本發(fā)明涉及軌道車輛自動門控制系統(tǒng)，尤其是一種智能化的門控器功能自動測試儀及測試方法。
背景技術：
對軌道車輛自動門控器進行主要功能的測試，常用于軌道車輛自動門控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠家、車輛組裝廠家、地鐵運營安全質量部門作運行的質量控制，對自動門控器的生產(chǎn)、安裝調試、故障檢查維修具有重大的現(xiàn)實意義。
現(xiàn)有軌道車輛自動門控器的功能測試，需要安裝在實際車輛或實驗臺架上，由齒帶、電機、門板、開關等門機構配合，人為的進行開、關門等信號的有效輸入，并觀察門控器的執(zhí)行動作和輸出狀態(tài)，從而判斷該門控器主要功能是否正常。該方式受到外部場地、工具、設備、人員等多種因素的限制，無法快速、批量進行測試和判定。并且，現(xiàn)有測試裝置和人員無法滿足在整個測試過程中，對關鍵信號、狀態(tài)、參數(shù)的準確檢測和判斷。此外，整個測試過程中，試驗人員無法及時進行監(jiān)控，因此試驗記錄和報告分析也無法做到標準化。
技術實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種智能化的門控器功能自動測試儀及測試方法。
技術方案：一種智能化的門控器功能自動測試儀，包括控制主機和電機負載，所述電機負載用于為待測門控器的電機驅動控制提供模擬的門系統(tǒng)負載機構，控制主機包括控制模塊、輸入檢測模塊、輸出控制模塊和通信模塊；
輸入檢測模塊用于采集門控器傳輸?shù)臄?shù)字/模擬信號，并對信號進行隔離、轉換及檢測；
輸出控制模塊用于向待測門控器發(fā)出列車線路信號和門系統(tǒng)信號；
所述控制模塊用于控制輸出控制模塊向門控器發(fā)出信號、記錄測試數(shù)據(jù)、并在輸入檢測模塊檢測到故障時報警；
通信模塊用于實現(xiàn)控制模塊與待測門控器、電機負載及外部設備的通信；
進一步的，數(shù)字/模擬信號包括電磁鐵信號、聲光指示信號、電機電流信號、編碼器脈沖信號。
進一步的，電機負載包括電機、減速器和磁粉制動器；所述輸出控制模塊還用于向待測門控器發(fā)出磁粉制動器控制信號；
進一步的，列車線信號包括集控開門信號、集控關門信號和零速信號。
進一步的，門系統(tǒng)信號包括服務按鈕信號、緊急解鎖信號、隔離信號、門地址編碼信號、鎖閉開關信號和門板開關信號。
進一步的，控制主機還包括顯示屏和電源管理模塊，顯示屏用于顯示上電狀態(tài)、開門、關門動作狀態(tài)、通信狀態(tài)、電機的運行狀態(tài)、當前檢測完成進度中的一種或多種；所述電源管理模塊對門控器進行供電控制。
一種使用智能化的門控器功能自動測試儀的智能化的門控器功能自動測試方法，包括如下步驟：控制模塊控制輸入檢測模塊采集門控器傳輸?shù)臄?shù)字/模擬信號、對信號進行隔離、轉換及檢測，并控制輸出控制模塊向門控器發(fā)出列車線路信號和門系統(tǒng)信號，電機負載為待測門控器的電機驅動控制提供模擬的門系統(tǒng)負載；控制模塊記錄測試數(shù)據(jù)并在輸入檢測模塊檢測到故障時報警。
進一步的，控制模塊對輸入檢測模塊采集的信號進行處理和檢測具體包括以下檢測中的一種或多種：上電初始化檢測、聲光狀態(tài)檢測、開門過程檢測、關門過程檢測、門使能功能檢測緊急解鎖功能檢測、門切除功能檢測、服務按鈕功能檢測、模擬列車控制和管理系統(tǒng)的通訊檢測、電機驅動電路狀態(tài)檢測、閉鎖開關故障模擬檢測和門板開關故障模擬檢測。
