基于LabVIEW 的MON 單元自動測試系統的開發

株洲中車時代電氣股份有限公司 劉 兵 李啟樂 武松劍 蔣 飛

隨著動車檢修業務的迅速擴大，原有MON單元檢修測試模式難以支撐未來的檢修業務需求，開發MON單元自動化測試設備，成為解決問題的突破口。

根據MON單元功能測試需求，本文以虛擬儀器為開發平臺，從系統框架、硬件和軟件設計三部分對該系統進行詳細的闡述，并通過實際測試應用，驗證了系統的可行性。

1.系統結構及原理

列車信息控制裝置可以簡單的被理解為整個動車組的大腦和神經系統，它擔負著整個動車組信息的收集、傳輸和整理分析工作，并通過顯示系統輔助司機駕駛和向乘務員、旅客提供各種相關信息，主要由中央裝置、終端裝置、監控顯示器、顯示控制裝置等裝置組成。

自動化測試系統實現了MON單元的功能測試。測試時從被試品插頭輸入信號，通過開關卡路由，以及PXI、示波器對信號進行采集處理，由工控機進行自動化測試分析，并實時顯示、存儲和打印測試結果。測試系統的整體結構如圖1所示。

圖1 測試系統結構圖

網絡通訊設備主要包括N5770A直流電源、DH1765電源、波形發生器、萬用表、串口服務器、PXI系統等。

工業計算機作為整個系統的控制核心，通過定制的全自動化軟件系統，可以對試驗過程進行自動控制和測試，通過以太網通訊獲得程控數字萬用表的測量值、控制N5770A的輸出電壓、控制波形發生器、控制電源DH1765的輸出、來與串口服務器進行數據交互等，通過PCI總線與PXI系統進行數據交互。

2.系統硬件設計

測試臺總體分為中間操作臺和兩邊被試品放置臺。中間的操作臺采用琴式操作臺，兩邊被試品放置臺采用型材架形式。

整個的面板布局見圖2所示。

圖2 測試臺布置圖

2.1 PXI系統

根據實際需求信號點位分析，PXI系統配置如下表1所示。

表1 PXI系統配置表

2.2 AC220V供電系統

測試臺通過連接器方式從外部引入AC220V電源，通過低壓柜面板上的按鈕，能控制輸入電源，在分配給各個儀器和設備。這樣，可以通過測試臺上的急停開關，對整個系統進行緊急停機。其電路圖如圖4所示。

圖3 AC220V電源系統圖

圖4 試驗臺串口及HDLC口分配原理圖

2.3 數字輸入信號實現

試驗過程中，需要試驗臺對外輸出DC110V(共陰極)或DC24V(共陽極)的數字量信號，該系統采用DC電源+開關卡的方式來實現對外輸出數量信號。

2.4 數字輸出信號采集

由于試驗過程中，需要采集終端裝置對外輸出的數字量，該測試臺采用6509+調理板來采集數字量。

圖5 電壓測試原理圖

2.5 串口及HDLC口分配

試驗時，需要進行多路通訊模擬，該試驗臺采用16口串口服務測試系統軟件通過配置界面實現對測試系統進行硬件配置管理與三級權限管理（高級管理員、程序開發員、操作者），能夠顯示儀器儀表各參數值，采用圖形化編程界面，大大提升程序開發效率。器來進行多路RS232數據通訊，原理如圖4所示。

2.6 電壓測試

試驗時，需要對中央和終端裝置的面板上的電壓進行測試，試驗臺采用繼電器分路切換的方式來實現對電壓的多路測試，原理如圖5所示。

3.系統軟件設計

上位機軟件開發使用 NI LabVIEW軟件，以便開發過程中獲取網絡資源及兼容工具包；測試序列配置使用 NI Test-Stand軟件，可減少序列配置過程中頁面的切換操作。

測試系統整體軟件結構圖如圖6所示。

測試系統軟件采用分層體系結構，分為人機交互與數據顯示界面，中間功能組件、數據信息存儲與讀取、硬件設備驅動接口等模塊。

圖6 系統軟件總體結構圖

4.結論

通過MON單元自動化測試系統的開發，實現了一鍵測試（數據的自動采集、試驗結果的自動記錄、打印等功能）。通過實際測試對比，與原來相比測試效率提高了60%以上。通過數據的自動采集及SPC分析，為目前開展的產品全生命周期研究提供寶貴的基礎數據。