專利名稱：一種電力機車交流傳動控制測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種交流傳動控制系統(tǒng)測試臺，尤其是一種應(yīng)用于電力機車的高 精度檢測和智能化的交流傳動電力機車傳動控制系統(tǒng)測試裝置。
背景技術(shù)：
隨著中國鐵路的快速發(fā)展，交流傳動電力機車憑借其自身的技術(shù)優(yōu)勢，市場的占 有率越來越高。目前市場上只有針對直流傳動電力機車控制系統(tǒng)的測試臺，該系統(tǒng)控制精 度低，軟件編程開發(fā)復(fù)雜，而且信號的輸入及測試結(jié)果的判斷全由人為決定，并未實現(xiàn)測試 的自動化，對操作員的技能要求也比較高，測試效率低，無法滿足交流傳動電力機車控制系 統(tǒng)測試的需求。目前國產(chǎn)交流傳動電力機車正在快速發(fā)展，相應(yīng)的產(chǎn)量越來越大，由于其傳動控 制系統(tǒng)測試方法復(fù)雜，測試精度要求高，以往一直是采用手動的測試方法來整個控制系統(tǒng) 進(jìn)行測試，而半自動化的直流傳動電力機車控制系統(tǒng)測試臺無法滿足要求，這樣造成產(chǎn)品 的測試速度相當(dāng)緩慢，測試效率不高，在后續(xù)大批量生產(chǎn)中，無法符合速度快的低成本要 求，且往往產(chǎn)品測試通過與否需要人為去判斷，因此可能會由于人為的錯誤判斷而導(dǎo)致測 試準(zhǔn)確率低。此外測試結(jié)果也無法存儲，不利于對產(chǎn)品質(zhì)量的控制。目前市場上存在類似的測試系統(tǒng)為直流傳動電力機車控制系統(tǒng)的測試臺，此測試 系統(tǒng)采用上位機和下位機的結(jié)構(gòu)模式，上位機包括工控機、顯示器，鍵盤鼠標(biāo)等人機界面， 下位機包括單板機、數(shù)字量入出、模擬量入出、流壓源和信號調(diào)整。而且其產(chǎn)品測試程序的 代碼軟件使用的C語言編程環(huán)境，使得產(chǎn)品測試程序的開發(fā)具備非常大的難度，程序開發(fā) 周期較長。此外測試臺也無任何自校檢程序，無法對整個系統(tǒng)的硬件進(jìn)行自檢。由于直流 傳動電力機車控制系統(tǒng)的測試臺使用的是自制板卡來提供信號源，對整個系統(tǒng)精度的計量 也存在一定的困難。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有交流傳動電力機車傳動控制系統(tǒng)測試裝置的不 足，提供一種具備非常高的可擴展性，高精度的自動測試系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的測試準(zhǔn) 確率低，測試過程速度緩慢，產(chǎn)品質(zhì)量不易控制問題。按照本實用新型，上述技術(shù)問題是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的—種電力機車交流傳動控制測試裝置，包括PXI計算機，GPIB臺式儀器，信號調(diào)理 機箱和對外接口系統(tǒng)，所述PXI計算機通過GPIB總線與GPIB臺式儀器相連，來控制GPIB 臺式儀器；所述PXI計算機通過PXI總線與PXI計算機機箱內(nèi)的所有板卡相連，來控制PXI 計算機機箱內(nèi)的所有板卡。作為本實用新型進(jìn)一步的實施方式，所述GPIB臺式儀器進(jìn)一步包括供電電源一， 供電電源一與PXI計算機相連，供電電源一通過對外接口系統(tǒng)與被測單元相連，供電電源 一在所述PXI計算機的控制下對被測單元提供直流信號源。[0009]作為本實用新型進(jìn)一步的實施方式，所述PXI計算機機箱內(nèi)的所有板卡通過插接 在PXI板卡上與PXI計算機相連，所述信號調(diào)理機箱可對PXI板卡輸出的低壓低電流信號 進(jìn)行信號調(diào)理放大。作為本實用新型進(jìn)一步的實施方式，所述PXI計算機機箱內(nèi)的板卡進(jìn)一步包括多 路復(fù)用卡，所述多路復(fù)用卡與對外接口系統(tǒng)相連，提供64通道的多路復(fù)用開關(guān)。作為本實用新型進(jìn)一步的實施方式，所述PXI計算機機箱內(nèi)的板卡進(jìn)一步包括可 編程電阻卡，所述可編程電阻卡與對外接口系統(tǒng)相連，提供9路精度為0.2%，2歐至13.5 千歐的電阻。作為本實用新型進(jìn)一步的實施方式，所述PXI計算機機箱內(nèi)的板卡進(jìn)一步包括萬 用表卡，所述萬用表卡與對外接口系統(tǒng)相連，對被測單元電壓電流電阻信號進(jìn)行采集。