進一步的，在所述控制模塊檢測到故障時，記錄并存儲故障發(fā)生時的輸入、輸出信號狀態(tài)、電機電流數(shù)據(jù)、列車控制和管理系統(tǒng)的通信狀態(tài)，停止測試，斷開門控器供電，并進行報警。
進一步的，開門過程檢測具體包括如下步驟：
1)調整鎖閉開關、門板開關信號，設定門系統(tǒng)的初始狀態(tài)為關門狀態(tài)；
2)調整門地址設定信號，設定門控器的地址編號；
3)設定磁粉制動器的電流，保持恒定阻力矩；
4)開啟電源控制，控制主機給被測門控器供電，等待門控器初始化自檢完成；
5)控制主機啟動開門指令，集控開門信號、門使能有效輸出；
6)門控器開始開門動作：電磁鐵輸出、聲光指示、電機控制等輸出變化；
7)控制主機一方面檢測上述的輸出變化信號，判斷狀態(tài)是否正確，另一方面，根據(jù)該輸出變化來控制調整鎖閉開關、門板開關信號，適應性的改變門系統(tǒng)狀態(tài)；
8)控制主機檢測編碼器信號，計算電機的轉動狀態(tài)；
9)控制主機檢測門控器通訊信號，判斷實際狀態(tài)是否與門控器上報狀態(tài)一致；
10)控制主機檢測聲光信號，判斷是否與設定邏輯標準一致；
11)等待門控器停止電機轉動，控制主機開始進行各項數(shù)據(jù)判讀。判斷條件和依據(jù)；如有錯誤，視為該次測試出現(xiàn)故障，停止該項測試和后續(xù)測試項目，斷開門控器供電；數(shù)據(jù)符合，正常結束該測試，存儲測試記錄。
有益效果：本發(fā)明采用全面模擬使用工況條件的測試方式，對門控器工作過程中涉及的多個信號進行采集和控制處理，模擬觸發(fā)信號，使門控器進入不同的功能狀態(tài)，監(jiān)測該狀態(tài)下門控器的信號，記錄測試參數(shù)，準確的判斷該狀態(tài)的正確性，達到功能檢測、故障診斷、報警提示，進而分析各項測試結果，對門控器的功能狀態(tài)進行評測，滿足門控器自動進行測試的需求。本發(fā)明整個測試過程，記錄測試故障數(shù)據(jù)，縮短試驗人員操作時間，可對門控器進行專業(yè)化的檢測，達到統(tǒng)一的故障描述和判定，標準化的報告分析。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結構示意及局部結構放大圖；
圖2是本發(fā)明的連接示意圖；
圖3是輸入模塊中的電流檢測電路示意圖；
圖4是輸入模塊中的信號采樣電路示意圖；
圖5是電源管理模塊中的系統(tǒng)電源電路示意圖；
圖6是集控開門動作關聯(lián)信號示意圖；
具體實施方式
下面通過實施例并結合附圖對本技術方案進行詳細說明。
如圖1所示，一種智能化的門控器功能自動測試儀，搭配微處理器控制檢測系統(tǒng)，能夠模擬出整體門系統(tǒng)在不同情況下動作時，門控器各個接口的輸入觸發(fā)信號條件，并對門控器的輸出執(zhí)行信號進行檢測和判斷，從而分析門控器在不同測試項目時的控制流程和動作響應是否正確。
測試儀包括控制主機和電機負載，電機負載用于為待測門控器的電機驅動控制提供模擬的門系統(tǒng)負載機構，電機負載包括電機、減速器和磁粉制動器、聯(lián)軸節(jié)、編碼器；
控制主機采用32位的微處理器作為核心控制系統(tǒng)，整體架構按功能模塊進行搭建，包括控制模塊、輸入檢測模塊、輸出控制模塊、通信模塊、顯示屏和電源管理模塊。
