牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法及系统与流程

1.本发明主要涉及轨道交通变流器控制系统技术领域，特指一种牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法、系统、介质及设备。


背景技术：

2.牵引变流器控制系统由硬件和软件组成。阿其中硬件主要由控制芯片如dsp、cpu、fpga、电源芯片等组成；软件主要由cpu时序控制软件、dsp实时控制软件等组成。
3.牵引变流器控制系统在上电后，存在启动失败的可能性，其原因如下：
4.1、由于异构控制系统比较复杂，可能存在软件从存储器中加载失败、芯片硬件问题等故障导致的启动失败问题。
5.2、在控制系统的启动过程中需要对总线、板卡的启动状态进行检测而进行的握手、保护门槛配置等操作，存在由于握手、保护门槛配置失败等导致的启动失败问题。
6.如上所述，导致控制系统启动失败故障原因有很多，并且很多是偶发的，比如由于电压过冲导致的程序加载失败等。因此在故障排查过程中，故障很难复现，为故障的定位和解决造成非常大的困难，花费大量的时间和精力。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种快速定位故障的牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法、系统、介质及设备。
8.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
9.一种牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法，包括上电初始化握手阶段的诊断方法，具体为：
10.s01、主控板等待实时控制板启动，如启动成功，进入步骤s02；否则将错误上下文写入打桩结构体；
11.s02、主控板写数据给实时控制板校验，实时控制板将校验结果反馈给主控板；如果校验不正常，将错误上下文写入打桩结构体，且主控板一直写数据，直至校验正常，进入步骤s03；
12.s03、实时控制板写数据给主控板校验，主控板将校验结果反馈给实时控制板；如果校验不正常，将错误上下文写入打桩结构体。
13.作为上述技术方案的进一步改进：
14.还包括设置保护门槛的诊断方法，具体为：
15.s1、判断保护门槛是否读取成功；如读取不成功，则将错误上下文写入打桩结构体，并不设置门槛值；如读取成功，进入步骤s2；
16.s2、判断保护门槛是否设置成功，如设置不成功，则将错误上下文写入打桩结构体。
17.所述打桩结构体存入至铁电存储器。
18.所述铁电存储器的数据采用先进先出数据管理机制进行管理。
19.所述铁电存储器划分为两个区域，分别为控制区和数据区；其中控制区用于管理数据区中的数据，具有两个关键地址：一个地址用于指示下一条诊断结果应该存储的位置，另一个地址用于指示已经存储了多少条数据；数据区用于存储诊断结果的数据。
20.在步骤s01之前，置等待实时控制板启动完成的打桩标志为1；在实时控制板启动成功后，置等待实时控制板启动完成的打桩标志为2。
21.在步骤s02中，在主控板写数据给实时控制板校验之前，置主控板写数据、实时控制板校验的打桩标志为1；在实时控制板校验正常后，置主控板写数据、实时控制板校验的打桩标志为2。
22.在步骤s03中，在实时控制板写数据给主控板校验之前，置实时控制板写数据、主控板校验的打桩标志为1；在主控板校验正常后，置实时控制板写数据、主控板校验的打桩标志为2。
23.在步骤s1之前，置参数文件读取保护门槛值打桩标志为1；在保护门槛读取成功后，置参数文件读取保护门槛值打桩标志为2。
24.在判断保护门槛是否设置成功之前，置设置保护门槛值打桩标志为1；在保护门槛设置成功后，置设置保护门槛值打桩标志为2。
25.本发明还公开了一种牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断系统，包括第一诊断模块，用于执行如上所述的牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法中的上电初始化握手阶段的诊断方法。
26.作为上述技术方案的进一步改进：
27.还包括第二诊断模块，用于执行如上所述的牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法中的上电初始化握手阶段的诊断方法。
28.还包括诊断结果存储管理模块，用于对打桩结构体对应的诊断结果进行存储并进行管理。
