基于LabVIEW的BCU單板測試與診斷試驗臺的開發(fā)

　　一. 引言

　　近年來高速鐵路迅速發(fā)展，高速列車運行的安全性備受人們的關(guān)注，因此高速列車制動系統(tǒng)的可靠性顯得更為重要。制動控制單元是高速動車組制動控制系統(tǒng)的核心部件，擔負著制動力計算，電空聯(lián)合制動演算控制、防滑控制、空壓機控制、通信、監(jiān)控以及故障處理等任務(wù)。目前對BCU的檢測集中于BCU設(shè)備整體功能檢測，一旦設(shè)備存在故障，無法定位故障電路位置，最終可能導(dǎo)致整個設(shè)備損壞、增加維修成本等后果。因此研制開發(fā)高集成度、自動化智能化單板故障測試系統(tǒng)，用于大批量生產(chǎn)產(chǎn)品的出廠檢測和維護維修，并應(yīng)用電路板故障診斷技術(shù)對BCU制動控制單元進行單板測試及故障電路定位有重要的現(xiàn)實意義。

　　針對BCU大容量的數(shù)據(jù)采集工作，以及鐵路高可靠性的測試需求，采用傳統(tǒng)基于分立測量與數(shù)據(jù)處理設(shè)備的將受到數(shù)據(jù)傳輸速率、設(shè)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總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過PXI嵌入式控制器配合數(shù)據(jù)采集板卡，通過軟件控制靈活的對各數(shù)據(jù)采集板卡進行功能配置，最大程度實現(xiàn)硬件的復(fù)用，極大地簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并提升數(shù)據(jù)傳輸速度，整個測試系統(tǒng)相對于整機測試系統(tǒng)具有更高的數(shù)據(jù)吞吐量和測試速率。

　　二. BCU單板檢測系統(tǒng)的設(shè)計背景和開發(fā)理念

　　制動控制單元包括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(jié)構(gòu)圖，通過司機控制器、列車傳感器和列車通信網(wǎng)絡(luò)等傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息和指令信息，BCU進行復(fù)雜的制動計算和防滑計算，輸出列車當前需要的制動力，并驅(qū)動中繼閥和防滑閥，控制制動風缸完成列車制動?！　?/p>

 

　　單板測試試驗臺根據(jù)人機交互界面輸入信息，模擬傳感器和列車網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，模擬制動過程，經(jīng)過運算后與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)進行比對，驗證BCU各單板工作狀態(tài)。主要包括三個方面的任務(wù)：首先是根據(jù)主控制器PXI-810的控制指令，數(shù)據(jù)輸出板卡輸出模擬量、數(shù)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單板輸出進行高精度的采集，完成數(shù)據(jù)的比對、判別和存儲。

　　系統(tǒng)設(shè)計主要遵循以下幾個方面理念：

　　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(shù)據(jù)采集板卡硬件資源達到資源利用最大化;
　　2. 整體規(guī)劃單板測試試驗臺軟硬件資源配置，將測試測試內(nèi)容劃分為導(dǎo)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17個測試項，對不同電路板相同測試項目可合并為一組進行測試，以便硬件資源的重用和測試速度的加快;
　　3. 測試實現(xiàn)自動測試和手動測試，有條件的最大程度的向用戶開放底層硬件控制權(quán)，方便二次開發(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，實現(xiàn)多線程操作，加快測試速率;
　　5. 測試智能化，系統(tǒng)支持測試數(shù)據(jù)保存打印，測試報告自動生成等輔助功能;
　　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(tǒng)的整體設(shè)計

　　在組建BCU自動測試系統(tǒng)時，必須考慮硬件平臺的通用性與擴展性。整個平臺能適應(yīng)被測設(shè)備本身狀態(tài)的變化，同時在現(xiàn)有硬件資源的基礎(chǔ)上具有較強的擴展升級能力，并滿足系統(tǒng)的小型化需求。本系統(tǒng)采用內(nèi)嵌式控制方式以及3U的PXI模塊，數(shù)據(jù)采集單元、信號模擬單元均基于PXI總線，并在PXI機箱內(nèi)實現(xiàn)，這是整個自動測試系統(tǒng)的核心。