如圖2所示，本發(fā)明的整體測試連接采用3組線束連接門控器、電機負載、控制主機、pc終端，形成一個集檢測控制、數(shù)據(jù)采集、測試記錄、數(shù)據(jù)結果分析、生成標準化報告等多種功能于一體的工業(yè)化自動測試系統(tǒng)。
輸入檢測模塊用于采集門控器傳輸?shù)臄?shù)字/模擬信號，并對信號進行隔離、轉換及檢測；數(shù)字/模擬信號包括電磁鐵信號、聲光指示信號、電機電流信號、編碼器脈沖信號；如圖3所示，電機電流輸入的模擬信號經(jīng)過采樣、隔離、放大，進入控制模塊ad轉換后成為電流數(shù)據(jù)值，作為邏輯判斷的數(shù)據(jù)依據(jù)。如圖4所示，門控器輸出的電磁鐵控制作為開關信號量，經(jīng)過分壓、限流、濾波、隔離措施，將高電壓信號狀態(tài)轉換為低壓數(shù)字信號，進入控制模塊，作為門控器是否吸合電磁鐵的動作判斷依據(jù)。
如圖5所示，電源管理模塊對門控器進行供電控制，電源管理模塊中包括4種直流電源電壓輸出模式：110v、24v、15v、5v。本實施例中直流110v的供電采用開關電源轉為15v、5v電源，電源管理模塊能夠使得本測試儀滿足不同模塊對于電源供電電壓的需要。
輸出控制模塊用于向待測門控器發(fā)出列車線路信號、門系統(tǒng)信號以及磁粉制動器控制信號；其中，列車線信號包括集控開門信號、集控關門信號和零速信號；門系統(tǒng)信號包括服務按鈕信號、緊急解鎖信號、隔離信號、門地址編碼信號、鎖閉開關信號和門板開關信號。輸出控制模塊能夠根據(jù)不同測試項目和動作邏輯進行組合，在不同時序發(fā)出開關量信號。輸出控制模塊采用mosfet功率管作為開關器件，具備防反接、過流保護功能。
控制模塊作為信號處理的核心單元，采用32位armconrtex-m4核的高速處理芯片，用于控制輸出控制模塊向門控器發(fā)出信號、記錄測試數(shù)據(jù)、并在輸入檢測模塊檢測到故障時報警；能夠實現(xiàn)信號處理、邏輯判斷、輸入、輸出控制、通訊控制。該模塊還加載了flash存儲芯片，實現(xiàn)測試記錄高速存儲功能；設有復位電路、時鐘電路、eeprom存儲電路等，其電路結構可采用本領域的常規(guī)設置。
通信模塊用于實現(xiàn)控制模塊與待測門控器、電機負載及外部設備的通信；本實施例中外部設備即pc終端，也可以根據(jù)需要將測試信息傳輸?shù)狡渌嚓P設備上。
通信模塊，用于將控制模塊的數(shù)據(jù)及指令與外部設備交互；通信模塊包括通信接口和無線模塊，所述通信接口用于通過物理線路將控制模塊的數(shù)據(jù)傳輸至外部設備；所述無線模塊用于將控制模塊的數(shù)據(jù)及指令與外部設備無線交互；通信接口為usb接口，usb設備接口可以實現(xiàn)與pc機的簡單連接，快速上傳測試記錄數(shù)據(jù)。所述無線模塊采用藍牙模塊，使用藍牙信號傳輸方式，可以方便的實現(xiàn)與手機等移動終端的互聯(lián)，達到智能網(wǎng)絡化遠程控制的需要。本實施例中采用1路usb設備接口，外接到主機通信接口，可進行數(shù)據(jù)導出和參數(shù)設置；1路rs232接口，與顯示屏連接，作為顯示控制接口；1路rs485接口，連接電流采集單元、通信模塊，進行數(shù)據(jù)采集。并且，本實施例中采用串口藍牙模塊作為從機設備，可與主機組成無線交互路徑，傳輸數(shù)據(jù)或接收指令。
