地鐵車輛控制系統電氣柜自動測試系統設計

張布平

摘要：近年來，隨著經濟社會的快速發展，地鐵交通在中國取得了長足的發展。為了地鐵車輛的安全，電氣柜的可靠性在這方面發揮了重要作用。本文通過對控制柜電氣柜自動測試系統的設計進行了詳細研究，希望能為地鐵車輛控制系統的電氣柜測試提供一種高效可靠的解決方案。

關鍵詞：地鐵車輛控制系統；電氣柜；自動測試

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

1、系統總體設計

1.1系統總體設計目標

為了保證本文所研究的地鐵車輛控制系統的自動測試系統滿足使用要求，本文設計了系統以滿足不同規格的電控柜的測試任務，以確定經過測試的電氣柜是否合格，電氣柜需要定位故障定位的三個方面。

1.2系統總體設計方案

本文研究的地鐵車輛控制系統電動汽車控制系統自動測試系統分為系統層，管理層和測試層。為了確保更好地確定被測電柜的故障，系統層需要負責分析被測電柜的設計清單，測試層負責具體測試和相應的數據采集，系統層將采集結果與預期輸出進行比較。

2、系統硬件設計

為了完成對地鐵車輛控制系統控制柜自動測試系統設計的研究，需要明確該系統的硬件設計。本文將該硬件設計分為系統通信設計，系統測試電源管理設計和采集，輸出電路板設計，電氣采集控制箱設計背板設計，通信控制板設計，電源管理電路板設計6部分。

2.1系統通信設計

針對本文研究的地鐵車輛控制系統控制系統自動測試系統通信方案的設計，系統層與管理層的通信方式，管理層與測試層的通信方式是這種設計的主要內容。在系統層和管理層之間的通信設計中，選擇了建立通信總線的設計方法。該設計方法能更好地滿足系統層和管理層對通信頻率高、數據量大，通信質量要求高的要求。在管理層和測試層之間的通信設計中，選擇RS485用于兩層之間的通信，選擇RS485是因為它具有優越的抗干擾能力和可靠性。

2.2系統測試電源管理設計

在系統測試電源管理方案的設計中，確定了用于接地連續性測試，線端連續性測試和點對點傳導測試的DC24V的設計。在邏輯功能測試的測試電源選擇中，準備一個取決于被測電柜的工作電壓的設計。

2.3采集輸出板卡設計

在本文研究的采集和輸出板卡的設計中，選擇MSP430系統MCU作為主控芯片。該MCU具有體積小、功耗低、開發簡單、擴展容易等優點，可以更好地滿足本文的研究體系功能要求，在完成芯片的選擇時，還需要開發輸出輸出板的設計，采集和輸出板的最小系統，采集和輸出板端口的復用電路以及輸出卡的識別電路地址等。只提供采集輸出板總體設計的簡要說明。在采集和輸出卡的總體設計中，本文選擇了MSP430F149單板控制系統，通過將本系統與測試電壓輸出采集電路，地址識別電路，RS485通信電路和電源轉換電路連接，即可完成該部分的簡單設計。

2.4電氣采集控制箱設計底板設計

在電氣采集控制箱設計樓的設計中，為了更好地實現對10個采集輸出板和1個通訊控制板卡的控制，本文設計了一個11個卡槽的機箱、電源，我們已經完成了這部分內容的設計。

2.5通信控制板卡的設計

在本文研究系統的通信控制板的設計中，該設計需要實現對通信轉發的管理和機箱的測試電源。為實現這一目標，本文選擇特殊芯片TMS320LF2407作為控制領域，并通過該芯片強大的存儲空間、更低的功耗、更高的執行速度，可擴展的外部存儲器以及先進的總線架構，將允許該通信控制板的設計以更好地實施。對于通信控制板卡的設計，在確定主控芯片后，還包括通信控制板的總體設計，最小系統設計、串口通信電路設計、CAN總線通信電路設計。本文僅簡要討論通信控制板的總體設計，在特定通信控制板的總體設計中，此設計需要基于TMS320LF2407單板控制系統。通過該系統，電源轉換電路、CAN通信電路、RS485通信電路、地址識別電路、110V/24V測試電源的開關管理電路控制是本設計的基本思路。

2.6電源管理板卡的設計

在本文研究系統電源管理板的設計中，該設計仍需要基于TMS320LF2407芯片開發。在該電源管理板的整體設計中，它與通信控制板的整體設計相似，并且測試電源檢測電路的設計是該設計的核心部分。在測試電源檢測電路設計中，該設計主要包括正常測試電壓范圍的確定，電壓測量方法，測試電壓檢測電路設計，檢測原理，比較器芯片以及分壓電阻的確定等，DC23VDC25V之間的正常測試電壓范圍。

3、系統軟件設計

3.1系統工作流程

在系統軟件的工作流程設計中，本文確定上電初始化、確定測試指令、發送控制指令、按照指令下發測試電源、解析并轉發控制指令、輸入相應的測試電壓根據說明收集測試響應并上傳設置說明。結果，采集結果分析和故障確認，發送最終指令以完成此特定工作流程。

3.2系統通信協議制定

為了制定電氣柜自動測試系統的通信協議，此處選擇的通信格式是基于8個字節。該通信格式的主要內容包括通信類型、設備ID、幀頭結尾和通信校驗字節等，通信流程的設計需要根據系統工作流程和通信協議進行規劃。首先，系統自檢流程，然后發布具體的通信測試類型，通信過程中每幀的第一個字節用作幀頭。在該部分中，與由不同級別的設備發起的通信相對應的報頭都是不同的。因此，要區分和設置系統不同結構層的幀頭。通訊協議格式的設置除了設置通訊頭之外，還包括：設備地址、通訊類型、通訊內容、驗證結果信息、通訊幀結束設置，通信流程的設計需要根據管理層，系統層和測試層進行不同的設計。管理層主要關注電源管理板和通信控制板的設計。系統層主要為上位機設計、測試層主要用于邏輯收集。輸出板設計、測試流程包括系統自檢、測試類型釋放、測試節點上電信息釋放、真值表釋放、自檢命令釋放、關閉命令釋放等。

3.3系統層設備程序設計

在系統層設備程序設中，本文確定了上位機應用軟件負責系統管理、界面開發、邏輯處理模塊、邏輯測試、通信模塊、數據庫管理模塊的軟件功能。

4、結語

綜上所述，在本文就地鐵車輛控制系統電氣柜自動測試系統設計展開的研究中，筆者簡單論述了這一系統總體設計、硬件設計以及軟件設計，雖然軟件設計部分受限于篇幅原因內容有限，但還是希望本文研究能夠為相關業界人士帶來一定啟發。

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