地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動(dòng)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周曼冬

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的快速發(fā)展，地鐵交通近年來在我國實(shí)現(xiàn)了較為長足的發(fā)展，而對于地鐵車輛運(yùn)行的安全來說，電器柜的可靠性在其中發(fā)揮了重要作用，為此本文就地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動(dòng)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開了具體研究，希望這一研究能夠?yàn)榈罔F車輛控制系統(tǒng)電氣柜測試提供高效可靠的解決方案。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛控制系統(tǒng)；電氣柜；自動(dòng)測試

中圖分類號：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作為具有高效、快捷、節(jié)能以及節(jié)省土地和減少噪聲的交通工具，地鐵本身與我國資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的創(chuàng)建有著較高的契合性，而隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國內(nèi)地鐵技術(shù)的成熟，我國地鐵交通正處于繁榮的發(fā)展時(shí)期。對于地鐵車輛來說，地鐵車輛控制系統(tǒng)本身屬于其正常運(yùn)行的控制器，而如果這一控制器出現(xiàn)問題，地鐵就很容易出現(xiàn)制動(dòng)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(xiàn)，本文就地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動(dòng)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開具體研究。

1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)

為了保證本文研究的地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動(dòng)測試系統(tǒng)較好滿足使用需求，本文為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了適應(yīng)地鐵控制系統(tǒng)不同規(guī)格電氣柜的測試任務(wù)、能確定被測電氣柜是否合格、對于不合格的電氣柜需進(jìn)行故障定位三方面目標(biāo)。

1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

本文研究的地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動(dòng)測試系統(tǒng)分為系統(tǒng)層、管理層和測試層，而為了保證被測電氣柜的故障的較好確定，系統(tǒng)層需要負(fù)責(zé)被測電氣柜的設(shè)計(jì)清單分析，測試層負(fù)責(zé)具體測試與相應(yīng)數(shù)據(jù)采集，而系統(tǒng)層進(jìn)行采集結(jié)果與期望輸出結(jié)果的對比，表1對系統(tǒng)層、管理層和測試層的設(shè)備與功能進(jìn)行了詳細(xì)表述，而圖1對系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了直觀展示。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為了較好地完成本文就地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動(dòng)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開的研究，我們需要明確這一系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，本文將這一硬件設(shè)計(jì)分為系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)、系統(tǒng)測試電源管理設(shè)計(jì)、采集輸出板卡設(shè)計(jì)、電氣采集控制箱設(shè)計(jì)底板設(shè)計(jì)、通信控制板卡設(shè)計(jì)、電源管理板卡設(shè)計(jì)6個(gè)部分。

2.1 系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)

對于本文研究的地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動(dòng)測試系統(tǒng)的通信方案設(shè)計(jì)來說，系統(tǒng)層和管理層的通信方式、管理層和測試層的通信方式是這一設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。在系統(tǒng)層和管理層的通信方式設(shè)計(jì)中，選擇了組建通信總線的設(shè)計(jì)方法，這一設(shè)計(jì)方法能夠較好地滿足系統(tǒng)層和管理層通信頻率高、數(shù)據(jù)大以及較高通信質(zhì)量要求的需求；而在管理層和測試層的通信方式設(shè)計(jì)中，則選擇了RS485用于兩層次之間的通信，之所以選擇RS485，主要是因?yàn)槠渚邆漭^為優(yōu)秀的抗干擾能力與可靠性。

2.2 系統(tǒng)測試電源管理設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)測試電源管理方案設(shè)計(jì)中，本文確定了使用DC24V進(jìn)行地線導(dǎo)通測試、進(jìn)線端導(dǎo)通測試、普通點(diǎn)導(dǎo)通測試的設(shè)計(jì)，而在邏輯功能測試的測試電源選擇中，則為其準(zhǔn)備了視被測電氣柜工作電壓而定的設(shè)計(jì)。

2.3 采集輸出板卡設(shè)計(jì)

在本文研究的采集輸出板卡設(shè)計(jì)中，本文選擇了MSP430系統(tǒng)單片機(jī)作為主控芯片，這一單片機(jī)本身具備體積小、功耗低、開發(fā)簡易、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，能夠較好地滿足本文研究系統(tǒng)的功能需求。在完成芯片的選擇中，我們還需要展開采集輸出板卡、采集輸出板卡最小系統(tǒng)、采集輸出板卡端口復(fù)用電路、釆集輸出板卡地址識(shí)別電路等內(nèi)容的設(shè)計(jì)，介于篇幅原因本文只對采集輸出板卡整體設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單描述。在采集輸出板卡整體設(shè)計(jì)中，本文選擇了MSP430F149的單板控制系統(tǒng)，通過將這一系統(tǒng)與測試電壓輸出和采集回路、地址識(shí)別電路、RS485通信電路、電源轉(zhuǎn)換電路的連接，我們就能夠完成這一部分的簡單設(shè)計(jì)。

