专利名称：一种电力机车交流传动控制测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交流传动控制系统测试台，尤其是一种应用于电力机车的高 精度检测和智能化的交流传动电力机车传动控制系统测试装置。
背景技术：
随着中国铁路的快速发展，交流传动电力机车凭借其自身的技术优势，市场的占 有率越来越高。目前市场上只有针对直流传动电力机车控制系统的测试台，该系统控制精 度低，软件编程开发复杂，而且信号的输入及测试结果的判断全由人为决定，并未实现测试 的自动化，对操作员的技能要求也比较高，测试效率低，无法满足交流传动电力机车控制系 统测试的需求。目前国产交流传动电力机车正在快速发展，相应的产量越来越大，由于其传动控 制系统测试方法复杂，测试精度要求高，以往一直是采用手动的测试方法来整个控制系统 进行测试，而半自动化的直流传动电力机车控制系统测试台无法满足要求，这样造成产品 的测试速度相当缓慢，测试效率不高，在后续大批量生产中，无法符合速度快的低成本要 求，且往往产品测试通过与否需要人为去判断，因此可能会由于人为的错误判断而导致测 试准确率低。此外测试结果也无法存储，不利于对产品质量的控制。目前市场上存在类似的测试系统为直流传动电力机车控制系统的测试台，此测试 系统采用上位机和下位机的结构模式，上位机包括工控机、显示器，键盘鼠标等人机界面， 下位机包括单板机、数字量入出、模拟量入出、流压源和信号调整。而且其产品测试程序的 代码软件使用的C语言编程环境，使得产品测试程序的开发具备非常大的难度，程序开发 周期较长。此外测试台也无任何自校检程序，无法对整个系统的硬件进行自检。由于直流 传动电力机车控制系统的测试台使用的是自制板卡来提供信号源，对整个系统精度的计量 也存在一定的困难。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有交流传动电力机车传动控制系统测试装置的不 足，提供一种具备非常高的可扩展性，高精度的自动测试系统，解决现有技术存在的测试准 确率低，测试过程速度缓慢，产品质量不易控制问题。按照本实用新型，上述技术问题是通过下述技术方案来实现的—种电力机车交流传动控制测试装置，包括PXI计算机，GPIB台式仪器，信号调理 机箱和对外接口系统，所述PXI计算机通过GPIB总线与GPIB台式仪器相连，来控制GPIB 台式仪器；所述PXI计算机通过PXI总线与PXI计算机机箱内的所有板卡相连，来控制PXI 计算机机箱内的所有板卡。作为本实用新型进一步的实施方式，所述GPIB台式仪器进一步包括供电电源一， 供电电源一与PXI计算机相连，供电电源一通过对外接口系统与被测单元相连，供电电源 一在所述PXI计算机的控制下对被测单元提供直流信号源。[0009]作为本实用新型进一步的实施方式，所述PXI计算机机箱内的所有板卡通过插接 在PXI板卡上与PXI计算机相连，所述信号调理机箱可对PXI板卡输出的低压低电流信号 进行信号调理放大。作为本实用新型进一步的实施方式，所述PXI计算机机箱内的板卡进一步包括多 路复用卡，所述多路复用卡与对外接口系统相连，提供64通道的多路复用开关。作为本实用新型进一步的实施方式，所述PXI计算机机箱内的板卡进一步包括可 编程电阻卡，所述可编程电阻卡与对外接口系统相连，提供9路精度为0.2%，2欧至13.5 千欧的电阻。作为本实用新型进一步的实施方式，所述PXI计算机机箱内的板卡进一步包括万 用表卡，所述万用表卡与对外接口系统相连，对被测单元电压电流电阻信号进行采集。作为本实用新型进一步的实施方式，所述PXI计算机机箱内的板卡进一步包括数 采卡，所述数采卡与对外接口系统相连，提供16路精度为16位，采样率为1. 25M的模拟量 信号采集和24路TTL电平的数字量输出。作为本实用新型进一步的实施方式，所述PXI计算机机箱内的板卡进一步包括模 拟输出卡，所述模拟输出卡与对外接口系统相连，提供32路分辨率为13位，输出范围为 士 IOV的模拟量信号输出。作为本实用新型进一步的实施方式，所述PXI计算机机箱内的板卡进一步包括定 时器，所述定时器与对外接口系统相连，提供8路最大幅值48V，最大频率为20MHz的方波信号。作为本实用新型进一步的实施方式，所述电力机车交流传动控制测试装置包括供 电电源二，所述供电电源二与对外接口系统相连，提供2路互相隔离的固定士 15V，2A电源 输出。通过应用此种实施方式所描述的装置，采用台式仪器加PXI板卡的系统结构，即 充分利用了台式仪器精度高、运行稳定、电磁屏蔽性能好等特点，又利用了 PXI平台组建的 数采系统具有成本低，可靠性高，速度快，可选产品种类较多等特点。
