Переносной стенд для диагностики микропроцессорной системы управления локомотивом Российский патент 2024 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к функциональным элементам систем управления, а именно к устройствам для контроля и диагностики систем управления и регулирования.

Известны стенды, проверочные машины с применением универсальных измерительных комплексов, которые используются для диагностики 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 диагностики микропроцессорных систем является то, что они сложны, громоздки и не обеспечивают диагностику работы локомотивов по системе многих единиц тяги (СМЕТ).

Известен стенд для диагностики и изучения микропроцессорной системы управления электровозом, 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 микропроцессорной системы управления (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 (RU, патент на изобретение №2400794 C1, МПК G05B 23/02, опубл. 27.09.2010).

Недостатком известного технического решения является необходимость применения специализированного промышленного компьютера в совокупности с типовыми адаптерами, что усложняет стенд, делает его громоздким и не дает возможности пользоваться стендом непосредственно на локомотиве в условиях локомотивного депо, а также не обеспечивает оперативную диагностику работы локомотивов по системе многих единиц тяги (СМЕТ).

Известен стенд для диагностики микропроцессорной системы управления (МСУ) локомотивом, принятый за прототип, содержащий компьютер с программным обеспечением, источник питания, причем 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 (RU, патент на изобретение № 2494435 С1, МПК G05B 23/00, опубл. 27.09.2013).

Недостатком известного технического решения является невозможность оперативной диагностики микропроцессорной системы управления при работе локомотива по системе многих единиц тяги (СМЕТ) без привлечения второго локомотива.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение диагностики микропроцессорной системы управления и электрической схемы локомотива при работе по СМЕТ без привлечения второго локомотива, что сократит время проведения диагностики, а исполнение стенда переносным улучшит его потребительские свойства.

Технический результат достигается тем, что переносной стенд для диагностики микропроцессорной системы управления локомотивом, включающий связанные между собой компьютер с программным обеспечением, оснащенный гальванически развязанными каналами программно-аппаратного интерфейса CAN 2.0B и широковещательного сетевого интерфейса ETHERNET, источник питания и блок проверки входных дискретных каналов, дополнительно оснащен двумя контрольными тумблерами с двумя группами контактов каждый, причем входы контрольных тумблеров подключены к источнику питания, выходы первых групп контрольных тумблеров подключены к дискретным входам блока проверки входных дискретных каналов, а выходы вторых групп контрольных тумблеров выполнены с возможностью подключения через межсекционное соединение к дискретным входам устройства обработки информации микропроцессорной системы управления локомотивом и электрической схеме локомотива, причем интерфейс CAN 2.0B компьютера через межсекционное соединение подключен к интерфейсу CAN 2.0B устройства обработки информации, входящего в состав микропроцессорной системы управления локомотивом, а интерфейс ETHERNET компьютера через межсекционное соединение подключен к интерфейсу ETHERNET дисплейного модуля, входящего в состав микропроцессорной системы управления локомотивом и соединенного по внутреннему каналу связи с устройством обработки информации микропроцессорной системы управления локомотивом.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На Фиг.1 представлена схема переносного стенда для диагностики микропроцессорной системы управления локомотивом, подключенного к ведущему локомотиву.

На Фиг.2 представлена блок-схема алгоритма диагностики микропроцессорной системы управления локомотивом.

Переносной стенд 1 (фиг.1) для диагностики микропроцессорной системы управления локомотивом (далее по тексту – переносной стенд) содержит подключенные к выходу источника 2 питания компьютер 3 с программным обеспечением, блок 4 проверки входных дискретных каналов, причем блок 4 проверки входных дискретных каналов своими входами подключен к выходам первых групп I контактов контрольных тумблеров 5 и 6, входы первых групп I контактов которых соединены с выходом источника питания 2, выходы блока 4 проверки входных дискретных каналов подключены к входам компьютера 3. Минимальное количество компонентов, входящих в состав переносного стенда 1, позволяет выполнить его в компактном исполнении с минимальными габаритами и весом. Переносной стенд 1 подключен к микропроцессорной системе управления 9 ведущим локомотивом и электрической схеме 12 ведущего локомотива, причем интерфейс CAN 2.0B компьютера 3 через межсекционное соединение 7 подключен к интерфейсу CAN 2.0B устройства 8 обработки информации, входящего в состав микропроцессорной системы управления 9 ведущим локомотивом 10, а интерфейс ETHERNET компьютера 3 через межсекционное соединение 7 подключен к интерфейсу ETHERNET дисплейного модуля 11, входящего в состав микропроцессорной системы управления 9 ведущим локомотивом 10. Дисплейный модуль 11 по внутреннему каналу связи соединен с устройством 8 обработки информации микропроцессорной системы управления 9 ведущим локомотивом 10. Выходы вторых групп II контактов контрольных тумблеров 5 и 6 через межсекционное соединение 7 соответственно подключены к устройству 8 обработки информации микропроцессорной системы управления 9 ведущим локомотивом 10 и электрической схеме 12 ведущего локомотива 10. Вход источника 2 питания через межсекционное соединение 7 подключен к электрической схеме 12 ведущего локомотива 10 и входам вторых групп II контактов контрольных тумблеров 5 и 6.

