專利名稱：冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及冷藏集裝箱微控制器，特別與冷藏集裝箱微控制器故障診斷系統(tǒng)有關(guān)。
背景技術(shù)：
近年來，集裝箱運(yùn)輸業(yè)做為現(xiàn)代物流的核心產(chǎn)業(yè)，正在日新月異的迅猛發(fā)展。其中冷藏集裝箱儲運(yùn)是一種高利潤、高風(fēng)險的集裝箱儲運(yùn)，它需要高技術(shù)的可靠支持，才能有效地避免高風(fēng)險和獲得高利潤。冷藏集裝箱的控制系統(tǒng)核心采用了先進(jìn)微電腦控制器(簡稱微控制器)技術(shù)，以保證冷藏集裝箱箱內(nèi)儲運(yùn)(貴重)貨物所需要的最佳儲運(yùn)保藏條件。這種微控制器性能良好，但電路板(如CPU板及I/O接口板)的維修難度大，目前世界各國從事冷藏集裝箱儲運(yùn)及管理用戶或航運(yùn)公司都不具備此項(xiàng)維修能力，必須投入很多資金購買大量電路板備件以備更換使用。上述電路板維修難度大最最主要的原因在于難于診斷出故障，及進(jìn)一步給出故障區(qū)域或故障部件，也就使維修工作無從下手和進(jìn)一步展開。實(shí)踐證明，對電路板的故障診斷及給出故障區(qū)域或故障部件，僅靠人工借助現(xiàn)有技術(shù)中的簡單儀器設(shè)備是難以做到的。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)缺陷，提供一種冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)，主要任務(wù)在于提出該系統(tǒng)的硬件組成。上述硬件組成通過配備相應(yīng)的操作軟件等可適于對微控制器進(jìn)行自動測試和故障診斷。
其技術(shù)解決方案是一種冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)配置PLC作為輸入/輸出接口，通過PLC與被測試微控制器中的CPU板和I/O接口板相連。
上述計(jì)算機(jī)，通過其上的5613通訊卡，以Profibus現(xiàn)場總線的方式，與ET200分布式I/O模塊相連；得以控制PLC的I/O模塊的開關(guān)量和模擬量通道，待測微控制器與PLC的I/O模塊的開關(guān)量和模擬量通道相連。
本實(shí)用新型中，由于涉及待測(檢)微控制器需要的信號是實(shí)實(shí)在在的硬件電氣信號，而計(jì)算機(jī)建立的軟件冷箱模型是數(shù)字信號，為了實(shí)現(xiàn)兩者的連接及信號相應(yīng)轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)采用了PLC技術(shù)(可編程序控制器技術(shù))，來作為計(jì)算機(jī)的信號輸入/輸出電路，通過PLC將計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電氣信號，然后與微控制器相連。使該系統(tǒng)的硬件組成能夠適于對微控制器的在線測試。此外，可以以本實(shí)用新型為依托，根據(jù)實(shí)際需要通過配置和建立相應(yīng)軟件庫，能夠?qū)⒗洳丶b箱控制系統(tǒng)維修經(jīng)驗(yàn)、自動監(jiān)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)集成于一體，把目前繁瑣的人工測試、對維修專家專業(yè)智能和經(jīng)驗(yàn)的極高要求，進(jìn)行自動化、軟件化編排擬定，從而大大的提高維修人員的維修能力和效率。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一臺實(shí)際工作中的冷藏集裝箱各部分部件工作關(guān)系原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)原理示意框圖，示出了其主要組成部分及其對應(yīng)關(guān)系。
圖3為向微控制器提供軟件控制的送風(fēng)溫度傳感器(STS)電氣信號原理示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行說明具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型在具體實(shí)施過程中，主要采取了下述技術(shù)方式結(jié)合圖1，系統(tǒng)中微控制器的功能是通過傳感器接受被控制對象(冷箱溫度等)的狀態(tài)信號，然后根據(jù)預(yù)定的程序，對壓縮機(jī)等制冷設(shè)備進(jìn)行控制，以保證冷箱的狀態(tài)符合控制要求。