顯示屏為觸摸顯示屏，與控制模塊相連，顯示屏用于顯示上電狀態(tài)、開門、關門動作狀態(tài)、通信狀態(tài)、電機的運行狀態(tài)、當前檢測完成進度中的一種或多種；觸摸顯示屏用于設定試驗參數(shù)并顯示測試項的過程狀態(tài)、測試結果、歷史記錄等。本實施例中使用工業(yè)級的彩色液晶顯示模塊，配備觸摸功能，使用工業(yè)級觸摸顯示屏進行交互，可以快速設定試驗參數(shù)。高亮度的液晶屏可以滿足戶外或強光環(huán)境下清晰可視的操作需要。
如圖6所示，使用上述智能化的門控器功能自動測試儀的智能化的門控器功能自動測試方法包括如下步驟：控制模塊控制輸入檢測模塊采集門控器傳輸?shù)臄?shù)字/模擬信號、對信號進行隔離、轉換及檢測，并控制輸出控制模塊向門控器發(fā)出列車線路信號和門系統(tǒng)信號，電機負載為待測門控器的電機驅動控制提供模擬的門系統(tǒng)負載；控制模塊對輸入檢測模塊采集的信號進行處理和檢測，具體包括以下檢測：上電初始化檢測、聲光狀態(tài)檢測、開門過程檢測、關門過程檢測、門使能(零速信號)功能檢測緊急解鎖功能檢測、門切除(隔離)功能檢測、服務按鈕功能檢測、模擬列車控制和管理系統(tǒng)(tcms)的通訊檢測、電機驅動電路狀態(tài)檢測、閉鎖開關故障模擬檢測和門板開關故障模擬檢測；
控制模塊記錄測試數(shù)據(jù)并在輸入檢測模塊檢測到故障時報警并記錄并存儲故障發(fā)生時的輸入、輸出信號狀態(tài)、電機電流數(shù)據(jù)、列車控制和管理系統(tǒng)(tcms)的通信狀態(tài)，停止測試，斷開門控器供電，并且顯示彈窗進行報警，提示進行記錄存儲或重新進行測試。
在執(zhí)行測試過程結束后，門控器功能自動測試儀的將會保存該次測試相關信息(送檢門控器編號、送檢時間、送檢單位、送檢人員、送檢門控器狀態(tài)情況、用戶名稱、測試項目、每項測試的數(shù)據(jù)或結果等)，執(zhí)行測試過程結束后的時間(包含年、月、日、時、分、秒)，測試完成狀態(tài)(故障狀態(tài)、正常狀態(tài)、停止狀態(tài))等，作為1條記錄存儲在設備flash閃存內(nèi)。保存的記錄，可指定測試時間、門控器編號進行查詢并且分頁顯示詳細的檢測項目和狀態(tài)。
門控器功能自動測試儀與pc終端連接后，記錄數(shù)據(jù)可通過數(shù)據(jù)接口使用專用軟件傳送到電腦終端，在電腦終端的專用軟件中對記錄整理、編輯形成測試報告，包含測試過程中被測門控器出現(xiàn)的故障現(xiàn)象描述、該類故障原因分析和建議、該次測試相關信息。
具體的各項檢測過程可由本領域技術人員采取常規(guī)操作，本實施例中提供了各測試項目的優(yōu)選方案。
其中，本實施例的開門過程檢測具體包括如下步驟：
1)調整鎖閉開關、門板開關信號，設定門系統(tǒng)的初始狀態(tài)為關門狀態(tài)；
2)調整門地址設定信號，設定門控器的地址編號；
3)設定磁粉制動器的電流，保持恒定阻力矩；
4)開啟電源控制，控制主機給被測門控器供電，等待門控器初始化自檢完成；
5)控制主機啟動開門指令，集控開門信號、門使能(零速)有效輸出；
6)門控器開始開門動作：電磁鐵輸出、聲光指示、電機控制等輸出變化；
7)控制主機一方面檢測上述的輸出變化信號，判斷狀態(tài)是否正確，另一方面，根據(jù)該輸出變化來控制調整鎖閉開關、門板開關信號，適應性的改變門系統(tǒng)狀態(tài)；
8)控制主機檢測編碼器信號，計算電機的轉動狀態(tài)；
9)控制主機檢測門控器通訊信號，判斷實際狀態(tài)是否與門控器上報狀態(tài)一致；
10)控制主機檢測聲光信號，判斷是否與設定邏輯標準一致；
11)等待門控器停止電機轉動，控制主機開始進行各項數(shù)據(jù)判讀。判斷條件和依據(jù)如下：