29.所述诊断结果存储管理模块为铁电存储器。
30.本发明进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法的步骤。
31.本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法的步骤。
32.与现有技术相比，本发明的优点在于：
33.本发明的牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法、系统、介质及设备，在控制系统出现异常后，通过采用软件打桩和跟踪技术对各执行步骤进行分析诊断，把故障发生时的故障原因，故障时间，故障上下文等信息存储，直接定位故障原因，便于故障分析。
34.本发明采用并行铁电存储器作为诊断数据的存储介质，存储可靠、存储速度快且能提供导出诊断结果的功能接口；采用先进先出(fifo)数据管理机制，对铁电存储器中的数据进行管理，保证长期存储。
附图说明
35.图1为本发明中变流器异构控制系统的方框结构图。
36.图2为本发明中软件诊断框架示意图。
37.图3为本发明中握手诊断方法在实施例的流程图。
38.图4为本发明中保护门槛诊断方法在实施例的流程图。
39.图5为本发明中诊断结果存储管理流程图。
具体实施方式
40.以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
41.如图1所示，本发明具体应用于轨道交通牵引变流器控制系统中，其中控制系统采用异构控制系统，具体包括主控板、实时控制板和故障保护板，主控板通过总线与实时控制板和故障保护板进行数据交互，各板对应的功能说明如下：主控板负责管理总线通讯，包括与实时控制板的握手、设置故障保护板的保护门槛值；实时控制板完成实时控制功能；故障保护板接收主控板设置的保护门槛，完成故障保护功能；另外还包括通讯接口板，通讯接口板接收外部数据，然后发给主控板，同时接收主控板的数据，并把主控板的数据转发给外部设备。
42.具体地，在上电后，变流器控制系统启动过程如下：
43.(1)实时控制板启动，等待与主控板握手；
44.(2)主控板启动，准备和实时控制板握手；
45.(3)主控板与实时控制板握手完成后，从参数表文件中读取保护参数，给故障保护板设置保护门槛；
46.在上述三个步骤完成后，控制系统完成上电初始化功能，开始执行控制功能。
47.如图3所示，本发明的牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法，包括上电初始化握手阶段的诊断方法和设置保护门槛的诊断方法，其中上电初始化握手阶段的诊断方法具体步骤为：
48.s01、主控板等待实时控制板启动，如启动成功，进入步骤s02；否则将错误上下文写入打桩结构体；
49.s02、主控板写数据给实时控制板校验，实时控制板将校验结果反馈给主控板；如果校验不正常，将错误上下文写入打桩结构体，且主控板一直写数据，直至校验正常，进入步骤s03；
50.s03、实时控制板写数据给主控板校验，主控板将校验结果反馈给实时控制板；如果校验不正常，将错误上下文写入打桩结构体。
51.其中设置保护门槛的诊断方法对应的具体步骤为：
52.s1、判断保护门槛是否读取成功；如读取不成功，则将错误上下文写入打桩结构体，并不设置门槛值；如读取成功，进入步骤s2；
53.s2、判断保护门槛是否设置成功，如设置不成功，则将错误上下文写入打桩结构体。
54.如图2所示，上述诊断方法采用软件打桩技术和软件运行轨迹跟踪技术来实现。即通过系统分析初始化各个阶段可能出现异常的地方，进行打桩，跟踪软件执行过程，然后对
打桩的数据进行分析，如果发现异常，则进行存储。
55.本实施例中，软件打桩时的数据结构体见表1(一条打桩信息包含32个字)
56.表1：打桩信息结构体
57.字序号含义1打桩标志：其值＝1表示开始，2表示结束2步骤3～5时间：年、月、日、时、分、秒6诊断代码7～32环境上下文，包括寄存器地址，用于分析失败的原因
58.其中软件打桩的工作原理如下：
59.(1)按照代码执行的先后顺序，依次填充上述的结构体信息；
60.(2)上电后达到设定时间(比如30秒)后，诊断功能收集打桩信息，根据打桩标志判断各个阶段执行的状态，如果执行其值不等于结束状态，则认为该阶段异常，并将该条打桩信息(32个字)存入到铁电存储器中。
61.根据软件打桩的工作原理，再结合控制系统上电启动过程，描述其工作过程如下：
62.上电初始化的握手阶段，分为3个步骤：
63.a、主控板等待实时控制板启动成功，实时控制板启动成功后会通过总线置标志给主控板；