作為本實用新型進(jìn)一步的實施方式，所述PXI計算機機箱內(nèi)的板卡進(jìn)一步包括數(shù) 采卡，所述數(shù)采卡與對外接口系統(tǒng)相連，提供16路精度為16位，采樣率為1. 25M的模擬量 信號采集和24路TTL電平的數(shù)字量輸出。作為本實用新型進(jìn)一步的實施方式，所述PXI計算機機箱內(nèi)的板卡進(jìn)一步包括模 擬輸出卡，所述模擬輸出卡與對外接口系統(tǒng)相連，提供32路分辨率為13位，輸出范圍為 士 IOV的模擬量信號輸出。作為本實用新型進(jìn)一步的實施方式，所述PXI計算機機箱內(nèi)的板卡進(jìn)一步包括定 時器，所述定時器與對外接口系統(tǒng)相連，提供8路最大幅值48V，最大頻率為20MHz的方波信號。作為本實用新型進(jìn)一步的實施方式，所述電力機車交流傳動控制測試裝置包括供 電電源二，所述供電電源二與對外接口系統(tǒng)相連，提供2路互相隔離的固定士 15V，2A電源 輸出。通過應(yīng)用此種實施方式所描述的裝置，采用臺式儀器加PXI板卡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即 充分利用了臺式儀器精度高、運行穩(wěn)定、電磁屏蔽性能好等特點，又利用了 PXI平臺組建的 數(shù)采系統(tǒng)具有成本低，可靠性高，速度快，可選產(chǎn)品種類較多等特點。

圖1為本實用新型一種實施方式的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖；其中1-PXI計算機，2-供電電源一，3-供電電源二，4-多路復(fù)用卡，5-可編程電 阻卡，6-萬用表卡，7-數(shù)采卡，8-模擬輸出卡，9-定時器，10-信號調(diào)理機箱，11-對外接口 系統(tǒng)，12-被測單元。
具體實施方式
附圖給出了本實用新型的具體實施例，下面將通過附圖和實施例對本實用新型作 進(jìn)一步的描述。作為本實用新型一種較佳的實施方式，如圖1所示的一種電力機車交流傳動控制 測試裝置包括PXI計算機1、供電電源一 2、供電電源二 3、多路復(fù)用卡4、可編程電阻卡5、萬 用表卡6、數(shù)采卡7、模擬輸出卡8、定時器9、信號調(diào)理機箱10、對外接口系統(tǒng)11。PXI計算機1通過GPIB總線控制所有的GPIB臺式儀器，主要包括供電電源一 2， 后續(xù)還可方便擴展更多的GPIB臺式儀器。PXI計算機1通過PXI總線來控制PXI機箱內(nèi)的所有板卡，包括多路復(fù)用卡，數(shù)采卡，可編程電阻卡，萬用表卡，模擬輸出卡。供電電源一 2在PXI計算機1的控制下對被測單元提供0 150V的直流信號源。供電電源二 3可提供2路互相隔離的固定士 15V，2A電源輸出。多路復(fù)用卡4為64通道的多路復(fù)用開關(guān)，每個開關(guān)的容量為220VDC，2ADC，60W。可編程電阻卡5可提供9路精度為0. 2%，2歐至13. 5千歐的電阻。萬用表卡6能對被測產(chǎn)品進(jìn)行電壓電流電阻等信號進(jìn)行采集。數(shù)采卡7可提供16路精度為16位，采樣率為1. 25M的模擬量信號采集和24路 TTL電平的數(shù)字量輸出。模擬輸出卡8可提供32路分辨率為13位，輸出范圍為士 IOV的模擬量信號輸出。定時器9可提供8路最大幅值48V，最大頻率為20MHz的方波信號。信號調(diào)理機箱10可對PXI板卡輸出的低壓低電流信號進(jìn)行信號調(diào)理放大，以滿足 交流傳動控制系統(tǒng)的測試需求。對外接口系統(tǒng)11包括了測試裝置所有的對外輸入輸出信號，通過更換不同的適 配器來滿足不同交流傳動控制系統(tǒng)測試的需求。本實用新型采用PXI+GPIB混合總線模式，計算機系統(tǒng)采用了 PXI計算機，相對于 工控機，具備體積小，重量輕等特點。PXI計算機通過GPIB總線來控制所有的臺式儀器， 主要為供電電源。臺式儀器都采用了精度等級(如所采用的GPIB臺式電源的精度達(dá)到了 0.05% )，穩(wěn)定性都非常高的儀器，最大程度上保證整個系統(tǒng)的可靠性和精度。另外利用 PXI總線來控制數(shù)采卡，模擬輸出卡，萬用表卡，可編程電阻卡，多路復(fù)用卡。這些板卡具有 控制精度高，單通道成本低，編程開發(fā)容易的特點。在整個系統(tǒng)設(shè)計時，考慮了所有類型的交流傳動電力機車傳動控制系統(tǒng)的測試需 求，按照需求中最苛刻的要求配置整個測試系統(tǒng)，以滿足所有傳動控制系統(tǒng)的測試需求。