結(jié)合圖2，為了對一臺從現(xiàn)場冷藏集裝箱拆卸回實(shí)驗(yàn)室的故障微控制器進(jìn)行測試，就必須為微控制器提供模擬的運(yùn)行環(huán)境，圖中表明了如何通過計(jì)算機(jī)軟、硬件結(jié)合，為微控制器提供模擬的靈活方便的冷箱各種工況運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對微控制器性能、故障現(xiàn)象的測試。隨后，可以使用電腦中根據(jù)維修專家專業(yè)經(jīng)驗(yàn)開發(fā)出來的故障診斷專家系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫對故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，給出故障區(qū)域或故障部件的準(zhǔn)確定位和維修指導(dǎo)信息。
1、編寫VB程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的工作流程在手工測試微控制器時要完成的各項(xiàng)工作，都在VB程序中得到了體現(xiàn)。比如，給微控制器接通電源，開始在線測試；自動提取微控制器中的工作參數(shù)、采集的傳感器數(shù)據(jù)、故障信息代碼；仿照實(shí)際冷箱的工作模型，將冷箱分別設(shè)置到制冷、冷藏、加熱、人工化霜狀態(tài)進(jìn)行性能測試；維修報告的自動形成；故障診斷專家系統(tǒng)的調(diào)用；冷箱操縱訓(xùn)練模擬器，都是通過VB程序來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的菜單、工具條，以及FLASH動畫，使得系統(tǒng)界面十分友好，直觀。
2、應(yīng)用PLC(WINAC)技術(shù)建立待測微控制器與VB程序之間的接口在實(shí)驗(yàn)室中，為了實(shí)現(xiàn)對微控制器的在線自動測試，微控制器必須與計(jì)算機(jī)中的冷箱模型相連，微控制器要根據(jù)從冷箱模型獲取的主送風(fēng)溫度(STS)、主回風(fēng)溫度(RTS)、冷凝器壓力傳感器(CPT)、加熱器終止熱繼電器(HTT)、化霜溫度傳感器(DTS)、CPDS、AMB、CPSS、HS、SPT、SRS、RRS、IP-EM、IP-CM、WP、IP-CP等傳感器、保護(hù)開關(guān)的狀態(tài)，按照微控制器程序預(yù)設(shè)的邏輯，發(fā)出控制命令，分別控制制冷壓縮機(jī)(CH)、冷凝器風(fēng)扇馬達(dá)(CF)、蒸發(fā)器高速風(fēng)扇馬達(dá)(EF)、蒸發(fā)器低速風(fēng)扇馬達(dá)(ES)、加熱器(HR)、吸口電磁閥(SSV)、吸口調(diào)制電磁閥(SMV)等，以及指示燈的亮滅。
微控制器需要的信號是實(shí)際的硬件電氣信號，而軟件中的冷箱模型是計(jì)算機(jī)數(shù)字信號，為了實(shí)現(xiàn)兩者的連接，本系統(tǒng)采用了PLC技術(shù)(可編程序控制器技術(shù))，來作為計(jì)算機(jī)的信號輸入/輸出電路，通過PLC將計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電氣信號，然后與微控制器相連。
本實(shí)用新型中，可采用西門子公司基于WINAC軟件PLC技術(shù)，在WINDOWS2000環(huán)境下運(yùn)行的WINAC軟件，能夠在PC(個人計(jì)算機(jī))上模擬PLC的控制功能，執(zhí)行用STEP7語言編制的控制程序，然后通過安裝在PC上的5613通訊卡，以Profibus現(xiàn)場總線的方式，與ET200分布式I/O模塊相連。VB程序使用了WINAC提供的控件，與PLC交換數(shù)據(jù)，控制PLC的I/O模塊的開關(guān)量和模擬量通道。微控制器與PLC的I/O模塊的開關(guān)量和模擬量通道相連。
下面舉例說明向微控制器提供軟件控制的有關(guān)電氣信號的方法，如送風(fēng)溫度傳感器(STS)電氣信號的方法微控制器工作時，外接的送風(fēng)溫度傳感器是一個按負(fù)溫度系數(shù)工作的電阻(25℃時，電阻值為10K)。對微控制器進(jìn)行在線性能測試時，計(jì)算機(jī)軟件冷箱模型應(yīng)該向微控制器提供代表變化溫度值的電氣信號，系統(tǒng)中采用了如下電路來實(shí)現(xiàn)該功能圖3中ECA1和ECA2是微控制器STS輸入電路的接線端子。STS_CHECK是PLC的開關(guān)量輸出(DO)觸點(diǎn)，當(dāng)測試STS輸入電路時，該觸點(diǎn)閉合；STS_ADJ是PLC DO觸點(diǎn)，當(dāng)使用軟件改變STS值時，該觸點(diǎn)閉合；另外有一路PLC模擬量電壓輸出1-10V(AO)連接在圖中與觸點(diǎn)STS_ADJ串聯(lián)的支路，該電壓隨軟件設(shè)定的STS溫度值變化。
