某線纜測(cè)試儀轉(zhuǎn)換軟件的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

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(1.中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266000;2.北京航天測(cè)控技術(shù)有限公司，北京 100041)

0 引言

在動(dòng)車組生產(chǎn)、定期檢修階段，整車電氣線纜導(dǎo)通測(cè)試及絕緣測(cè)試是車輛線路試驗(yàn)的主要工序，是對(duì)整車接線正確性、線纜連接可靠性的全面把關(guān)。傳統(tǒng)的整車線纜測(cè)試采用手工檢測(cè)方式，存在著效率低、易漏查錯(cuò)查等問題。隨著自動(dòng)化測(cè)試的發(fā)展，國外率先在線纜自動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域研制出線纜測(cè)試產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于航天、航空、鐵路、汽車制造等行業(yè)。我國鐵路行業(yè)(包括株洲、長(zhǎng)客等公司)也相繼引進(jìn)國外電纜測(cè)試產(chǎn)品進(jìn)行整車線纜自動(dòng)導(dǎo)通絕緣測(cè)試[1]。

本文涉及的國外某型線纜測(cè)試儀采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由上位機(jī)、1個(gè)主控單元、多個(gè)測(cè)試單元和轉(zhuǎn)接電纜等構(gòu)成，其中每個(gè)測(cè)試單元有500個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試通道可擴(kuò)展高達(dá)數(shù)十萬點(diǎn)。

該線纜測(cè)試儀雖然能提供自動(dòng)化線纜測(cè)試，但在執(zhí)行測(cè)試前，測(cè)試人員需要手動(dòng)完成三部分工作：1)建立連接器庫：根據(jù)被測(cè)線纜連接器數(shù)量，手動(dòng)編輯生成連接器庫；2)地址分配文件制作：手動(dòng)創(chuàng)建被測(cè)線纜與測(cè)試設(shè)備通道的映射關(guān)系文件；3)測(cè)試程序編輯：測(cè)試人員需根據(jù)測(cè)試指令，手動(dòng)逐條編輯每一根線纜的測(cè)試程序[2]。

針對(duì)不同車型，測(cè)試軟件需要重新定義配置文件并編輯測(cè)試程序，給測(cè)試人員帶來很大的困難，無法滿足多型車輛快捷、高效編程的需要。另外，該線纜測(cè)試儀在執(zhí)行測(cè)試后，測(cè)試結(jié)果幾乎無報(bào)表格式，測(cè)試人員無法快速查找故障信息，給現(xiàn)場(chǎng)線纜排查帶來極大不便。

針對(duì)某型線纜測(cè)試儀在動(dòng)車組線纜測(cè)試工程化應(yīng)用中存在的問題，本文從某型線纜測(cè)試儀轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì)出發(fā)，先對(duì)測(cè)試軟件進(jìn)行分析，然后提出轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì)思路及功能實(shí)現(xiàn)方法；最后介紹轉(zhuǎn)換軟件在動(dòng)車線纜測(cè)試過程中的應(yīng)用。

1 線纜測(cè)試儀轉(zhuǎn)件軟件設(shè)計(jì)

線纜測(cè)試儀轉(zhuǎn)換軟件基于某型纜測(cè)試儀上位機(jī)軟件開發(fā)具有統(tǒng)一Excel導(dǎo)通表導(dǎo)入、測(cè)試程序自動(dòng)生成和統(tǒng)一數(shù)據(jù)報(bào)表管理功能。連接器庫建立、地址分配文件制作、測(cè)試程序編輯等工作均由轉(zhuǎn)換軟件自動(dòng)完成。

1.1 技術(shù)分析

通過對(duì)線纜測(cè)試儀上位機(jī)軟件的操作流程分析，完成測(cè)試主要包括以下步驟：

1)利用 Component Library Manager 建立線束連接器數(shù)據(jù)庫，即建立元器件庫擴(kuò)展名為“.pl”的文件，該文件是二進(jìn)制格式，無法使用寫字板、記事本等常見的文本文件查看。元器件庫(.pl)的建立功能使用頻度不大，基本屬于一次建立，多次使用，而且元器件庫文件(.pl)并非測(cè)試程序執(zhí)行必需的。

