стенд для диагностики микропроцессорной системы управления локомотивом

Формула изобретения

Стенд для диагностики микропроцессорной системы управления (МСУ) локомотивом, содержащий компьютер с программным обеспечением, источник питания, отличающийся тем, что стенд оснащен блоком управления, содержащим двунаправленную информационную шину, блоком коммутаторов цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), блоком проверки частотных сигналов, блоком проверки входных дискретных каналов, блоком проверки выходных дискретных каналов, блоком проверки широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) МСУ и блоком нагрузок, причем компьютер соединен по первому последовательному каналу связи с диагностируемой МСУ, блок управления соединен посредством двунаправленной информационной шины соответственно с блоком коммутаторов ЦАП, блоком проверки частотных сигналов, блоком проверки входных дискретных каналов, блоком проверки выходных дискретных каналов, блоком проверки широтно-импульсных модуляторов, при этом аналоговые выходы блока коммутаторов ЦАП соединены с аналоговыми входами МСУ, частотные выходы блока проверки частотных сигналов соединены с частотными входами МСУ, дискретные выходы блока проверки входных дискретных каналов соединены с дискретными входами МСУ, дискретные входы блока проверки выходных дискретных каналов соединены с дискретными выходами МСУ, ШИМ-входы блока проверки широтно-импульсных модуляторов соединены с выходами ШИМ МСУ и с входом блока нагрузок, блок управления соединен по второму последовательному каналу связи с МСУ, источник питания соединен с диагностируемой МСУ и со всеми блоками стенда, кроме блока нагрузок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области физики, к устройствам для контроля систем управления и регулирования, в частности для проверки систем управления как на новых сериях локомотивов, так и на эксплуатирующихся.

Известны специальные стенды, проверочные машины с применением универсальных измерительных комплексов, которые используются для контроля блоков управления выпрямительно-инверторными преобразователями (БУВИП). Регистрацию проверок осуществляют с помощью измерительных приборов, цифровой печати, фотографирования и т.д. с одновременной локализацией неисправностей вплоть до элемента (Горбань В.Н., Донской А.Л., Шабалин Н.Г. Электронное оборудование электровозов ВЛ80^Р . Ремонт и техническое обслуживание. - М.: Транспорт, 1984. - 184 с.).

Недостатком таких устройств для проверки микропроцессорных систем является то, что они существенно усложняют процесс диагностирования, который в результате занимает много времени.

Известен программно-аппаратный стенд для диагностики цифровых и микропроцессорных блоков, в котором блок дискретного ввода-вывода содержит подключенную к системной шине ISA компьютера схему сопряжения с шиной ISA по магистралям данных и управления, к ней подключена схема дешифрации адреса блока дискретного ввода-вывода, предназначенная для выбора порта схемы внешнего параллельного интерфейса, через который осуществляется обмен информацией между компьютером и диагностируемым блоком. При этом к схеме дешифрации подсоединены схема внешнего параллельного интерфейса и схема коммутации сигналов (пат. RU № 2324967, МПК G05B 23/02, G06F 7/00, опубл. 20.05.08).

Недостатком указанного технического решения является то, что стенд позволяет проверять только дискретные сигналы, что существенно ограничивает его возможности. Применение дискретного блока ввода-вывода и внешнего переходного устройства не исключает возможности сбоев в работе стенда.

