株洲中車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司 劉 兵 李啟樂(lè) 武松劍 蔣 飛

隨著動(dòng)車(chē)檢修業(yè)務(wù)的迅速擴(kuò)大，原有MON單元檢修測(cè)試模式難以支撐未來(lái)的檢修業(yè)務(wù)需求，開(kāi)發(fā)MON單元自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備，成為解決問(wèn)題的突破口。

根據(jù)MON單元功能測(cè)試需求，本文以虛擬儀器為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，從系統(tǒng)框架、硬件和軟件設(shè)計(jì)三部分對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并通過(guò)實(shí)際測(cè)試應(yīng)用，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

列車(chē)信息控制裝置可以簡(jiǎn)單的被理解為整個(gè)動(dòng)車(chē)組的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，它擔(dān)負(fù)著整個(gè)動(dòng)車(chē)組信息的收集、傳輸和整理分析工作，并通過(guò)顯示系統(tǒng)輔助司機(jī)駕駛和向乘務(wù)員、旅客提供各種相關(guān)信息，主要由中央裝置、終端裝置、監(jiān)控顯示器、顯示控制裝置等裝置組成。

自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了MON單元的功能測(cè)試。測(cè)試時(shí)從被試品插頭輸入信號(hào)，通過(guò)開(kāi)關(guān)卡路由，以及PXI、示波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集處理，由工控機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試分析，并實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)和打印測(cè)試結(jié)果。測(cè)試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備主要包括N5770A直流電源、DH1765電源、波形發(fā)生器、萬(wàn)用表、串口服務(wù)器、PXI系統(tǒng)等。

工業(yè)計(jì)算機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，通過(guò)定制的全自動(dòng)化軟件系統(tǒng)，可以對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制和測(cè)試，通過(guò)以太網(wǎng)通訊獲得程控?cái)?shù)字萬(wàn)用表的測(cè)量值、控制N5770A的輸出電壓、控制波形發(fā)生器、控制電源DH1765的輸出、來(lái)與串口服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互等，通過(guò)PCI總線(xiàn)與PXI系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

測(cè)試臺(tái)總體分為中間操作臺(tái)和兩邊被試品放置臺(tái)。中間的操作臺(tái)采用琴式操作臺(tái)，兩邊被試品放置臺(tái)采用型材架形式。

整個(gè)的面板布局見(jiàn)圖2所示。

圖2 測(cè)試臺(tái)布置圖

2.1 PXI系統(tǒng)

根據(jù)實(shí)際需求信號(hào)點(diǎn)位分析，PXI系統(tǒng)配置如下表1所示。

表1 PXI系統(tǒng)配置表

2.2 AC220V供電系統(tǒng)

測(cè)試臺(tái)通過(guò)連接器方式從外部引入AC220V電源，通過(guò)低壓柜面板上的按鈕，能控制輸入電源，在分配給各個(gè)儀器和設(shè)備。這樣，可以通過(guò)測(cè)試臺(tái)上的急停開(kāi)關(guān)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行緊急停機(jī)。其電路圖如圖4所示。

圖3 AC220V電源系統(tǒng)圖

圖4 試驗(yàn)臺(tái)串口及HDLC口分配原理圖

2.3 數(shù)字輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)

試驗(yàn)過(guò)程中，需要試驗(yàn)臺(tái)對(duì)外輸出DC110V(共陰極)或DC24V(共陽(yáng)極)的數(shù)字量信號(hào)，該系統(tǒng)采用DC電源+開(kāi)關(guān)卡的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外輸出數(shù)量信號(hào)。

2.4 數(shù)字輸出信號(hào)采集

由于試驗(yàn)過(guò)程中，需要采集終端裝置對(duì)外輸出的數(shù)字量，該測(cè)試臺(tái)采用6509+調(diào)理板來(lái)采集數(shù)字量。

圖5 電壓測(cè)試原理圖

2.5 串口及HDLC口分配

試驗(yàn)時(shí)，需要進(jìn)行多路通訊模擬，該試驗(yàn)臺(tái)采用16口串口服務(wù)測(cè)試系統(tǒng)軟件通過(guò)配置界面實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行硬件配置管理與三級(jí)權(quán)限管理（高級(jí)管理員、程序開(kāi)發(fā)員、操作者），能夠顯示儀器儀表各參數(shù)值，采用圖形化編程界面，大大提升程序開(kāi)發(fā)效率。器來(lái)進(jìn)行多路RS232數(shù)據(jù)通訊，原理如圖4所示。

2.6 電壓測(cè)試

試驗(yàn)時(shí)，需要對(duì)中央和終端裝置的面板上的電壓進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)臺(tái)采用繼電器分路切換的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的多路測(cè)試，原理如圖5所示。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)使用 NI LabVIEW軟件，以便開(kāi)發(fā)過(guò)程中獲取網(wǎng)絡(luò)資源及兼容工具包；測(cè)試序列配置使用 NI Test-Stand軟件，可減少序列配置過(guò)程中頁(yè)面的切換操作。

測(cè)試系統(tǒng)整體軟件結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

測(cè)試系統(tǒng)軟件采用分層體系結(jié)構(gòu)，分為人機(jī)交互與數(shù)據(jù)顯示界面，中間功能組件、數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)與讀取、硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口等模塊。

圖6 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)圖

4.結(jié)論

通過(guò)MON單元自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了一鍵測(cè)試（數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、試驗(yàn)結(jié)果的自動(dòng)記錄、打印等功能）。通過(guò)實(shí)際測(cè)試對(duì)比，與原來(lái)相比測(cè)試效率提高了60%以上。通過(guò)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集及SPC分析，為目前開(kāi)展的產(chǎn)品全生命周期研究提供寶貴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。