2)利用 TestEdit 建立測(cè)點(diǎn)地址與線束插針地址對(duì)應(yīng)表，建立的ACT文件擴(kuò)展名為“.UI”的文件，該文件是二進(jìn)制格式。嘗試采用反向工程生成地址對(duì)應(yīng)表ACT文件(.UI)，反向成功后將提高軟件易用性。

圖2 測(cè)試程序生成流程圖

3)測(cè)試程序編輯，依據(jù)Test parameter (測(cè)試參數(shù))、Test instruction (測(cè)試指令)、Directives (進(jìn)階控制指令)等設(shè)計(jì)線纜的測(cè)試程序，最終形成擴(kuò)展名為“.RO”文件，該文件是文本格式，內(nèi)容包括指令、注釋等，其格式遵循測(cè)試軟件自定義的指令規(guī)范。使得反向工程具有較大的可行性。

4)運(yùn)行測(cè)試程序，TestExec程序讀取地址對(duì)應(yīng)表(.UI)、測(cè)試程序文件(.RO)[3-4]等，控制硬件資源完成測(cè)試。

5)測(cè)試結(jié)果文件(.ER)為文本格式。文件內(nèi)容是不同的測(cè)試數(shù)據(jù)列表，測(cè)試結(jié)果可視性差，幾乎無報(bào)表格式?？赏ㄟ^解析文件內(nèi)容生成便于查看和管理的Excel、Word和PFD文件。

1.2 設(shè)計(jì)思路

通過對(duì)線纜測(cè)試軟件的測(cè)試步驟和結(jié)果文件分析，形成轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì)思路。轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì)圖

轉(zhuǎn)換軟件的導(dǎo)通表導(dǎo)入程序負(fù)責(zé)讀取并解析Excel導(dǎo)通表文件，再由.RO文件生成器按照.RO文件格式自動(dòng)生成測(cè)試程序文件，.UI文件生成器按照.UI文件格式自動(dòng)生成地址分配文件，線纜測(cè)試儀上位機(jī)軟件調(diào)用.RO文件和.UT文件，即可執(zhí)行相應(yīng)的測(cè)試。

線纜測(cè)試儀上位機(jī)軟件執(zhí)行完測(cè)試后，生成測(cè)試結(jié)果文件(.ER)由.ER文件解析器讀取并解析，將解析的測(cè)試數(shù)據(jù)傳入報(bào)表導(dǎo)出程序，生成統(tǒng)一格式的測(cè)試報(bào)告(支持Word、Excel、PDF格式)，并統(tǒng)計(jì)被測(cè)線纜的故障點(diǎn)數(shù)、故障的位置等信息。

轉(zhuǎn)換軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思想，能根據(jù)約定格式的測(cè)試需求文件自動(dòng)生成測(cè)試軟件可識(shí)別、可執(zhí)行的UT文件和RO文件，并能將測(cè)試生成的結(jié)果數(shù)據(jù)按類別導(dǎo)出生成測(cè)試報(bào)表。

1.3 功能實(shí)現(xiàn)

1.3.1 測(cè)試程序生成

測(cè)試流程生成功能實(shí)現(xiàn)將導(dǎo)通表文件(.xls)轉(zhuǎn)換生成線纜測(cè)試儀上位機(jī)軟件可讀取、可執(zhí)行的.RO文件和.UT文件。其實(shí)現(xiàn)流程圖如圖2所示。

線纜導(dǎo)通表是依據(jù)車上被測(cè)電纜導(dǎo)通關(guān)系編寫。導(dǎo)通表定義了三部分內(nèi)容：測(cè)試信息、參數(shù)設(shè)定、測(cè)試內(nèi)容。此三部分內(nèi)容互為獨(dú)立段落，且以標(biāo)題為識(shí)別記號(hào)供轉(zhuǎn)換軟件識(shí)別提取。導(dǎo)通表測(cè)試信息約定格式如表1所示，參數(shù)設(shè)定約定格式如表2所示，測(cè)試內(nèi)容約定格式如表3所示。