图1为本实用新型一种实施方式的系统组成结构框图；其中1-PXI计算机，2-供电电源一，3-供电电源二，4-多路复用卡，5-可编程电 阻卡，6-万用表卡，7-数采卡，8-模拟输出卡，9-定时器，10-信号调理机箱，11-对外接口 系统，12-被测单元。
具体实施方式
附图给出了本实用新型的具体实施例，下面将通过附图和实施例对本实用新型作 进一步的描述。作为本实用新型一种较佳的实施方式，如图1所示的一种电力机车交流传动控制 测试装置包括PXI计算机1、供电电源一 2、供电电源二 3、多路复用卡4、可编程电阻卡5、万 用表卡6、数采卡7、模拟输出卡8、定时器9、信号调理机箱10、对外接口系统11。PXI计算机1通过GPIB总线控制所有的GPIB台式仪器，主要包括供电电源一 2， 后续还可方便扩展更多的GPIB台式仪器。PXI计算机1通过PXI总线来控制PXI机箱内的所有板卡，包括多路复用卡，数采卡，可编程电阻卡，万用表卡，模拟输出卡。供电电源一 2在PXI计算机1的控制下对被测单元提供0 150V的直流信号源。供电电源二 3可提供2路互相隔离的固定士 15V，2A电源输出。多路复用卡4为64通道的多路复用开关，每个开关的容量为220VDC，2ADC，60W。可编程电阻卡5可提供9路精度为0. 2%，2欧至13. 5千欧的电阻。万用表卡6能对被测产品进行电压电流电阻等信号进行采集。数采卡7可提供16路精度为16位，采样率为1. 25M的模拟量信号采集和24路 TTL电平的数字量输出。模拟输出卡8可提供32路分辨率为13位，输出范围为士 IOV的模拟量信号输出。定时器9可提供8路最大幅值48V，最大频率为20MHz的方波信号。信号调理机箱10可对PXI板卡输出的低压低电流信号进行信号调理放大，以满足 交流传动控制系统的测试需求。对外接口系统11包括了测试装置所有的对外输入输出信号，通过更换不同的适 配器来满足不同交流传动控制系统测试的需求。本实用新型采用PXI+GPIB混合总线模式，计算机系统采用了 PXI计算机，相对于 工控机，具备体积小，重量轻等特点。PXI计算机通过GPIB总线来控制所有的台式仪器， 主要为供电电源。台式仪器都采用了精度等级(如所采用的GPIB台式电源的精度达到了 0.05% )，稳定性都非常高的仪器，最大程度上保证整个系统的可靠性和精度。另外利用 PXI总线来控制数采卡，模拟输出卡，万用表卡，可编程电阻卡，多路复用卡。这些板卡具有 控制精度高，单通道成本低，编程开发容易的特点。在整个系统设计时，考虑了所有类型的交流传动电力机车传动控制系统的测试需 求，按照需求中最苛刻的要求配置整个测试系统，以满足所有传动控制系统的测试需求。将 整个测试系统的所有硬件资源都连接至系统对外接口上，通过制作不同的测试适配器连接 至系统对外接口来实现所有交流传动控制系统的测试。本实用新型还利用数采卡上空闲的数字IO来实现对适配器进行编码的功能，在 编程过程中首先为每种被测单元所能兼容的适配器编码建立相应的数据库，而且每个适配 器上都将数字IO中的8位不同数字输入口连接至5V电源输出，当需要对被试品进行测试 之前，系统会自动先读取8路数字输入的数值，然后再查询相应的适配器编码数据库，检查 是否有对应的编码，如果没有对应的编码则自动停止测试，如果有则开始对被测产品进行 功能测试。PXI计算机是一种计算机系统，采用了笔记本电脑上类似的控制电路板与 系统，所以体积能做得很小，并且安装在PXI机箱内，由PXI机箱内的电源进行供电。 GPIB (General-PurposeInterface Bus，通用接口总线)是一种通用接口总线，它是一种并 行方式的外总线，包括8条数据线，5条控制线，3条挂钩线和8条地线，采用比特并行，字节 串行的双向异步通信方式。总线上传递信息的逻辑电平为负逻辑的TTL电平，数据传输速 率一般为250 500kBps，最高可达IMBps。受发送器负载能力的限制，接口系统内仪器数 目最多不能超过15台。一个GPIB总线系统所使用的电缆总长度不能大于20m，或者系统中 的器件数乘以2m的值不能大于20。系统采用单字节地址时，可以有31个讲地址和31个听 地址；采用双字节地址时(前一个字节为主地址，后一个字节为副地址)，可以有961个讲地址和961个听地址。GPIB系统支持十种基本的接口功能，包括控者，讲者，扩大讲者，听 者，扩大听者，源者挂钩，受者挂钩，服务请求，远地/本地，并行查询，器件触发和器件清除 功能。PXI总线是PCI在仪器领域的扩展，是一种全新的开放式，模块化仪器总线规范。PXI 将CompactPCI规范定义的PCI总线技术扩展为适合于试验，测量与数据采集场合应用的机 械，电气和软件规范，把台式PC机的性能价格比优势与PCI总线面向仪器领域的必要扩展 完美的结合起来，形成一种新的虚拟仪器测试平台。PXI继承了 PCI总线适合高速数据传输 的优点，支持32位或64位数据传输，最高数据传输速率可达到132MBps或528MBps ；为了 满足仪器高性能要求，PXI还提供了 8条TTL触发总线，13条局部总线，IOMHz系统时钟和 高精度的星行触发总线等资源，定义了较完善的软件规范，保持了与工业PC软件标准的兼 容性。由于本实用新型采用PXI计算机，PXI总线和GPIB总线双模式，因此使得电力机车 交流传动控制测试装置设计方案十分精简易用。 虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域的普通技术人员可以在 所附权利要求的范围内作出各种变形或修改。本实用新型技术方案所采用的芯片和元器件 包括但不限于具体实施方式