開、關門動作正常的判斷依據(jù)是：
(a)起始輸出狀態(tài)與門控器的通信狀態(tài)一致；
(b)整個過程中電流在限定范圍內(nèi)；
(c)整個過程中脈沖總數(shù)在限定范圍內(nèi)；
(d)整個過程中，開關門指示燈、側門燈、電磁鐵、蜂鳴器輸出狀態(tài)符合動作要求；
(e)整個過程中，通信狀態(tài)穩(wěn)定；
(f)開、關門時間符合要求；
如有錯誤，視為該次測試出現(xiàn)故障，停止該項測試和后續(xù)測試項目，斷開門控器供電；數(shù)據(jù)符合，正常結束該測試，存儲測試記錄。
本實施例在上電初始化檢測中，被測門控器斷電狀態(tài)下，控制主機控制各路輸出信號模擬門系統(tǒng)處于正常關門的狀態(tài)?？刂浦鳈C給被測門控器供電，并在20s內(nèi)實時監(jiān)測電流情況。同期監(jiān)測蜂鳴器輸出、電磁鐵輸出、側門燈輸出、電機編碼器脈沖。通過被測門控器電流情況，可判斷出門控器靜態(tài)上電時的出現(xiàn)的短路和斷路故障。
本實施例在聲光狀態(tài)檢測中，被測門控器正常上電后，控制主機控制緊急解鎖信號輸出有效(斷開狀態(tài))，門控器進行響應，側門燈常亮、單門指示燈閃爍、蜂鳴器長鳴?？刂浦鳈C同期監(jiān)測蜂鳴器輸出、單門指示燈輸出、側門燈輸出、電磁鐵輸出、電機編碼器脈沖、通訊數(shù)據(jù)(發(fā)生緊急解鎖事件)。3秒后，控制主機關閉緊急解鎖信號，門控器進行響應，側門燈滅、單門指示燈滅、蜂鳴器無聲。通過各個信號兩種狀態(tài)下的實際輸出情況對比，可判斷出門控器的各個指示燈和蜂鳴器的輸出電路是否存在故障。
本實施例在聲光狀態(tài)檢測中，被測門控器正常上電后，控制主機控制緊急解鎖信號輸出有效(斷開狀態(tài))，門控器進行響應，側門燈常亮、單門指示燈閃爍、蜂鳴器長鳴。控制主機同期監(jiān)測蜂鳴器輸出、單門指示燈輸出、側門燈輸出、電磁鐵輸出、電機編碼器脈沖、通訊數(shù)據(jù)(發(fā)生緊急解鎖事件)。3秒后，控制主機關閉緊急解鎖信號，門控器進行響應，側門燈滅、單門指示燈滅、蜂鳴器無聲。通過各個信號兩種狀態(tài)下的實際輸出情況對比，可判斷出門控器的各個指示燈和蜂鳴器的輸出電路是否存在故障。
本實施例在模擬列車控制和管理系統(tǒng)(tcms)的通訊檢測中，在被測門控器正常上電前，控制主機控制改變配置地址線信號，被測門控器上電后，門控器進行響應，控制主機通過模擬列車控制和管理系統(tǒng)(tcms)的通訊獲取狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而判斷門控器能否正確識別門地址編號。
本實施例在開門過程檢測中，被測門控器正常上電后，控制主機控制集控開門輸出信號有效(持續(xù)輸出800毫秒后斷開)。門控器進行響應，側門燈、單門指示燈、蜂鳴器、電磁鐵、電機、電機編碼器等信號發(fā)生變化?？刂浦鳈C同期監(jiān)測蜂鳴器輸出、單門指示燈輸出、側門燈輸出、電磁鐵輸出、鎖閉開關、門板開關、電機編碼器脈沖、通訊數(shù)據(jù)(發(fā)生緊急解鎖事件)。3秒后，門控器完成開門過程。通過對以上信號的分析，可判斷出門控器的在開門過程中是否存在故障。