表1 導(dǎo)通表測(cè)試信息約定格式

轉(zhuǎn)換軟件打開并讀取編輯好的導(dǎo)通表文件，根據(jù)約定格式及規(guī)則對(duì)文件內(nèi)容做必要的檢驗(yàn)。如果獲取到異常則顯示異常日志信息，并根據(jù)異常級(jí)別給予不同顏色高亮顯示。測(cè)試人員依據(jù)此日志內(nèi)容可快速定位源文件錯(cuò)誤位置并修正。

如果文件格式正確，轉(zhuǎn)換軟件進(jìn)行測(cè)試內(nèi)容的解析，采用虛擬映射技術(shù)，生成地址分配文件(.UT)。解析提取起始端測(cè)試內(nèi)容主要流程有：1)獲取測(cè)試內(nèi)容；2)遍歷測(cè)試內(nèi)容列；3)獲取線號(hào)、起始端物理地址、起始端、起始端連接器；4)檢測(cè)物理地址是否重復(fù)編排；5)加入起始點(diǎn)映射關(guān)系。其核心實(shí)現(xiàn)代碼如下：

表2 導(dǎo)通表參數(shù)設(shè)定約定格式

表3 導(dǎo)通表測(cè)試內(nèi)容約定格式

//獲取測(cè)試內(nèi)容

list& lstData = pDataGroup->GetSourceData();

//遍歷測(cè)試內(nèi)容列

for (list::iterator iter = lstData.begin(); iter != lstData.end(); ++iter)

{

CString strLine,strAddress,strUUTInitial,strUUTJunctor,strTip;

// 獲取線號(hào)

iter->FindItemValue(_T("線號(hào)"), strLine) ;

//獲取起始端物理地址

if (iter->FindItemValue(_T("起始端物理地址"), strAddress) && !strAddress.IsEmpty())

{ //獲取起始端

if (iter->FindItemValue(_T("起始端"), strUUTInitial) && !strUUTInitial.IsEmpty())

{ //獲取起始端連接器

if (iter->FindItemValue(_T("起始端連接器"), strUUTJunctor) && !strUUTJunctor.IsEmpty())

{

CStringA strUUTName = CreateUUTName(strUUTInitial, strUUTJunctor, strLine);

// 檢測(cè)物理地址是否重復(fù)編排

map::iterator iterUUTSet = m_mapAllUUTSet.find(_ttol(strAddress));

if (iterUUTSet != m_mapAllUUTSet.end() && iterUUTSet->second != strUUTName)

strTip.Format(_T("起始端物理地址%s被重復(fù)設(shè)置為不同名稱！上次配置行：%s"), strAddress, iter->FormatToLine());

else // 加入起點(diǎn)映射關(guān)系

m_mapAllUUTSet[_ttol(strAddress)] = strUUTName;

}

}

}

//獲取終點(diǎn)端信息并生成終點(diǎn)映射關(guān)系

... ...

}

完成地址分配文件生成后，轉(zhuǎn)件軟件依次進(jìn)行測(cè)試信息、參數(shù)設(shè)定、測(cè)試內(nèi)容的解析，生成測(cè)試程序文件(.RO)[3-4]。測(cè)試程序文件作為線纜測(cè)試儀上位機(jī)軟件執(zhí)行的核心程序，包括的三部分信息：基本配置、參數(shù)設(shè)定、測(cè)試操作。該三部分信息分別由測(cè)試信息、參數(shù)設(shè)定、測(cè)試內(nèi)容解析生成。

由于測(cè)試內(nèi)容有數(shù)千條測(cè)試，在執(zhí)行轉(zhuǎn)換過程中需要完成大量的數(shù)據(jù)計(jì)算、交換、傳遞，因此轉(zhuǎn)換軟件采用多任務(wù)并發(fā)機(jī)制，大大提高轉(zhuǎn)換效率。