Известен стенд для диагностики и изучения микропроцессорной системы управления электровозом, принятый за прототип, содержащий промышленный компьютер, дисплей, программное обеспечение, содержащий аппаратно-соединенные с системной шиной PCI адаптеры из типового набора, причем первый многоканальный адаптер дискретного ввода-вывода соединен с типовыми выносными платами реле, управляемыми по алгоритму от ЭВМ, контакты которых соединены с одной стороны с внешним источником питания, а с другой стороны - с разъемами входных дискретных сигналов МСУЭ и по цепи обратной связи соединены со входами второго многоканального адаптера дискретного ввода-вывода через первые делители с оптической развязкой; оставшиеся входы второго адаптера соединены с разъемами выходных дискретных сигналов МСУЭ через второй делитель с оптической развязкой; адаптер с аналоговыми выходными каналами соединен с разъемами ввода аналоговых сигналов в МСУЭ через усилители-согласователи; адаптер таймера счетчика соединен с разъемами ввода импульсных сигналов в МСУЭ через транзисторные ключи; часть входов адаптера высокоскоростного ввода соединена с разъемами вывода импульсных сигналов с МСУЭ через многоканальный компаратор, оставшаяся часть входов адаптера высокоскоростного ввода соединена с разъемами вывода сигналов синхронизации МСУЭ; разъемы USB ЭВМ соединены через преобразователь интерфейсов с разъемами RS485 МСУЭ; разъемы RS432 ЭВМ и МСУЭ соединены шлейфом без промежуточных элементов блоков (пат. RU № 2400794 C1, МПК G05B 23/02, опубл. 27.09.10).

Недостатком известного технического решения является необходимость применения специализированного промышленного компьютера в совокупности с типовыми адаптерами, что одновременно с избыточностью применяемых аппаратных средств существенно усложняет стенд с одновременным увеличением его стоимости и не дает возможности пользоваться стендом непосредственно на локомотиве в условиях локомотивного депо.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в исключении необходимости применения специализированного промышленного компьютера в совокупности с типовыми адаптерами, упрощении конструкции, снижении цены, и повышении потребительских свойств, в том числе мобильности.

Технический результат достигается тем, что стенд для диагностики микропроцессорной системы управления (МСУ) локомотивом, содержащий компьютер с программным обеспечением, источник питания, оснащен блоком управления, содержащим двунаправленную информационную шину, блоком коммутаторов цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), блоком проверки частотных сигналов, блоком проверки входных дискретных каналов, блоком проверки выходных дискретных каналов, блоком проверки широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) МСУ и блоком нагрузок, причем компьютер соединен по первому последовательному каналу связи с диагностируемой МСУ, блок управления соединен посредством двунаправленной информационной шины соответственно с блоком коммутаторов ЦАП, блоком проверки частотных сигналов, блоком проверки входных дискретных каналов, блоком проверки выходных дискретных каналов, блоком проверки широтно-импульсных модуляторов, при этом аналоговые выходы блока коммутаторов ЦАП соединен с аналоговыми входами МСУ, частотные выходы блока проверки частотных сигналов соединен с частотными входами МСУ, дискретные выходы блока проверки входных дискретных каналов соединены с дискретными входами МСУ, дискретные входы блока проверки выходных дискретных каналов соединены с дискретными выходами МСУ, ШИМ-входы блока проверки широтно-импульсных модуляторов соединены с выходами ШИМ МСУ и с входом блока нагрузок, блок управления соединен по второму последовательному каналу связи с МСУ, источник питания соединен с диагностируемой МСУ и со всеми блоками стенда, кроме блока нагрузок.

На чертеже показан стенд для диагностики микропроцессорной системы управления локомотивом, содержащий микропроцессорную систему управления (МСУ) 1, компьютер 2 с программным обеспечением, источник 3 питания, блок 4 управления, блок 5 коммутаторов цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), блок 6 проверки частотных сигналов, блок 7 проверки входных дискретных каналов, блок 8 проверки выходных дискретных каналов, блок 9 проверки широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) МСУ 1, блок 10 нагрузок, первый последовательный канал связи А, второй последовательный канал связи Б, двунаправленную информационную шину В, причем компьютер 2 соединен по первому последовательному каналу связи А с диагностируемой МСУ 1, блок 4 управления соединен посредством двунаправленной информационной шины В соответственно с блоком 5 коммутаторов ЦАП, блоком 6 проверки частотных сигналов, блоком 7 проверки входных дискретных каналов, блоком 8 проверки выходных дискретных каналов, блоком 9 проверки широтно-импульсных модуляторов ШИМ, при этом аналоговые выходы блока 5 коммутаторов ЦАП соединен с аналоговыми входами МСУ 1, частотные выходы блока 6 проверки частотных сигналов соединен с частотными входами МСУ 1, дискретные выходы блока 7 проверки входных дискретных каналов соединены с дискретными входами МСУ 1, дискретные входы блока 8 проверки выходных дискретных каналов соединены с дискретными выходами МСУ 1, ШИМ-входы блока 9 проверки широтно-импульсных модуляторов ШИМ соединены с выходами ШИМ МСУ 1 и с входом блока 10 нагрузок, блок 4 управления соединен по второму последовательному каналу связи Б с МСУ 1, источник питания 3 соединен с диагностируемой МСУ 1, с компьютером 2 и с блоками 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Стенд работает следующим образом.