2.4 電氣采集控制箱設(shè)計(jì)底板設(shè)計(jì)

在電氣采集控制箱設(shè)計(jì)底板設(shè)計(jì)中，為了較好地實(shí)現(xiàn)10塊采集輸出板卡和1塊通信控制板卡的控制，本文為其設(shè)計(jì)了一種11卡槽的底板，而將這一底板與板卡的通信與電源進(jìn)行聯(lián)系，我們就完成了這一部分內(nèi)容的設(shè)計(jì)。

2.5 通信控制板卡的設(shè)計(jì)

在本文研究系統(tǒng)的通信控制板卡的設(shè)計(jì)中，這一設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)通信轉(zhuǎn)發(fā)與箱體的測試電源進(jìn)行管理，而為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)本文選擇了TMS320LF2407這一面向控制領(lǐng)域的特殊芯片，而通過這一芯片具備的強(qiáng)大存儲(chǔ)空間、較低功耗、較高執(zhí)行速度、可擴(kuò)展的外部存儲(chǔ)器、先進(jìn)的總線結(jié)構(gòu)，這一通信控制板卡的設(shè)計(jì)就將實(shí)現(xiàn)更好地展開。對于通信控制板卡這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)來說，在確定主控芯片后，其本身還包括著通信控制板卡整體設(shè)計(jì)、最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、串行口通信電路設(shè)計(jì)、CAN總線通信電路設(shè)計(jì)等內(nèi)容，介于篇幅原因本文只對通信控制板卡整體設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單論述。在具體的通信控制板卡整體設(shè)計(jì)中，這一設(shè)計(jì)需要基于TMS320LF2407單板控制系統(tǒng)展開，而通過這一系統(tǒng)進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換電路、CAN通信電路、RS485通信電路、地址識(shí)別電路、110V/24V測試電源通斷管理電路的控制就是這一設(shè)計(jì)的基本思路。

2.6 電源管理板卡的設(shè)計(jì)

在本文研究系統(tǒng)的電源管理板卡的設(shè)計(jì)中，這一設(shè)計(jì)仍舊需要以TMS320LF2407芯片為根本展開。在這一電源管理板卡的整體設(shè)計(jì)中，其本身與通信控制板卡總體設(shè)計(jì)相似，而測試電源檢測電路的設(shè)計(jì)是這一設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)。在測試電源檢測電路設(shè)計(jì)中，這一設(shè)計(jì)主要包括正常測試電壓范圍確定、電壓測量方法、測試電壓檢測的電路設(shè)計(jì)、檢測原理、比較器芯片、確定分壓電阻等內(nèi)容，這其中本文確定了DC23V到DC25V之間的正常測試電壓范圍。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)工作流程

在系統(tǒng)軟件的工作流程設(shè)計(jì)中，本文確定了上電初始化、確定測試指令、發(fā)送控制指令、根據(jù)指令輸送測試電源、解析并轉(zhuǎn)發(fā)控制指令、根據(jù)指令輸入測試電壓、釆集測試響應(yīng)、上傳釆集結(jié)果、分析采集結(jié)果并確認(rèn)故障、發(fā)送結(jié)束指令這一具體的工作流程。

3.2 系統(tǒng)通信協(xié)議制定

在系統(tǒng)通信協(xié)議制定中，本文確定了8個(gè)字節(jié)為一傾指令信息的通信格式，這一通信格式包含頓頭、通信類型、通信設(shè)備的ID、通信校驗(yàn)字節(jié)以及頓尾等內(nèi)容。而在系統(tǒng)通信流程設(shè)計(jì)中，筆者確定了系統(tǒng)自檢、測試類型下達(dá)、測試節(jié)點(diǎn)上電信息下達(dá)、真值表下達(dá)、測試前自檢指令下達(dá)、閉合指令下達(dá)、閉合查詢指令下達(dá)、測試結(jié)果查詢指令下達(dá)、停止指令下達(dá)、故障停止指令下達(dá)的測試流程。

3.3 系統(tǒng)層設(shè)備程序設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)層設(shè)備程序設(shè)中，本文確定了上位機(jī)應(yīng)用軟件負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理、界面開發(fā)、邏輯處理模塊、邏輯測試、通信模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊的軟件功能。

結(jié)論

在本文就地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動(dòng)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開的研究中，筆者簡單論述了這一系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)，雖然軟件設(shè)計(jì)部分受限于篇幅原因內(nèi)容有限，但還是希望本文研究能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)界人士帶來一定啟發(fā)。

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