1.3.2 結(jié)果報(bào)表生成

線纜測(cè)試儀上位機(jī)軟件完成測(cè)試后自動(dòng)將測(cè)試結(jié)果以.ER格式存儲(chǔ)在指定路徑，打開測(cè)試結(jié)果文件可以看到，測(cè)試數(shù)據(jù)基本無報(bào)表格式，測(cè)試人員難以快速查找故障線纜信息。測(cè)試結(jié)果文件內(nèi)容格式如下所示：

測(cè)試結(jié)果文件內(nèi)容格式

; C SMU 0.500A 2.500 00.100S 00.050T: CC 06324 EJCR{-R1|151/151D2}: 06627 PASS 1.779 OHM 組配下部{CN1-28|151/151D2}: CC 06229 EJCR{-L9|172}: XS 01906 右后柜{CN5-7|262B}: 01124 WIRED 2.642 OHM Shielding: 01407 WIRED 2.684 OHM Shielding: 01408 WIRED 2.693 OHM Shielding: XT 09611 總配盤{CN7-12|435A}: ISOLATED >30.00M OHM 總配盤{CN7-12|435A}

結(jié)果報(bào)表生成的主要功能是讀取、解析.ER文件內(nèi)容并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一格式數(shù)據(jù)報(bào)表。結(jié)果報(bào)表生成流程如圖3所示。

圖3 結(jié)果報(bào)表生成流程圖

首先打開測(cè)試結(jié)果文件(.ER)，轉(zhuǎn)換軟件自動(dòng)提取測(cè)試基本信息。然后選定導(dǎo)出報(bào)表的類型及格式。報(bào)表類型包括生成全部信息報(bào)表和生成故障信息報(bào)表兩種類型，報(bào)表格式支持Word、Excel、PDF三種格式[5]。

生成全部信息報(bào)表：轉(zhuǎn)換軟件讀取.ER文件內(nèi)全部測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)，解析每一條數(shù)據(jù)的格式，根據(jù)測(cè)試類型代號(hào)分為導(dǎo)通測(cè)試、絕緣測(cè)試和二極管測(cè)試。根據(jù)不同測(cè)試類型，解析提取起始端物理地址、終點(diǎn)端物理地址、起始端連接器、終點(diǎn)端連接器、線號(hào)、測(cè)試值及測(cè)試結(jié)果等信息，并按照全部信息報(bào)表格式寫入報(bào)表文件。

生成故障信息報(bào)表：轉(zhuǎn)換軟件只提取故障線纜數(shù)據(jù)，通過解析數(shù)據(jù)格式得到線纜故障類型，并按照故障信息報(bào)表格式寫入報(bào)表文件，故障報(bào)表為測(cè)試人員現(xiàn)場(chǎng)排查錯(cuò)誤提供指導(dǎo)。

結(jié)果報(bào)表生成功能的核心實(shí)現(xiàn)代碼如下：

// 將數(shù)據(jù)模糊分解

bool bResult = Split(lpszResultFile, pObserver);

// 更新導(dǎo)出類型，導(dǎo)出類型分為生成全部信息報(bào)表和生成故障信息報(bào)表

CExportObject::SetAllOutMode(bAllOut);

// 解析每組數(shù)據(jù)，提取有效信息

for (list >::iterator iter = m_lstDataGroupList.begin(); iter != m_lstDataGroupList.end(); ++iter)

{ // 每組頭一個(gè)數(shù)據(jù)用來確認(rèn)本組屬性

const LineDataType lineType = Analyze(iter->front());

if (lineType != LDT_Ignorable)

{ // 繼續(xù)分解

if (!Extract(lineType, *iter))

{

pObserver->OnNotifyInformation(_T("結(jié)果數(shù)據(jù)解析異常！"), 7);

}

}

}

// 導(dǎo)出數(shù)據(jù)到文件

switch (pObserver->GetExportFileType())