將 整個測試系統(tǒng)的所有硬件資源都連接至系統(tǒng)對外接口上，通過制作不同的測試適配器連接 至系統(tǒng)對外接口來實現(xiàn)所有交流傳動控制系統(tǒng)的測試。本實用新型還利用數(shù)采卡上空閑的數(shù)字IO來實現(xiàn)對適配器進(jìn)行編碼的功能，在 編程過程中首先為每種被測單元所能兼容的適配器編碼建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，而且每個適配 器上都將數(shù)字IO中的8位不同數(shù)字輸入口連接至5V電源輸出，當(dāng)需要對被試品進(jìn)行測試 之前，系統(tǒng)會自動先讀取8路數(shù)字輸入的數(shù)值，然后再查詢相應(yīng)的適配器編碼數(shù)據(jù)庫，檢查 是否有對應(yīng)的編碼，如果沒有對應(yīng)的編碼則自動停止測試，如果有則開始對被測產(chǎn)品進(jìn)行 功能測試。PXI計算機是一種計算機系統(tǒng)，采用了筆記本電腦上類似的控制電路板與 系統(tǒng)，所以體積能做得很小，并且安裝在PXI機箱內(nèi)，由PXI機箱內(nèi)的電源進(jìn)行供電。 GPIB (General-PurposeInterface Bus，通用接口總線)是一種通用接口總線，它是一種并 行方式的外總線，包括8條數(shù)據(jù)線，5條控制線，3條掛鉤線和8條地線，采用比特并行，字節(jié) 串行的雙向異步通信方式。總線上傳遞信息的邏輯電平為負(fù)邏輯的TTL電平，數(shù)據(jù)傳輸速 率一般為250 500kBps，最高可達(dá)IMBps。受發(fā)送器負(fù)載能力的限制，接口系統(tǒng)內(nèi)儀器數(shù) 目最多不能超過15臺。一個GPIB總線系統(tǒng)所使用的電纜總長度不能大于20m，或者系統(tǒng)中 的器件數(shù)乘以2m的值不能大于20。系統(tǒng)采用單字節(jié)地址時，可以有31個講地址和31個聽 地址；采用雙字節(jié)地址時(前一個字節(jié)為主地址，后一個字節(jié)為副地址)，可以有961個講地址和961個聽地址。GPIB系統(tǒng)支持十種基本的接口功能，包括控者，講者，擴大講者，聽 者，擴大聽者，源者掛鉤，受者掛鉤，服務(wù)請求，遠(yuǎn)地/本地，并行查詢，器件觸發(fā)和器件清除 功能。PXI總線是PCI在儀器領(lǐng)域的擴展，是一種全新的開放式，模塊化儀器總線規(guī)范。PXI 將CompactPCI規(guī)范定義的PCI總線技術(shù)擴展為適合于試驗，測量與數(shù)據(jù)采集場合應(yīng)用的機 械，電氣和軟件規(guī)范，把臺式PC機的性能價格比優(yōu)勢與PCI總線面向儀器領(lǐng)域的必要擴展 完美的結(jié)合起來，形成一種新的虛擬儀器測試平臺。PXI繼承了 PCI總線適合高速數(shù)據(jù)傳輸 的優(yōu)點，支持32位或64位數(shù)據(jù)傳輸，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到132MBps或528MBps ；為了 滿足儀器高性能要求，PXI還提供了 8條TTL觸發(fā)總線，13條局部總線，IOMHz系統(tǒng)時鐘和 高精度的星行觸發(fā)總線等資源，定義了較完善的軟件規(guī)范，保持了與工業(yè)PC軟件標(biāo)準(zhǔn)的兼 容性。由于本實用新型采用PXI計算機，PXI總線和GPIB總線雙模式，因此使得電力機車 交流傳動控制測試裝置設(shè)計方案十分精簡易用。 雖然結(jié)合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在 所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)作出各種變形或修改。本實用新型技術(shù)方案所采用的芯片和元器件 包括但不限于具體實施方式
當(dāng)中所列舉的具體型號。