Переносной стенд работает следующим образом.

Переносной стенд 1 с помощью межсекционного соединения 7 подключают к ведущему локомотиву 10, при этом источник 2 питания получает питание из электрической схемы 12 ведущего локомотива, напряжение (например, равное 110 Вольт), поступающее на вход источника 2 питания, преобразуется в необходимый для работы компьютера 3 уровень напряжения (например, равное 5 Вольт), которое с выхода источника 2 питания подается на входы питания компьютера 3 и блока 4 проверки входных дискретных каналов, а также на входы первых групп I контактов тумблеров 5 и 6.

В соответствии с алгоритмом диагностики (фиг.2) компьютером 3 с помощью установленного программного обеспечения моделируется работа ведомого локомотива, подключенного к ведущему локомотиву 10 по системе многих единиц тяги (СМЕТ). По интерфейсу CAN 2.0B от устройства 8 обработки информации микропроцессорной системы управления 9 ведущим локомотивом 10 на компьютер 3 (фиг.2, блок А алгоритма) поступают команды на установку режима работы ведомого локомотива: прокачка масла, запуск/останов дизеля, тяга, электрический/пневматический тормоз, направление движения, позиция контроллера машиниста и др. В соответствии с полученными компьютером 3 командами программным обеспечением компьютера 3 осуществляется расчет модели (фиг.2, блок В алгоритма) для назначенного режима работы с получением параметров ведомого локомотива, включая параметры (при имитации прокачки масла и запуска дизеля), температурные параметры дизеля и других систем ведомого локомотива, все необходимые параметры электрической передачи ведомого локомотива (в режимах тяги или электрического тормоза), параметры системы электроснабжения состава (при ее наличии), величины давления в топливной, масляной, водяной и воздушной системах ведомого локомотива. Контрольные тумблеры 5 и 6, устанавливаемые в процессе диагностирования поочередно один - во включенное состояние, а другой - в выключенное состояние, имитируют выходами вторых групп II контактов контрольных тумблеров 5 и 6 ориентацию моделируемого ведомого локомотива (фиг.2, блок С алгоритма), для чего сигналы со вторых групп II контактов контрольных тумблеров 5 и 6 передаются через межсекционное соединение 7, которое может быть выполнено в виде кабельной сборки, в электрическую схему 12 ведущего локомотива 10. Например, если контрольный тумблер 5 включен, а контрольный тумблер 6 выключен, в этом случае по сигналу со второй группы II контактов контрольного тумблера 5, поступающего через межсекционное соединение 7 в электрическую схему 12 и на устройство 8 обработки информации микропроцессорной системы управления 9 ведущего локомотива 10, имитируется ориентация моделируемого ведомого локомотива относительно ведущего локомотива 10 задней кабиной вперед, а если контрольный тумблер 5 выключен, а контрольный тумблер 6 включен, то имитируется ориентация моделируемого ведомого локомотива относительно ведущего локомотива 10 задней кабиной назад. По сигналам с первых групп контактов контрольных тумблеров 5 и 6 компьютером 3 формируется (фиг. 2, блок D алгоритма) необходимое положение реверсора (направление движения) имитируемого ведомого локомотива в зависимости от полученного по интерфейсу CAN 2.0B положения реверсора ведущего локомотива 10 от устройства 8 обработки информации микропроцессорной системы управления 9 ведущим локомотивом 10.

Все полученные в результате моделирования параметры моделируемого ведомого локомотива компьютером 3 по интерфейсу ETHERNET (по протоколу UDP, используемом в штатном режиме работы локомотива) через межсекционное соединение 7 передаются (фиг.2, блок Е Алгоритма) в дисплейный модуль 11 микропроцессорной системы управления 9 ведущим локомотивом 10, где отображаются в специализированном кадре параметров ведомого локомотива.