{

case CEventObserver::ET_EXCEL : bResult = CMSOfficeOper::ExportToExcel(this);

break;

case CEventObserver::ET_WORD : bResult = CMSOfficeOper::ExportToWord(this);

break;

case CEventObserver::ET_PDF : bResult = CMSOfficeOper::ExportToPDF(this);

break;

}

在生成過程中轉(zhuǎn)換軟件會(huì)實(shí)時(shí)更新工作信息日志，并將讀取到的異常內(nèi)容以警告的形式打印在界面上。

2 動(dòng)車組線纜測(cè)試

為驗(yàn)證轉(zhuǎn)換軟件自動(dòng)轉(zhuǎn)換的便捷性、測(cè)試程序文件的可執(zhí)行性和結(jié)果報(bào)表的正確性，以標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組檢修車頭車為被測(cè)對(duì)象完成部分線纜的導(dǎo)通測(cè)試、絕緣測(cè)試。動(dòng)車組線纜測(cè)試主要分以下幾步驟：

2.1 地址分配

為電氣設(shè)備的被測(cè)線纜分配物理地址，地址分配遵照電氣設(shè)備位置先后及連接器芯數(shù)多少完成。頭車被測(cè)設(shè)備部分地址分配如表4所示。

表4 頭車被測(cè)設(shè)備部分地址分配表

2.2 導(dǎo)通表編輯

依據(jù)車上線纜導(dǎo)通關(guān)系及被測(cè)設(shè)備線纜地址分配表，按照導(dǎo)通表約定格式，完成線纜導(dǎo)通表的編輯。

2.3 測(cè)試程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換

打開轉(zhuǎn)化軟件，點(diǎn)擊“選擇源文件”按鈕，選擇導(dǎo)通表文件(.xls)，點(diǎn)擊“生成測(cè)試TP”按鈕，測(cè)試軟件開始自動(dòng)轉(zhuǎn)化生成地址分配文件(.UT)和測(cè)試程序文件(.RO)。測(cè)試程序生成運(yùn)行界面如圖4所示。

圖4 測(cè)試程序生成運(yùn)行界面

2.4 測(cè)試設(shè)備與被測(cè)線纜連接

1)將測(cè)試設(shè)備分別放在三個(gè)機(jī)柜內(nèi)，1號(hào)機(jī)柜內(nèi)放4個(gè)開關(guān)箱和主控箱、2號(hào)機(jī)柜內(nèi)放4個(gè)開關(guān)箱、3號(hào)機(jī)柜內(nèi)放4個(gè)開關(guān)箱，組成測(cè)試通道為6000路的測(cè)試系統(tǒng)。1號(hào)機(jī)柜位于二位側(cè)車門，2號(hào)機(jī)柜位于一位車門，3機(jī)柜位于二位端。

2)連接好上位機(jī)與測(cè)試設(shè)備主機(jī)的控制線及數(shù)據(jù)線。連接轉(zhuǎn)接工裝，實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)備與被測(cè)電氣設(shè)備的連通。

3)按照開關(guān)單元的連接先后順序，開關(guān)單元前面板的撥碼開關(guān)依次置為00～12。

2.5 測(cè)試設(shè)備自檢

打開測(cè)試設(shè)備主機(jī)電源開關(guān)，在測(cè)試設(shè)備空載時(shí)，打開測(cè)試設(shè)備上位機(jī)軟件，選擇自檢選項(xiàng)，在彈出的界面上設(shè)定相應(yīng)參數(shù)，通過給模塊測(cè)試點(diǎn)之間施加DC500V電壓完成絕緣測(cè)試，檢驗(yàn)測(cè)試設(shè)備跑合是否正常。

2.6 執(zhí)行測(cè)試

點(diǎn)擊“運(yùn)行測(cè)試”按鈕，在彈出的列表中選擇轉(zhuǎn)換完成的測(cè)試程序文件，測(cè)試儀執(zhí)行測(cè)試。完成測(cè)試后自動(dòng)將測(cè)試結(jié)果以.ER格式存儲(chǔ)在指定路徑。

