周曼冬

摘 要：隨著經(jīng)濟與社會的快速發(fā)展，地鐵交通近年來在我國實現(xiàn)了較為長足的發(fā)展，而對于地鐵車輛運行的安全來說，電器柜的可靠性在其中發(fā)揮了重要作用，為此本文就地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動測試系統(tǒng)設(shè)計展開了具體研究，希望這一研究能夠為地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜測試提供高效可靠的解決方案。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛控制系統(tǒng)；電氣柜；自動測試

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A

作為具有高效、快捷、節(jié)能以及節(jié)省土地和減少噪聲的交通工具，地鐵本身與我國資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的創(chuàng)建有著較高的契合性，而隨著經(jīng)濟發(fā)展與國內(nèi)地鐵技術(shù)的成熟，我國地鐵交通正處于繁榮的發(fā)展時期。對于地鐵車輛來說，地鐵車輛控制系統(tǒng)本身屬于其正常運行的控制器，而如果這一控制器出現(xiàn)問題，地鐵就很容易出現(xiàn)制動失效、車門位置不匹配等安全性問題，為了避免這一問題出現(xiàn)，本文就地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動測試系統(tǒng)設(shè)計展開具體研究。

1.系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計目標

為了保證本文研究的地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動測試系統(tǒng)較好滿足使用需求，本文為該系統(tǒng)設(shè)計了適應(yīng)地鐵控制系統(tǒng)不同規(guī)格電氣柜的測試任務(wù)、能確定被測電氣柜是否合格、對于不合格的電氣柜需進行故障定位三方面目標。

1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

本文研究的地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動測試系統(tǒng)分為系統(tǒng)層、管理層和測試層，而為了保證被測電氣柜的故障的較好確定，系統(tǒng)層需要負責被測電氣柜的設(shè)計清單分析，測試層負責具體測試與相應(yīng)數(shù)據(jù)采集，而系統(tǒng)層進行采集結(jié)果與期望輸出結(jié)果的對比，表1對系統(tǒng)層、管理層和測試層的設(shè)備與功能進行了詳細表述，而圖1對系統(tǒng)的整體設(shè)計方案進行了直觀展示。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計

為了較好地完成本文就地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動測試系統(tǒng)設(shè)計展開的研究，我們需要明確這一系統(tǒng)的硬件設(shè)計，本文將這一硬件設(shè)計分為系統(tǒng)通信設(shè)計、系統(tǒng)測試電源管理設(shè)計、采集輸出板卡設(shè)計、電氣采集控制箱設(shè)計底板設(shè)計、通信控制板卡設(shè)計、電源管理板卡設(shè)計6個部分。

2.1 系統(tǒng)通信設(shè)計

對于本文研究的地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動測試系統(tǒng)的通信方案設(shè)計來說，系統(tǒng)層和管理層的通信方式、管理層和測試層的通信方式是這一設(shè)計的主要內(nèi)容。在系統(tǒng)層和管理層的通信方式設(shè)計中，選擇了組建通信總線的設(shè)計方法，這一設(shè)計方法能夠較好地滿足系統(tǒng)層和管理層通信頻率高、數(shù)據(jù)大以及較高通信質(zhì)量要求的需求；而在管理層和測試層的通信方式設(shè)計中，則選擇了RS485用于兩層次之間的通信，之所以選擇RS485，主要是因為其具備較為優(yōu)秀的抗干擾能力與可靠性。

2.2 系統(tǒng)測試電源管理設(shè)計

在系統(tǒng)測試電源管理方案設(shè)計中，本文確定了使用DC24V進行地線導(dǎo)通測試、進線端導(dǎo)通測試、普通點導(dǎo)通測試的設(shè)計，而在邏輯功能測試的測試電源選擇中，則為其準備了視被測電氣柜工作電壓而定的設(shè)計。

2.3 采集輸出板卡設(shè)計

在本文研究的采集輸出板卡設(shè)計中，本文選擇了MSP430系統(tǒng)單片機作為主控芯片，這一單片機本身具備體積小、功耗低、開發(fā)簡易、易于擴展等優(yōu)點，能夠較好地滿足本文研究系統(tǒng)的功能需求。在完成芯片的選擇中，我們還需要展開采集輸出板卡、采集輸出板卡最小系統(tǒng)、采集輸出板卡端口復(fù)用電路、釆集輸出板卡地址識別電路等內(nèi)容的設(shè)計，介于篇幅原因本文只對采集輸出板卡整體設(shè)計進行簡單描述。在采集輸出板卡整體設(shè)計中，本文選擇了MSP430F149的單板控制系統(tǒng)，通過將這一系統(tǒng)與測試電壓輸出和采集回路、地址識別電路、RS485通信電路、電源轉(zhuǎn)換電路的連接，我們就能夠完成這一部分的簡單設(shè)計。