64.b、步骤a完成后，主控板写数据给实时控制板校验，并将校验结果反馈给主控板；如果校验失败，主控制一直写，直到校验成功；
65.c、步骤b完成后，实时控制板写数据给主控板校验，主控板反馈实时控制板校验结果。
66.根据上述的握手阶段，嵌入打桩后的具体诊断流程如图3所示：
67.1)置等待实时控制板启动完成的打桩标志为1；
68.2)判断实时控制板是否启动完成，如否，将错误上下文写入打桩结构体；如是，置等待实时控制板启动完成的打桩标志为2；
69.3)置主控板写数据，实时控制板校验的打桩标志为1；
70.4)判断实时控制板校验数据是否正常，如否，将错误上下文写入打桩结构体；如是，置主控板写数据，实时控制板校验的打桩标志为2；
71.5)置实时控制板写数据，主控板校验的打桩标志为1；
72.6)判断主控板校验数据是否正常，如否，将错误上下文写入打桩结构体；如是，置实时控制板写数据，主控板校验的打桩标志为2。
73.诊断功能在预定时间达到后，扫描握手打桩信息，如果有异常，则将诊断信息写入诊断存储器中，如图2所示。
74.本实施例中，设置保护门槛的诊断流程为：
75.a、首先从参数表中获取保护门槛；
76.b、给故障保护板设置保护门槛值，故障保护板会把设置的值反馈给主控板，主控板根据设置的门槛值进行校验，直到设置的值与反馈的值保持一致，才认为设置成功。
77.具体地，如图4所示，上述诊断流程嵌入打桩后的完整流程为：
78.1)置参数文件读取保护门槛值打桩标志为1；
79.2)判断保护门槛是否读取成功，如否，将错误上下文写入打桩结构体，并不设置门槛值；如是，则置参数文件读取保护门槛值打桩标志为2；
80.3)置设置保护门槛值打桩标志为1；
81.4)判断保护门槛是否成功，如否，将将错误上下文写入打桩结构体；如是，置设置保护门槛值打桩标志为2。
82.本实施例中，由于诊断数据对故障分析的意义重大，因此要求诊断结果的存储提出了很高的要求：1)能可靠存储。存储介质不能采用常见的norflash和nandflash,原因是操作这些存储器需要文件系统支持，而文件系统是存在异常的可能性的；2)存储速度要非常快，可能存在异常掉电导致的启动异常，需要在瞬间把诊断结果进行存储；3)需要提供导出诊断结果的功能接口。基于以上分析，采用并行铁电存储器作为诊断数据的介质，由于铁电存储器的容量非常有限，一般只有几百k，为了能长期存储，因此需要设计一种专用的存储数据管理方式。具体地，采用先进先出(fifo)数据管理机制，对铁电存储器中的数据进行管理。其中把铁电存储器划分为两个区域，分别为控制区和数据区。其中控制区的目的是用于管理数据区中的数据，其有两个关键地址：一个地址(头指针)用于指示下一条诊断结果应该存储的位置，另一个地址(已用地址指针)用于指示已经存储了多少条数据。数据区存储的数据的基本单位是一条完整的诊断结果，也就是一条数据为一条诊断结果，其操作流程如图5所示。当需要把铁电的数据导出时，通过当前头指针的位置以及已用空间的大小，就可以把已经存储的数据导入到文件中。
83.本发明还公开了一种牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断系统，包括第一诊断模块和第二诊断模块，其中第一诊断模块用于执行如上所述的牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法中的上电初始化握手阶段的诊断方法；第二诊断模块用于执行如上所述的牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法中的上电初始化握手阶段的诊断方法。
84.本实施例中，还包括诊断结果存储管理模块(铁电存储器)，用于对打桩结构体对应的诊断结果进行存储并进行管理，管理方法如方法所述。
85.本发明进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法的步骤。本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的牵引变流器异构控制系统的上电启动失败诊断方法的步骤。
86.本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计
算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
87.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。