基于LabVIEW的BCU單板測試與診斷試驗臺的開(kāi)發(fā)

　　一. 引言

　　近年來(lái)高速鐵路迅速發(fā)展，高速列車(chē)運行的安全性備受人們的關(guān)注，因此高速列車(chē)制動(dòng)系統的可靠性顯得更為重要。制動(dòng)控制單元是高速動(dòng)車(chē)組制動(dòng)控制系統的核心部件，擔負著(zhù)制動(dòng)力計算，電空聯(lián)合制動(dòng)演算控制、防滑控制、空壓機控制、通信、監控以及故障處理等任務(wù)。目前對BCU的檢測集中于BCU設備整體功能檢測，一旦設備存在故障，無(wú)法定位故障電路位置，最終可能導致整個(gè)設備損壞、增加維修成本等后果。因此研制開(kāi)發(fā)高集成度、自動(dòng)化智能化單板故障測試系統，用于大批量生產(chǎn)產(chǎn)品的出廠(chǎng)檢測和維護維修，并應用電路板故障診斷技術(shù)對BCU制動(dòng)控制單元進(jìn)行單板測試及故障電路定位有重要的現實(shí)意義。

　　針對BCU大容量的數據采集工作，以及鐵路高可靠性的測試需求，采用傳統基于分立測量與數據處理設備的將受到數據傳輸速率、設備占地面積以及測試環(huán)境等條件的制約。本試驗臺采用NI公司基于PXI總線(xiàn)的數據采集系統，通過(guò)PXI嵌入式控制器配合數據采集板卡，通過(guò)軟件控制靈活的對各數據采集板卡進(jìn)行功能配置，最大程度實(shí)現硬件的復用，極大地簡(jiǎn)化了系統結構，并提升數據傳輸速度，整個(gè)測試系統相對于整機測試系統具有更高的數據吞吐量和測試速率。

　　二. BCU單板檢測系統的設計背景和開(kāi)發(fā)理念

　　制動(dòng)控制單元包括CPU板、接口板、防滑板、電源板和通信板五塊電路板。圖1是BCU的工作原理結構圖，通過(guò)司機控制器、列車(chē)傳感器和列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )等傳輸的數據信息和指令信息，BCU進(jìn)行復雜的制動(dòng)計算和防滑計算，輸出列車(chē)當前需要的制動(dòng)力，并驅動(dòng)中繼閥和防滑閥，控制制動(dòng)風(fēng)缸完成列車(chē)制動(dòng)?！　?/p>

 

　　單板測試試驗臺根據人機交互界面輸入信息，模擬傳感器和列車(chē)網(wǎng)絡(luò )傳輸的數據，模擬制動(dòng)過(guò)程，經(jīng)過(guò)運算后與數據采集系統檢測到的數據進(jìn)行比對，驗證BCU各單板工作狀態(tài)。主要包括三個(gè)方面的任務(wù)：首先是根據主控制器PXI-810的控制指令，數據輸出板卡輸出模擬量、數字量、PWM等信號至BCU各電路板，提供電路板工作的原始激勵型號;其次是進(jìn)行模擬運算，計算當前狀況下BCU單板各路信號的輸出值;最后還要對BCU單板輸出進(jìn)行高精度的采集，完成數據的比對、判別和存儲。

　　系統設計主要遵循以下幾個(gè)方面理念：

　　1. 充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢，采用軟件配置代替硬件資源，對數據采集板卡硬件資源達到資源利用最大化;
　　2. 整體規劃單板測試試驗臺軟硬件資源配置，將測試測試內容劃分為導通測試、特性測試、電壓測量、模擬量輸出回路測試、PWM頻率/脈寬測試等10大類(lèi)17個(gè)測試項，對不同電路板相同測試項目可合并為一組進(jìn)行測試，以便硬件資源的重用和測試速度的加快;
　　3. 測試實(shí)現自動(dòng)測試和手動(dòng)測試，有條件的最大程度的向用戶(hù)開(kāi)放底層硬件控制權，方便二次開(kāi)發(fā);
　　4. 利用NI公司提供的基于Intel酷睿雙核處理器T9400的高性能處理器主板，實(shí)現多線(xiàn)程操作，加快測試速率;
　　5. 測試智能化，系統支持測試數據保存打印，測試報告自動(dòng)生成等輔助功能;
　　6. 采用觸摸屏作為人機界面，界面豐富友好。

　　三. BCU單板測試系統的整體設計

　　在組建BCU自動(dòng)測試系統時(shí)，必須考慮硬件平臺的通用性與擴展性。整個(gè)平臺能適應被測設備本身狀態(tài)的變化，同時(shí)在現有硬件資源的基礎上具有較強的擴展升級能力，并滿(mǎn)足系統的小型化需求。本系統采用內嵌式控制方式以及3U的PXI模塊，數據采集單元、信號模擬單元均基于PXI總線(xiàn)，并在PXI機箱內實(shí)現，這是整個(gè)自動(dòng)測試系統的核心。