В соответствии с алгоритмом проверки компьютером 2 с помощью программного обеспечения сначала осуществляется контроль связи по первому последовательному каналу связи А, затем при положительном итоге проверки первого последовательного канала связи А формируется команда на перевод по первому последовательному каналу связи А МСУ 1 в режим тестирования, блок 4 управления формирует сигналы проверки второго последовательного канала связи Б, уставки аналоговых сигналов, например токов, напряжений тяговых электрических машин, уставки частотных сигналов, например, датчиков частоты вращения вала дизеля, ротора турбокомпрессора, вентиляторов холодильника, дискретных сигналов из электрической схемы локомотива, например, состояние аппаратов и органов управления локомотива (на чертеже не показано), которые передаются через двунаправленную информационную шину В в блок 5 коммутаторов ЦАП, в блок 6 проверки частотных сигналов, блок 7 проверки входных дискретных каналов, в блок 8 проверки выходных дискретных каналов, в блок 9 проверки ШИМ МСУ 1. Диагностируемая система МСУ 1 в соответствии алгоритмом проверки формирует выходные дискретные сигналы, поступающие на вход блока 8 проверки выходных дискретных каналов и сигнал ШИМ-регулирования, поступающий на вход блока 9 проверки ШИМ МСУ 1 и вход блока 10 нагрузок. Информация, поступившая в блок 8 проверки выходных дискретных каналов, и в блок 9 проверки ШИМ МСУ 1, передается через двунаправленную информационную шину В в блок 4 управления. Эти сигналы обрабатываются в блоке 4 управления, результаты обработки через второй последовательный канал связи Б передается сначала в МСУ 1, затем по первому последовательному каналу связи А в компьютер 2. Диагностируемая МСУ 1 по первому последовательному каналу связи А передает в компьютер 2 результаты обработки сигналов, поступивших на ее дискретные входы с блока 7 проверки входных дискретных каналов, на ее аналоговые входы с блока 5 коммутаторов ЦАП и на ее частотные входы с выхода блока 6 проверки частотных сигналов. Блок нагрузок 10 предназначен для проверки работы ШИМ МСУ 1 под реальной электрической нагрузкой.

Микропроцессорная система управления (МСУ) 1 при диагностировании работает в режиме реального времени, компьютер 2 совместно с блоками 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 стенда посредством программного обеспечения выполняет описанный алгоритм диагностирования, фиксирует необходимые параметры работы МСУ 1, сравнивает их с допустимыми, после чего результаты диагностирования запоминаются и могут быть распечатаны.

Принятые технические решения позволяют избежать избыточности применяемых аппаратных средств, упростить конструкцию, исключить необходимость применения дорогостоящего промышленного компьютера с существенным удешевлением стенда, а возможность использования обычного переносного компьютера (ноутбука) обеспечивает мобильность стенда и улучшает его потребительские свойства.

Предлагаемый стенд для диагностики микропроцессорной системы управления (МСУ) локомотивом испытан в условиях локомотивного депо Дно Октябрьской ж.д. при диагностике микропроцессорной системы управления УСТА, установленной на магистральных грузовых тепловозах 2ТЭ116 и 2(3)М62 и показал хорошие результаты.