2.4 電氣采集控制箱設(shè)計底板設(shè)計

在電氣采集控制箱設(shè)計底板設(shè)計中，為了較好地實現(xiàn)10塊采集輸出板卡和1塊通信控制板卡的控制，本文為其設(shè)計了一種11卡槽的底板，而將這一底板與板卡的通信與電源進行聯(lián)系，我們就完成了這一部分內(nèi)容的設(shè)計。

2.5 通信控制板卡的設(shè)計

在本文研究系統(tǒng)的通信控制板卡的設(shè)計中，這一設(shè)計需要實現(xiàn)通信轉(zhuǎn)發(fā)與箱體的測試電源進行管理，而為了實現(xiàn)這一目標本文選擇了TMS320LF2407這一面向控制領(lǐng)域的特殊芯片，而通過這一芯片具備的強大存儲空間、較低功耗、較高執(zhí)行速度、可擴展的外部存儲器、先進的總線結(jié)構(gòu)，這一通信控制板卡的設(shè)計就將實現(xiàn)更好地展開。對于通信控制板卡這一環(huán)節(jié)的設(shè)計來說，在確定主控芯片后，其本身還包括著通信控制板卡整體設(shè)計、最小系統(tǒng)設(shè)計、串行口通信電路設(shè)計、CAN總線通信電路設(shè)計等內(nèi)容，介于篇幅原因本文只對通信控制板卡整體設(shè)計進行簡單論述。在具體的通信控制板卡整體設(shè)計中，這一設(shè)計需要基于TMS320LF2407單板控制系統(tǒng)展開，而通過這一系統(tǒng)進行電源轉(zhuǎn)換電路、CAN通信電路、RS485通信電路、地址識別電路、110V/24V測試電源通斷管理電路的控制就是這一設(shè)計的基本思路。

2.6 電源管理板卡的設(shè)計

在本文研究系統(tǒng)的電源管理板卡的設(shè)計中，這一設(shè)計仍舊需要以TMS320LF2407芯片為根本展開。在這一電源管理板卡的整體設(shè)計中，其本身與通信控制板卡總體設(shè)計相似，而測試電源檢測電路的設(shè)計是這一設(shè)計的中心環(huán)節(jié)。在測試電源檢測電路設(shè)計中，這一設(shè)計主要包括正常測試電壓范圍確定、電壓測量方法、測試電壓檢測的電路設(shè)計、檢測原理、比較器芯片、確定分壓電阻等內(nèi)容，這其中本文確定了DC23V到DC25V之間的正常測試電壓范圍。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)工作流程

在系統(tǒng)軟件的工作流程設(shè)計中，本文確定了上電初始化、確定測試指令、發(fā)送控制指令、根據(jù)指令輸送測試電源、解析并轉(zhuǎn)發(fā)控制指令、根據(jù)指令輸入測試電壓、釆集測試響應(yīng)、上傳釆集結(jié)果、分析采集結(jié)果并確認故障、發(fā)送結(jié)束指令這一具體的工作流程。

3.2 系統(tǒng)通信協(xié)議制定

在系統(tǒng)通信協(xié)議制定中，本文確定了8個字節(jié)為一傾指令信息的通信格式，這一通信格式包含頓頭、通信類型、通信設(shè)備的ID、通信校驗字節(jié)以及頓尾等內(nèi)容。而在系統(tǒng)通信流程設(shè)計中，筆者確定了系統(tǒng)自檢、測試類型下達、測試節(jié)點上電信息下達、真值表下達、測試前自檢指令下達、閉合指令下達、閉合查詢指令下達、測試結(jié)果查詢指令下達、停止指令下達、故障停止指令下達的測試流程。

3.3 系統(tǒng)層設(shè)備程序設(shè)計

在系統(tǒng)層設(shè)備程序設(shè)中，本文確定了上位機應(yīng)用軟件負責系統(tǒng)管理、界面開發(fā)、邏輯處理模塊、邏輯測試、通信模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊的軟件功能。

結(jié)論

在本文就地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動測試系統(tǒng)設(shè)計展開的研究中，筆者簡單論述了這一系統(tǒng)總體設(shè)計、硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計，雖然軟件設(shè)計部分受限于篇幅原因內(nèi)容有限，但還是希望本文研究能夠為相關(guān)業(yè)界人士帶來一定啟發(fā)。

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