当中所列举的具体型号。
权利要求一种电力机车交流传动控制测试装置，其特征在于所述测试装置包括PXI计算机(1)，GPIB台式仪器，信号调理机箱(10)和对外接口系统(11)，所述PXI计算机(1)通过GPIB总线与GPIB台式仪器相连，来控制GPIB台式仪器；所述PXI计算机(1)通过PXI总线与PXI计算机(1)机箱内的所有板卡相连，来控制PXI计算机(1)机箱内的所有板卡。
2.根据权利要求1所述的一种电力机车交流传动控制测试装置，其特征在于所述 GPIB台式仪器包括供电电源一(2)，供电电源一(2)与PXI计算机(1)相连，供电电源一 ⑵通过对外接口系统(11)与被测单元(12)相连，供电电源一(2)在所述PXI计算机⑴ 的控制下对被测单元(12)提供直流信号源。
3.根据权利要求1或2所述的一种电力机车交流传动控制测试装置，其特征在于所 述PXI计算机(1)机箱内的所有板卡通过插接在PXI板卡上与PXI计算机(1)相连，所述 信号调理机箱(10)可对PXI板卡输出的低压低电流信号进行信号调理放大。
4.根据权利要求3所述的一种电力机车交流传动控制测试装置，其特征在于所述PXI 计算机(1)机箱内的板卡包括多路复用卡(4)，所述多路复用卡(4)与对外接口系统(11) 相连，提供64通道的多路复用开关。
5.根据权利要求4所述的一种电力机车交流传动控制测试装置，其特征在于所述PXI 计算机(1)机箱内的板卡包括可编程电阻卡(5)，所述可编程电阻卡(5)与对外接口系统(II)相连，提供9路精度为0.2%，2欧至13. 5千欧的电阻。
6.根据权利要求5所述的一种电力机车交流传动控制测试装置，其特征在于所述PXI 计算机(1)机箱内的板卡包括万用表卡(6)，所述万用表卡(6)与对外接口系统(11)相连， 对被测单元(12)电压电流电阻信号进行采集。
7.根据权利要求6所述的一种电力机车交流传动控制测试装置，其特征在于所述PXI 计算机⑴机箱内的板卡包括数采卡(7)，所述数采卡(7)与对外接口系统(11)相连，提供 16路精度为16位，采样率为1. 25M的模拟量信号采集和24路TTL电平的数字量输出。
8.根据权利要求7所述的一种电力机车交流传动控制测试装置，其特征在于所述PXI 计算机(1)机箱内的板卡包括模拟输出卡(8)，所述模拟输出卡(8)与对外接口系统(11) 相连，提供32路分辨率为13位，输出范围为士 IOV的模拟量信号输出。
9.根据权利要求8所述的一种电力机车交流传动控制测试装置，其特征在于所述PXI 计算机(1)机箱内的板卡包括定时器(9)，所述定时器(9)与对外接口系统(11)相连，提供 8路最大幅值48V，最大频率为20MHz的方波信号。
10.根据权利要求9所述的一种电力机车交流传动控制测试装置，其特征在于所述电 力机车交流传动控制测试装置包括供电电源二(3)，所述供电电源二(3)与对外接口系统 (11)相连，提供2路互相隔离的固定士 15V，2A电源输出。
专利摘要一种电力机车交流传动控制测试装置，应用于电力机车的高精度检测和智能化的交流传动电力机车传动控制系统测试。电力机车交流传动控制测试装置包括PXI计算机(1)，GPIB台式仪器，信号调理机箱(10)和对外接口系统(11)，所述PXI计算机(1)通过GPIB总线与GPIB台式仪器相连，来控制GPIB台式仪器；所述PXI计算机(1)通过PXI总线与PXI计算机(1)机箱内的所有板卡相连，来控制PXI计算机(1)机箱内的所有板卡。通过应用本实用新型所描述的装置，由于采用台式仪器加PXI板卡的系统结构，既充分利用了台式仪器精度高、运行稳定、电磁屏蔽性能好等特点，又利用了PXI平台组建的数采系统具有成本低，可靠性高，速度快，可选产品种类较多等特点。
文档编号G05B23/02GK201628864SQ20092025994
公开日2010年11月10日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者刘丹, 易卫华, 曹金洲, 谢明明 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司