地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動測試系統(tǒng)設(shè)計

張布平

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

地鐵作為具有高效、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)境友好型社會的創(chuàng)建有著較高的契合性，而隨著經(jīng)濟發(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)電氣柜自動測試系統(tǒng)設(shè)計展開具體研究。

1、系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1系統(tǒng)總體設(shè)計目標

為了保證本文所研究的地鐵車輛控制系統(tǒng)的自動測試系統(tǒng)滿足使用要求，本文設(shè)計了系統(tǒng)以滿足不同規(guī)格的電控柜的測試任務(wù)，以確定經(jīng)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(tǒng)總體設(shè)計方案

本文研究的地鐵車輛控制系統(tǒng)電動汽車控制系統(tǒng)自動測試系統(tǒng)分為系統(tǒng)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(tǒng)層需要負責(zé)分析被測電柜的設(shè)計清單，測試層負責(zé)具體測試和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)層將采集結(jié)果與預(yù)期輸出進行比較。

2、系統(tǒng)硬件設(shè)計

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

2.1系統(tǒng)通信設(shè)計

針對本文研究的地鐵車輛控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)自動測試系統(tǒng)通信方案的設(shè)計，系統(tǒng)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(shè)計的主要內(nèi)容。在系統(tǒng)層和管理層之間的通信設(shè)計中，選擇了建立通信總線的設(shè)計方法。該設(shè)計方法能更好地滿足系統(tǒng)層和管理層對通信頻率高、數(shù)據(jù)量大，通信質(zhì)量要求高的要求。在管理層和測試層之間的通信設(shè)計中，選擇RS485用于兩層之間的通信，選擇RS485是因為它具有優(yōu)越的抗干擾能力和可靠性。

2.2系統(tǒng)測試電源管理設(shè)計

在系統(tǒng)測試電源管理方案的設(shè)計中，確定了用于接地連續(xù)性測試，線端連續(xù)性測試和點對點傳導(dǎo)測試的DC24V的設(shè)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(shè)計。

2.3采集輸出板卡設(shè)計

在本文研究的采集和輸出板卡的設(shè)計中，選擇MSP430系統(tǒng)MCU作為主控芯片。該MCU具有體積小、功耗低、開發(fā)簡單、擴展容易等優(yōu)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(fā)輸出輸出板的設(shè)計，采集和輸出板的最小系統(tǒng)，采集和輸出板端口的復(fù)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(shè)計的簡要說明。在采集和輸出卡的總體設(shè)計中，本文選擇了MSP430F149單板控制系統(tǒng)，通過將本系統(tǒng)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(zhuǎn)換電路連接，即可完成該部分的簡單設(shè)計。

2.4電氣采集控制箱設(shè)計底板設(shè)計

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

2.5通信控制板卡的設(shè)計

在本文研究系統(tǒng)的通信控制板的設(shè)計中，該設(shè)計需要實現(xiàn)對通信轉(zhuǎn)發(fā)的管理和機箱的測試電源。為實現(xiàn)這一目標，本文選擇特殊芯片TMS320LF2407作為控制領(lǐng)域，并通過該芯片強大的存儲空間、更低的功耗、更高的執(zhí)行速度，可擴展的外部存儲器以及先進的總線架構(gòu)，將允許該通信控制板的設(shè)計以更好地實施。對于通信控制板卡的設(shè)計，在確定主控芯片后，還包括通信控制板的總體設(shè)計，最小系統(tǒng)設(shè)計、串口通信電路設(shè)計、CAN總線通信電路設(shè)計。本文僅簡要討論通信控制板的總體設(shè)計，在特定通信控制板的總體設(shè)計中，此設(shè)計需要基于TMS320LF2407單板控制系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，電源轉(zhuǎn)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(guān)管理電路控制是本設(shè)計的基本思路。

2.6電源管理板卡的設(shè)計

在本文研究系統(tǒng)電源管理板的設(shè)計中，該設(shè)計仍需要基于TMS320LF2407芯片開發(fā)。在該電源管理板的整體設(shè)計中，它與通信控制板的整體設(shè)計相似，并且測試電源檢測電路的設(shè)計是該設(shè)計的核心部分。在測試電源檢測電路設(shè)計中，該設(shè)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(shè)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(tǒng)軟件設(shè)計

3.1系統(tǒng)工作流程

在系統(tǒng)軟件的工作流程設(shè)計中，本文確定上電初始化、確定測試指令、發(fā)送控制指令、按照指令下發(fā)測試電源、解析并轉(zhuǎn)發(fā)控制指令、輸入相應(yīng)的測試電壓根據(jù)說明收集測試響應(yīng)并上傳設(shè)置說明。結(jié)果，采集結(jié)果分析和故障確認，發(fā)送最終指令以完成此特定工作流程。

3.2系統(tǒng)通信協(xié)議制定

為了制定電氣柜自動測試系統(tǒng)的通信協(xié)議，此處選擇的通信格式是基于8個字節(jié)。該通信格式的主要內(nèi)容包括通信類型、設(shè)備ID、幀頭結(jié)尾和通信校驗字節(jié)等，通信流程的設(shè)計需要根據(jù)系統(tǒng)工作流程和通信協(xié)議進行規(guī)劃。首先，系統(tǒng)自檢流程，然后發(fā)布具體的通信測試類型，通信過程中每幀的第一個字節(jié)用作幀頭。在該部分中，與由不同級別的設(shè)備發(fā)起的通信相對應(yīng)的報頭都是不同的。因此，要區(qū)分和設(shè)置系統(tǒng)不同結(jié)構(gòu)層的幀頭。通訊協(xié)議格式的設(shè)置除了設(shè)置通訊頭之外，還包括：設(shè)備地址、通訊類型、通訊內(nèi)容、驗證結(jié)果信息、通訊幀結(jié)束設(shè)置，通信流程的設(shè)計需要根據(jù)管理層，系統(tǒng)層和測試層進行不同的設(shè)計。管理層主要關(guān)注電源管理板和通信控制板的設(shè)計。系統(tǒng)層主要為上位機設(shè)計、測試層主要用于邏輯收集。輸出板設(shè)計、測試流程包括系統(tǒng)自檢、測試類型釋放、測試節(jié)點上電信息釋放、真值表釋放、自檢命令釋放、關(guān)閉命令釋放等。

3.3系統(tǒng)層設(shè)備程序設(shè)計

在系統(tǒng)層設(shè)備程序設(shè)中，本文確定了上位機應(yīng)用軟件負責(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。

4、結(jié)語

綜上所述，在本文就地鐵車輛控制系統(tǒng)電氣柜自動測試系統(tǒng)設(shè)計展開的研究中，筆者簡單論述了這一系統(tǒng)總體設(shè)計、硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計，雖然軟件設(shè)計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為相關(guān)業(yè)界人士帶來一定啟發(fā)。

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