAN總線實(shí)現(xiàn)CPU板與各子板通信，當(dāng)被測(cè)系統(tǒng)功能需要擴(kuò)充時(shí)，可增加相應(yīng)的插件達(dá)到要求。

圖1測(cè)試裝置與上位機(jī)、被測(cè)設(shè)備等組成的整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)框圖[0015] 圖2內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置外型結(jié)構(gòu)圖[0016] 圖3內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置原理框圖 圖中1、110V直流電源；2、本實(shí)用新型測(cè)試裝置；3、被測(cè)設(shè)備；4、上位機(jī)；5、電源板；6、CPU板；7、數(shù)字量輸入輸出板或DI0板；8、頻率板；9、恒流源板；10、數(shù)模轉(zhuǎn)換板或DA板;11、內(nèi)部CAN總線；12、電源開(kāi)關(guān);13、62芯插座；14、電位器。
具體實(shí)施方式—種內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置，由電源板5、CPU板6、數(shù)字量輸入輸出板7、頻率量輸出板8 、模擬量輸出板10 、流壓源板9等模塊及機(jī)箱組成。裝置內(nèi)部各模塊采用基于CAN總線的分布式模塊，CPU板與各分布式模塊(DIO板、頻率板及DA板)間通過(guò)內(nèi)部CAN總線11連接，測(cè)試裝置2通過(guò)CAN或串行總線(RS232、 RS422、 RS485等)等外部總線與上位機(jī)4通信交換數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)設(shè)備3的全自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試。[0019] 測(cè)試裝置2通過(guò)CAN總線或串行總線接收上位機(jī)4的指令，并通過(guò)內(nèi)部CAN總線11傳送給內(nèi)部各模塊，裝置內(nèi)各模塊根據(jù)測(cè)試命令產(chǎn)生相應(yīng)測(cè)試信號(hào)(頻率信號(hào)、模擬量輸出信號(hào)、數(shù)字量輸出信號(hào)等)并通過(guò)適配電纜傳送給被測(cè)設(shè)備3 ;裝置內(nèi)各模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)設(shè)備的輸出信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部CAN總線11傳送給CPU板6后發(fā)送給上位機(jī)4 ;上位機(jī)4將給定信號(hào)與檢測(cè)信號(hào)比較實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)設(shè)備的全自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試。 圖1為測(cè)試裝置與上位機(jī)、被測(cè)設(shè)備等組成的整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)框圖，其中110V電源1給測(cè)試裝置2與被測(cè)設(shè)備3提供工作電源；上位機(jī)4給定指令信息，通過(guò)CAN或串行總線(RS232、RS422、RS485等)送給本測(cè)試裝置2 ;本測(cè)試裝置2提供各種信號(hào)源(如開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出、模擬電壓、電流等)通過(guò)適配電纜送給被測(cè)設(shè)備3 ;被測(cè)設(shè)備3接收到對(duì)應(yīng)的信號(hào)，通過(guò)CAN或串行總線(RS232、 RS422、 RS485等)發(fā)送數(shù)據(jù)信息，在上位機(jī)4比較并顯示出來(lái)；整個(gè)系統(tǒng)形成閉環(huán)的測(cè)試系統(tǒng)。 圖2為內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)框圖，測(cè)試裝置2結(jié)構(gòu)采用7U混合機(jī)箱，左邊是4個(gè)對(duì)外AMP 62芯插座13，右上角是電源開(kāi)關(guān)12及3U的開(kāi)關(guān)電源板5 ;右下角是六個(gè)電位器14 ;中間是標(biāo)準(zhǔn)的6U插件，具體有CPU板6、 DIO板7、頻率板8、恒流源板9及DA板IO，并且每塊插件板上有指示燈或測(cè)試孔；同時(shí)還有兩塊空面盲板，便于功能擴(kuò)充；機(jī)箱背面有2個(gè)12V的風(fēng)扇，便于機(jī)箱里插件器件的散熱，通風(fēng)；并且機(jī)箱上下各留0. 5U作為通氣用。 圖3為本實(shí)用新型測(cè)試裝置2的原理框圖，電源板5給本測(cè)試裝置2提供電源；CPU板6與DIO板7、頻率板8及DA板10的CAN通信子板，通過(guò)CPU板6的內(nèi)部CAN總線通信交換數(shù)據(jù)；DA板10主要實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換及4-20mA的電流信號(hào)，同時(shí)把模擬信號(hào)再送給恒流源板9實(shí)現(xiàn)壓流轉(zhuǎn)換，給出0-400mA的電流信號(hào)；CPU板6的外網(wǎng)通過(guò)CAN/RS422/RS485/RS232總線與上位機(jī)4實(shí)現(xiàn)通信。[0023] 插件硬件說(shuō)明 電源板5 :輸入范圍40 138VDC，采用開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，進(jìn)行DC〃DC變換，提供本實(shí)用新型測(cè)試裝置2及風(fēng)扇電源。輸出為+5V±0. 2V， +12V±0. 3V。 CPU板6 :CPU板物理上被分隔成上、下兩個(gè)半?yún)^(qū)，它們是完全電氣隔離，各自獨(dú)立的，不過(guò)兩半?yún)^(qū)是完全一樣的，它們互為冗余冷備份，通過(guò)機(jī)箱面板上的電源開(kāi)關(guān)12進(jìn)行工作狀態(tài)之間的切換。