2.7 報(bào)表生成

打開轉(zhuǎn)換軟件，點(diǎn)擊“選擇結(jié)果文件”按鈕，選擇測(cè)試結(jié)果文件(.ER)，勾選“導(dǎo)出EXCLE”項(xiàng)，點(diǎn)擊“生成全部信息報(bào)表”或“生成故障信息報(bào)表”按鈕，轉(zhuǎn)換軟件自動(dòng)生成Excel報(bào)表文件。結(jié)果報(bào)表生成運(yùn)行界面如圖5所示。

圖5 結(jié)果報(bào)表生成運(yùn)行界面

3 轉(zhuǎn)換結(jié)果與分析

3.1 測(cè)試程序文件

轉(zhuǎn)換軟件自動(dòng)生成的地址分配文件(.UT)和測(cè)試程序文件(.RO)用線纜測(cè)試儀上位機(jī)軟件可以正常打開、查看、編輯和保存，在執(zhí)行測(cè)試過程中，線纜測(cè)試儀上位機(jī)軟件加載測(cè)試程序文件正確，測(cè)試儀運(yùn)行正常，表明生成的地址分配文件和測(cè)試程序文件格式完全正確、可執(zhí)行。轉(zhuǎn)換生成的可執(zhí)行文件如圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)換生成的可執(zhí)行文件

相比手工逐條編輯地址分配文件和測(cè)試程序文件，自動(dòng)轉(zhuǎn)換軟件只需要測(cè)試人員完成導(dǎo)通表文件的編輯，其余工作由轉(zhuǎn)換軟件自動(dòng)完成，大大節(jié)約流程編輯時(shí)間，減少編輯測(cè)試流程出錯(cuò)率。

3.2 結(jié)果報(bào)表文件

自動(dòng)轉(zhuǎn)換軟件生成的全部信息報(bào)表如圖7所示，生成的故障信息報(bào)表如圖8所示。

相比測(cè)試結(jié)果文件(.ER)，全部信息報(bào)表清晰的顯示每條被測(cè)線纜的起始端和終點(diǎn)端信息，同時(shí)給出實(shí)測(cè)值和測(cè)試結(jié)論，測(cè)試人員可以方便快捷的查看、打印測(cè)試數(shù)據(jù)。

圖7 全部信息報(bào)表

圖8 故障信息報(bào)表

故障信息報(bào)表顯示測(cè)試不合格線纜的詳細(xì)信息，包括錯(cuò)誤連接點(diǎn)地址，錯(cuò)誤連接點(diǎn)車上信息，檢測(cè)值和錯(cuò)誤連接關(guān)系。如圖8所示的故障信息報(bào)表，左開關(guān)盤CN1-16(物理地址00105)與右后柜CN5-7(物理地址01906)的導(dǎo)通電阻實(shí)測(cè)值大于30.00 MΩ，測(cè)試結(jié)果不合格。故障信息報(bào)表顯示故障點(diǎn)(物理地址01906)與左后柜CN2-25(物理地址1124)存在短接關(guān)系，與右前柜CN2-8(物理地址1407)存在短接關(guān)系。測(cè)試人員可以根據(jù)該信息快速定位線纜的故障位置，從而進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)故障排查。

4 結(jié)語

通過與實(shí)車對(duì)接測(cè)試，驗(yàn)證了某線纜測(cè)試儀轉(zhuǎn)換軟件測(cè)試流程生成和結(jié)果報(bào)表生成功能的可行性。該轉(zhuǎn)換軟件能自動(dòng)生成測(cè)試程序，省去了手動(dòng)編寫測(cè)試程序文件、制作地址分配文件等繁瑣流程，大大節(jié)約了流程編輯時(shí)間，減少了編輯測(cè)試流程出錯(cuò)率。同時(shí)，轉(zhuǎn)換軟件可生成全部信息報(bào)表和故障信息報(bào)表，極大方便測(cè)試人員查找、打印測(cè)試結(jié)果，為現(xiàn)場(chǎng)排查故障線纜提供指導(dǎo)，提高現(xiàn)場(chǎng)檢錯(cuò)效率。