當(dāng)觸點(diǎn)STS_ADJ、STS_CHECK、K1均斷開時，微控制器端子ECA1、ECA2之間是10K電阻與100K可變電阻的串聯(lián)，此時，可以手動旋轉(zhuǎn)STS 100K電位器，改變STS的溫度值。
當(dāng)STS_ADJ觸點(diǎn)閉合時，微控制器端子ECA1、ECA2之間是來自PLC模擬量輸出通道的受VB程序冷箱模型控制的STS溫度值。
當(dāng)僅STS_CHECK觸點(diǎn)閉合，微控制器端子ECA1、ECA2之間是固定電阻約10K值，應(yīng)用于檢查STS輸入電路是否正常。
3、可在本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)中建立專家分析判斷系統(tǒng)，該專家分析判斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括對微控制器印刷板電路圖的破譯單元，IC集成塊和各部分電路功能的分析單元，測試點(diǎn)電壓電流關(guān)系曲線單元，故障元信息單元；每一個故障元信息包括序號、故障描述信息、故障元器件信息、故障定位圖型信息及專家診斷信息，其中故障定位圖型信息包括電路板全域圖、故障區(qū)域圖、故障區(qū)域內(nèi)器件與節(jié)點(diǎn)編號。具體地包括諸如控制器的印刷板電路圖、各種常見故障診斷分析樹、各種IC集成電路邏輯圖及用于測試比較的印刷板測試點(diǎn)正常電壓值和V-I曲線。
4、還可在本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)中建有模擬冷藏集裝箱各種正常或故障情形下運(yùn)行狀態(tài)的功能庫。
5、裝備上述各項(xiàng)的本實(shí)用新型可具備的功能和操作將本系統(tǒng)相關(guān)的電氣連接插頭與待測微控制器相連，其后的性能自動測試、故障診斷、結(jié)果打印都可通過WINDOWS桌面的菜單或工具條來進(jìn)行操作和顯示。也可在系統(tǒng)操作臺面上設(shè)置發(fā)光二極管流程圖、數(shù)碼顯示、操作按鍵等等，并使其在CRT界面上有相同的顯示。
需要說明的是，在上述記載內(nèi)容的指導(dǎo)下，普通計(jì)算機(jī)技術(shù)人員及普通電氣技術(shù)人員通過借鑒冷箱控制技術(shù)具體實(shí)際相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)數(shù)據(jù)資料，無需花費(fèi)創(chuàng)造性勞動，就能夠依托本實(shí)用新型，完善其外圍設(shè)備(部件)，編制支持軟件，更好地滿足實(shí)際需要。
權(quán)利要求1.一種冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，其特征在于所述計(jì)算機(jī)配置PLC作為輸入/輸出接口，通過PLC與被測試微控制器中的CPU板和I/O接口板相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)，其特征在于所述計(jì)算機(jī)，通過其上的5613通訊卡，以Profibus現(xiàn)場總線的方式，與ET200分布式I/O模塊相連；得以控制PLC的I/O模塊的開關(guān)量和模擬量通道，待測微控制器與PLC的I/O模塊的開關(guān)量和模擬量通道相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種冷藏集裝箱微控制器故障診斷硬件系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，上述計(jì)算機(jī)配置PLC作為輸入/輸出接口，通過PLC與被測試微控制器中的CPU板和I/O接口板相連。該系統(tǒng)的硬件組成能夠適于對微控制器的在線測試，可以以本實(shí)用新型為依托，根據(jù)實(shí)際需要通過配置和建立相應(yīng)軟件庫，能夠?qū)⒗洳丶b箱控制系統(tǒng)維修經(jīng)驗(yàn)、自動監(jiān)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)集成于一體，把目前繁瑣的人工測試、對維修專家專業(yè)智能和經(jīng)驗(yàn)的極高要求，進(jìn)行自動化、軟件化編排擬定，從而大大的提高維修人員的維修能力和效率。
文檔編號G05B23/02GK2921909SQ20062008601
公開日2007年7月11日 申請日期2006年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月19日
發(fā)明者耿賢春, 薛福玉, 姜維堯, 吳庚申, 龐瑞慶, 劉娟 申請人:青島鑫三利冷箱技術(shù)有限公司