Микропроцессорная система управления 9 ведущим локомотивом 10 при диагностировании работает в режиме реального времени, компьютер 3 совместно с блоком 4 входных дискретных каналов, источником 2 питания и контрольными тумблерами 5, 6, получая данные от микропроцессорной системы управления 9 ведущего локомотива 10 по интерфейсам CAN 2.0В и ETHERNET и сигналы от электрической схемы 12 ведущего локомотива 10, посредством программного обеспечения выполняет описанный алгоритм, результаты которого отображаются на дисплейном модуле 11 микропроцессорной системы управления 9 в кадре параметров моделируемого ведомого локомотива, при этом для оформления протокола диагностирования может быть использован скриншот соответствующего экрана дисплейного модуля 11. Наличие на экране дисплейного модуля 11 параметров моделируемого ведомого локомотива, получаемых от стенда 1, и соответствие их ориентации ведомого локомотива, заданной с помощью контрольных тумблеров 5 и 6, позволит диагностировать микропроцессорную систему управления 9 при работе ведущего локомотива 10 по СМЕТ как исправную.

При диагностировании проверяются интерфейсы CAN 2.0В и ETHERNET микропроцессорной системы управления 9 ведущего локомотива 10, электрическая схема 12 ведущего локомотива 10 и межсекционное соединение 7.

Принятые технические решения обеспечивают возможность проведения оперативной диагностики работы микропроцессорной системы управления для работы локомотивов по системе многих единиц тяги (СМЕТ) без привлечения второго локомотива, мобильность переносного стенда и улучшают его потребительские свойства.

Предлагаемый переносной стенд для диагностики микропроцессорной системы управления локомотивом испытан в условиях Коломенского тепловозостроительного завода при диагностике микропроцессорной системы управления МСУ-ТЭА, установленной на магистральном пассажирском тепловозе ТЭП70БС, и показал хорошие результаты.

Настоящее техническое решение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в сокращении времени проведения диагностики микропроцессорной системы управления локомотивом. Технический результат достигается за счёт того, что переносной стенд оснащен двумя контрольными тумблерами с двумя группами контактов каждый, причем входы контрольных тумблеров подключены к источнику питания, выходы первых групп контрольных тумблеров подключены к дискретным входам блока проверки входных дискретных каналов, а выходы вторых групп контрольных тумблеров выполнены с возможностью подключения через межсекционное соединение к дискретным входам устройства обработки информации микропроцессорной системы управления локомотивом и электрической схеме локомотива, причем интерфейс CAN 2.0B компьютера через межсекционное соединение подключен к интерфейсу CAN 2.0B устройства обработки информации, входящего в состав микропроцессорной системы управления локомотивом, а интерфейс ETHERNET компьютера через межсекционное соединение подключен к интерфейсу ETHERNET дисплейного модуля, входящего в состав микропроцессорной системы управления локомотивом и соединенного по внутреннему каналу связи с устройством обработки информации микропроцессорной системы управления локомотивом. 2 ил.

Переносной стенд для диагностики микропроцессорной системы управления локомотивом, включающий связанные между собой компьютер с программным обеспечением, оснащенный гальванически развязанными каналами программно-аппаратного интерфейса CAN 2.0B и широковещательного сетевого интерфейса ETHERNET, источник питания и блок проверки входных дискретных каналов, отличающийся тем, что переносной стенд оснащен двумя контрольными тумблерами с двумя группами контактов каждый, причем входы контрольных тумблеров подключены к источнику питания, выходы первых групп контрольных тумблеров подключены к дискретным входам блока проверки входных дискретных каналов, а выходы вторых групп контрольных тумблеров выполнены с возможностью подключения через межсекционное соединение к дискретным входам устройства обработки информации микропроцессорной системы управления локомотивом и электрической схеме локомотива, причем интерфейс CAN 2.0B компьютера через межсекционное соединение подключен к интерфейсу CAN 2.0B устройства обработки информации, входящего в состав микропроцессорной системы управления локомотивом, а интерфейс ETHERNET компьютера через межсекционное соединение подключен к интерфейсу ETHERNET дисплейного модуля, входящего в состав микропроцессорной системы управления локомотивом и соединенного по внутреннему каналу связи с устройством обработки информации микропроцессорной системы управления локомотивом.