本實施例在關門過程檢測中，被測門控器正常上電后，控制主機控制集控關門輸出信號有效(持續(xù)輸出800毫秒后斷開)。門控器進行響應，側門燈、單門指示燈、蜂鳴器、電磁鐵、電機、電機編碼器等信號發(fā)生變化?？刂浦鳈C同期監(jiān)測蜂鳴器輸出、單門指示燈輸出、側門燈輸出、電磁鐵輸出、鎖閉開關、門板開關、電機編碼器脈沖、通訊數(shù)據(jù)(發(fā)生緊急解鎖事件)。3秒后，門控器完成關門過程。通過對以上信號的分析，可判斷出門控器的在關門過程中是否存在故障。
本實施例在門使能(零速信號)功能檢測中，被測門控器正常上電后，控制主機控制門控器到開門狀態(tài)后，停止零速信號輸出。被測門控器檢測到零速丟失情況，進行關門動作響應?？刂浦鳈C監(jiān)測蜂鳴器輸出、單門指示燈輸出、側門燈輸出、電磁鐵輸出、鎖閉開關、門板開關、電機編碼器脈沖、通訊數(shù)據(jù)(無零速事件)。通過對以上信號的分析，可判斷出門控器的在門使能信號無效后的動作是否存在故障。
本實施例在緊急解鎖功能檢測中，被測門控器正常上電后，控制主機控制緊急解鎖信號輸出有效(斷開狀態(tài))，門控器進行響應，側門燈常亮、單門指示燈閃爍、蜂鳴器長鳴?？刂浦鳈C監(jiān)測電機編碼器脈沖、通訊數(shù)據(jù)(發(fā)生緊急解鎖事件)。隨后，控制主機關閉緊急解鎖信號，門控器進行響應，通訊數(shù)據(jù)(解除緊急解鎖事件)。通過緊急解鎖事件的發(fā)生和解除，可判斷出門控器在進行緊急解鎖功能時是否存在故障。
本實施例在門切除(隔離)功能檢測中，被測門控器正常上電后，控制主機控制隔離信號輸出有效，門控器進行響應，不再響應任何集控開門信號。控制主機監(jiān)測電機編碼器脈沖、通訊數(shù)據(jù)(發(fā)生隔離事件)。隨后，控制主機關閉隔離信號輸出，門控器進行響應，通訊數(shù)據(jù)(解除隔離事件)。通過隔離信號事件的發(fā)生和解除，可判斷出門控器在進行隔離功能時是否存在故障。
本實施例在服務按鈕功能檢測中，被測門控器斷電狀態(tài)下，控制主機控制各路輸出信號模擬門系統(tǒng)處于正常關門的狀態(tài)。被測門控器正常上電后，控制主機控制服務按鈕信號第一次輸出有效(持續(xù)輸出800毫秒后斷開)，門控器進行響應，執(zhí)行開門動作。隨后，控制主機控制服務按鈕信號第二次輸出有效，門控器進行響應，執(zhí)行關門動作?？刂浦鳈C監(jiān)測電機編碼器脈沖、通訊數(shù)據(jù)、開門動作、關門動作。通過兩次服務按鈕信號觸發(fā)正常的開門、關門動作，可判斷出門控器進行服務按鈕功能時是否存在故障。
本實施例在電機驅動電路狀態(tài)檢測中，被測門控器正常上電后，控制主機控制集控開門輸出有效，門控器進行開門響應，控制主機監(jiān)測電機編碼器脈沖、電機電流變化數(shù)據(jù)、通訊數(shù)據(jù)。通過對電機電流變化曲線描繪、最大值分析，以及電機編碼器脈沖數(shù)量測算，可判斷出門控器進行開門動作時，電機驅動電路是否存在故障。
本實施例在閉鎖開關故障模擬檢測中，被測門控器正常上電后，控制主機控制集控開門輸出有效，門控器進行開門響應?？刂浦鳈C此時不進行鎖閉開關正常動作信號的響應模擬，被測門控器將會發(fā)生通訊數(shù)據(jù)(產(chǎn)生電磁鐵故障-sof)變化，可判斷出門控器在閉鎖開關故障發(fā)生時是否存在故障。
本實施例在門板開關故障模擬檢測中，被測門控器正常上電后，控制主機控制門板開關輸出無效，被測門控器進行響應，將會發(fā)生通訊數(shù)據(jù)(產(chǎn)生門故障-fail故障)變化，可判斷出門控器在門板開關故障發(fā)生時是否存在故障。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。