權(quán)利要求一種電力機車交流傳動控制測試裝置，其特征在于所述測試裝置包括PXI計算機(1)，GPIB臺式儀器，信號調(diào)理機箱(10)和對外接口系統(tǒng)(11)，所述PXI計算機(1)通過GPIB總線與GPIB臺式儀器相連，來控制GPIB臺式儀器；所述PXI計算機(1)通過PXI總線與PXI計算機(1)機箱內(nèi)的所有板卡相連，來控制PXI計算機(1)機箱內(nèi)的所有板卡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力機車交流傳動控制測試裝置，其特征在于所述 GPIB臺式儀器包括供電電源一(2)，供電電源一(2)與PXI計算機(1)相連，供電電源一 ⑵通過對外接口系統(tǒng)(11)與被測單元(12)相連，供電電源一(2)在所述PXI計算機⑴ 的控制下對被測單元(12)提供直流信號源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電力機車交流傳動控制測試裝置，其特征在于所 述PXI計算機(1)機箱內(nèi)的所有板卡通過插接在PXI板卡上與PXI計算機(1)相連，所述 信號調(diào)理機箱(10)可對PXI板卡輸出的低壓低電流信號進(jìn)行信號調(diào)理放大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電力機車交流傳動控制測試裝置，其特征在于所述PXI 計算機(1)機箱內(nèi)的板卡包括多路復(fù)用卡(4)，所述多路復(fù)用卡(4)與對外接口系統(tǒng)(11) 相連，提供64通道的多路復(fù)用開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力機車交流傳動控制測試裝置，其特征在于所述PXI 計算機(1)機箱內(nèi)的板卡包括可編程電阻卡(5)，所述可編程電阻卡(5)與對外接口系統(tǒng)(II)相連，提供9路精度為0.2%，2歐至13. 5千歐的電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力機車交流傳動控制測試裝置，其特征在于所述PXI 計算機(1)機箱內(nèi)的板卡包括萬用表卡(6)，所述萬用表卡(6)與對外接口系統(tǒng)(11)相連， 對被測單元(12)電壓電流電阻信號進(jìn)行采集。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電力機車交流傳動控制測試裝置，其特征在于所述PXI 計算機⑴機箱內(nèi)的板卡包括數(shù)采卡(7)，所述數(shù)采卡(7)與對外接口系統(tǒng)(11)相連，提供 16路精度為16位，采樣率為1. 25M的模擬量信號采集和24路TTL電平的數(shù)字量輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電力機車交流傳動控制測試裝置，其特征在于所述PXI 計算機(1)機箱內(nèi)的板卡包括模擬輸出卡(8)，所述模擬輸出卡(8)與對外接口系統(tǒng)(11) 相連，提供32路分辨率為13位，輸出范圍為士 IOV的模擬量信號輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種電力機車交流傳動控制測試裝置，其特征在于所述PXI 計算機(1)機箱內(nèi)的板卡包括定時器(9)，所述定時器(9)與對外接口系統(tǒng)(11)相連，提供 8路最大幅值48V，最大頻率為20MHz的方波信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種電力機車交流傳動控制測試裝置，其特征在于所述電 力機車交流傳動控制測試裝置包括供電電源二(3)，所述供電電源二(3)與對外接口系統(tǒng) (11)相連，提供2路互相隔離的固定士 15V，2A電源輸出。
專利摘要一種電力機車交流傳動控制測試裝置，應(yīng)用于電力機車的高精度檢測和智能化的交流傳動電力機車傳動控制系統(tǒng)測試。電力機車交流傳動控制測試裝置包括PXI計算機(1)，GPIB臺式儀器，信號調(diào)理機箱(10)和對外接口系統(tǒng)(11)，所述PXI計算機(1)通過GPIB總線與GPIB臺式儀器相連，來控制GPIB臺式儀器；所述PXI計算機(1)通過PXI總線與PXI計算機(1)機箱內(nèi)的所有板卡相連，來控制PXI計算機(1)機箱內(nèi)的所有板卡。通過應(yīng)用本實用新型所描述的裝置，由于采用臺式儀器加PXI板卡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，既充分利用了臺式儀器精度高、運行穩(wěn)定、電磁屏蔽性能好等特點，又利用了PXI平臺組建的數(shù)采系統(tǒng)具有成本低，可靠性高，速度快，可選產(chǎn)品種類較多等特點。
文檔編號G05B23/02GK201628864SQ20092025994
公開日2010年11月10日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者劉丹, 易衛(wèi)華, 曹金洲, 謝明明 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司