微處理器是采用AVR微處理器，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯控制、串行接口、軟件下載功能及故障數(shù)據(jù)的記錄存儲(chǔ)功能。CPU板故障診斷CPU板面板上有十個(gè)燈用來(lái)指示其工作狀態(tài)， 一般情況下，可通過(guò)此十個(gè)燈來(lái)判斷CPU板的工作狀態(tài)。[0026] DIO板7 :采用SMT表面貼技術(shù)，每塊數(shù)字量10板可實(shí)現(xiàn)24路輸入及24路繼電器輸出。對(duì)輸入輸出信號(hào)均應(yīng)有發(fā)光二極管在面板上顯示，并且插件上有通用的CAN通信子板，負(fù)責(zé)與CPU板6通信。 頻率板8 :采用通用的CAN通信子板，用FPGA或CPLD產(chǎn)生+5V方波信號(hào)，再經(jīng)過(guò)LM139比較器，產(chǎn)生16路士15V的"過(guò)零"方波信號(hào)，同時(shí)通用的CAN通信子板與CPU板6通信；并且在面板上有對(duì)應(yīng)的測(cè)試孔，方便信號(hào)的測(cè)試。 恒流源板9 :主要實(shí)現(xiàn)壓流轉(zhuǎn)換，從DA板10給出的0-10V的電壓信號(hào)，通過(guò)壓流轉(zhuǎn)換輸出0-400mA的電流信號(hào)；并且在面板上信號(hào)的輸入輸出有對(duì)應(yīng)的測(cè)試孔，方便信號(hào)的測(cè)試。[0029] DA板10 :主要產(chǎn)生36路0_10V的數(shù)模轉(zhuǎn)換及8路的4_20mA的電流信號(hào)。采用12位的DAC7724數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片及專用的4_20mA驅(qū)動(dòng)芯片，確保本實(shí)用新型測(cè)試裝置2的精度；同時(shí)通用的CAN通信子板與CPU板6通信；并且在面板上有對(duì)應(yīng)的測(cè)試孔，方便信號(hào)的領(lǐng)lj試。 另外，根據(jù)需要可擴(kuò)展其他功能模塊，如增加頻率量采樣插件對(duì)微機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的波形信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，增加AD轉(zhuǎn)換插件對(duì)微機(jī)控制系統(tǒng)電源、DA輸出及各種模擬量進(jìn)行檢領(lǐng)"將相關(guān)檢測(cè)信息經(jīng)內(nèi)部CAN發(fā)送到上位機(jī)。
權(quán)利要求一種內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置，由機(jī)箱及CPU板、數(shù)字量輸入輸出板、頻率量輸出板、模擬量輸入輸出板、流壓源板等模塊組成，其特征在于裝置內(nèi)部各模塊采用基于CAN總線的分布式模塊，CPU板與各分布式模塊間通過(guò)CAN總線連接；裝置通過(guò)CAN或串行總線外部總線與上位機(jī)通信交換數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置，其特征在于裝置機(jī)箱結(jié) 構(gòu)采用7U混合機(jī)箱，左邊是4個(gè)對(duì)外AMP 62芯插座(13)，右上角是電源開(kāi)關(guān)(12)及3U的 開(kāi)關(guān)電源板(5)，右下角是六個(gè)電位器(14)，中間是標(biāo)準(zhǔn)的6U插件，6U插件內(nèi)有CPU板(6)、 DI0板(7)、頻率板(8)、恒流源板(9)及DA板(10)及預(yù)留空板位，且每塊插件板上有指示 燈或測(cè)試孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置，其特征在于DI0板、頻率 板、及DA板都有相同的CAN通信子板，并且這些插件通過(guò)CAN通信子板采用分布式模塊與 CPU板實(shí)現(xiàn)通信。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置，其特征在于主CPU板程 序負(fù)責(zé)與上位機(jī)進(jìn)行串口通訊以及與各通訊子板之間進(jìn)行CAN通訊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置，其特征在于DIO板、頻率 板及DA板等由CAN通信子板與母板的形式組成，其中CAN通信子板為通用子板。
專利摘要一種內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試裝置，由機(jī)箱及CPU板、數(shù)字量輸入輸出板、頻率量輸出板、模擬量輸入輸出板、流壓源板等模塊組成，其特征在于裝置內(nèi)部各模塊采用基于CAN總線的分布式模塊，CPU板與各分布式模塊間通過(guò)CAN總線連接；裝置通過(guò)CAN或串行總線外部總線與上位機(jī)通信交換數(shù)據(jù)。所述裝置結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)7U混合機(jī)箱，左邊是4個(gè)矩形連接器，右上角是電源開(kāi)關(guān)及3U的開(kāi)關(guān)電源板；右下角是六個(gè)電位器；中間是標(biāo)準(zhǔn)的6U插件。7U混合機(jī)箱給被測(cè)設(shè)備提供或給出電流、電壓、頻率、開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出等各種信號(hào)及信號(hào)源。并且所述裝置還預(yù)留有空板位，便于功能擴(kuò)充。機(jī)箱背面有2個(gè)12V的風(fēng)扇，便于機(jī)箱里插件器件的散熱，通風(fēng)。
文檔編號(hào)G05B23/02GK201449556SQ200920063429
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者任湘輝, 何良, 劉松柏, 吳正平, 周少云, 施洪亮, 肖健, 肖孟英 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司