動(dòng)車組總配電盤(pán)試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究

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(中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266111)

0 引言

我國(guó)CRH2型動(dòng)車組新造和檢修過(guò)程中，需要對(duì)車輛的邏輯控制部分進(jìn)行充分的功能確認(rèn)，試驗(yàn)過(guò)程中使用試驗(yàn)器模擬協(xié)助完成動(dòng)車組靜調(diào)的相關(guān)試驗(yàn)，通過(guò)設(shè)定檢測(cè)回路的通斷來(lái)模擬實(shí)際電路的高低電平變化，沒(méi)有過(guò)流保護(hù)功能、邏輯連鎖功能和報(bào)警功能。動(dòng)車組配電盤(pán)的基板和子板均為PCB電路板設(shè)計(jì)，線路的負(fù)載保護(hù)能力取決于線路板相鄰層間的絕緣層以及銅箔載流量能力。故障一旦發(fā)生致使配電盤(pán)設(shè)備燒損、供電中斷。為提高高速列車新造檢修調(diào)試效率，保證軌道交通裝備的安全性、可靠性，在動(dòng)車組配電盤(pán)控制回路中增加檢測(cè)保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流回路電流信號(hào)采集、存儲(chǔ)，當(dāng)回路中故障發(fā)生時(shí)可軟件斷開(kāi)直流回路預(yù)防過(guò)載、過(guò)流引起的線路燒損，當(dāng)軟件防護(hù)失效時(shí)，采用保險(xiǎn)絲熔斷方式實(shí)現(xiàn)保護(hù)。兩級(jí)保護(hù)機(jī)制能在動(dòng)車組調(diào)試過(guò)程中對(duì)配電盤(pán)施加保護(hù)，具有實(shí)際意義。

1 總體設(shè)計(jì)方案

檢測(cè)保護(hù)裝置運(yùn)行在配電盤(pán)前端，將配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置串聯(lián)到輸入端線路中，通過(guò)對(duì)配電盤(pán)中線路的電流值進(jìn)行測(cè)量，判定控制線路是否存在過(guò)流、過(guò)載問(wèn)題。若裝置所測(cè)得的線路電流大于軟件設(shè)定的閥值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)軟硬件協(xié)同工作方式斷開(kāi)控制回路，對(duì)配電盤(pán)進(jìn)行過(guò)載、短路保護(hù)。因此配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置的主要功能有以下4點(diǎn)：

1)具有自檢功能。通電試驗(yàn)前對(duì)總配電盤(pán)進(jìn)行自檢，檢查各線路電流無(wú)異常，當(dāng)線路電流異常時(shí)，有故障提示和報(bào)警；

2)具有短路、過(guò)載保護(hù)功能；

3)檢測(cè)、記錄各線路工作電流，提供記錄數(shù)據(jù)下載接口；

4)顯示屏實(shí)時(shí)顯示各線路電流值。

1.1 硬件設(shè)計(jì)方案

硬件電路分為數(shù)字電路和模擬電路。信號(hào)采集電路板為模擬信號(hào)采集板，實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)、線路控制等功能；CPU所在電路板為控制板。模擬電路將采集到的電流信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳輸給主控制器，主控制器對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理?？偱潆姳P(pán)設(shè)備檢測(cè)保護(hù)裝置與總配電盤(pán)、車輛側(cè)電源采用QE連接器連接，一個(gè)QE連接器是50芯，即一個(gè)QE連接器能夠檢測(cè)50條線路，5個(gè)QE連接器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)250條線路的檢測(cè)。

數(shù)據(jù)采集主要為電流采集。待檢測(cè)線路主要為通訊線路，現(xiàn)車運(yùn)行時(shí)會(huì)進(jìn)行雙向通訊，線路的電流為雙向電流。設(shè)計(jì)的采集電路采集250條線路的電流狀態(tài)時(shí)，需準(zhǔn)確區(qū)分電流方向。通訊電路電流較小，對(duì)檢測(cè)精度則有較大要求，檢測(cè)電路范圍為-1～1A。

IIC總線技術(shù)采用器件地址的硬件設(shè)置方法，通過(guò)軟件尋址避免了器件片選線尋址的方法，硬件系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單而靈活的擴(kuò)展方法，滿足設(shè)計(jì)要求[1]。

數(shù)據(jù)分析處理和存儲(chǔ)功能，該設(shè)備需同時(shí)對(duì)250條線路的電流狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、分析處理、存儲(chǔ)，對(duì)設(shè)備的CPU芯片性能，存儲(chǔ)性能都提出了高要求。電流檢測(cè)在原理設(shè)計(jì)中有不同的檢測(cè)方法。文獻(xiàn)[2]介紹了兩類微電流檢測(cè)方法，第一類是把電流轉(zhuǎn)化成已知電阻兩端的電壓降；第二類是電流對(duì)放大器中已知電容充電，然后觀察放大器輸出電壓。文獻(xiàn)[3]介紹了電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)原理的檢測(cè)方法。本設(shè)計(jì)選用在線路中串聯(lián)電流感測(cè)電阻。

數(shù)據(jù)顯示則需在設(shè)備的顯示屏上對(duì)250條線路的電流狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)提供對(duì)設(shè)備的設(shè)置接口。

圖1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖

圖1為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖，控制電路電流經(jīng)過(guò)載保護(hù)電路、短路保護(hù)電路、電流感測(cè)電阻流入動(dòng)車組總配電盤(pán)。通過(guò)芯片的AD轉(zhuǎn)換功能去檢測(cè)電阻兩端電壓，用電壓除以電阻阻值后即可得到線路的準(zhǔn)確電流值。因?yàn)橛?50條線路需要檢測(cè)，使用傳統(tǒng)的CPU芯片AD端口檢測(cè)方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)，于是在此基礎(chǔ)上選擇了相應(yīng)的功能芯片INA226。芯片INA226具備電流檢測(cè)功能，同時(shí)可用其提供的IIC通訊接口將檢測(cè)到的電流值發(fā)送給主控制器。芯片INA226的電流檢測(cè)端口的輸入電壓范圍為-81.92～81.92 mV之間，根據(jù)設(shè)備的功能需求，需要檢測(cè)的電流范圍為-1～1 A。將阻值為0.07 Ω電流檢測(cè)電阻串聯(lián)到信號(hào)回路中，INA226對(duì)電路檢測(cè)電阻電壓進(jìn)行測(cè)量。由于動(dòng)車組直流回路負(fù)載阻值較大，串聯(lián)到回路中的電阻阻值相對(duì)回路負(fù)載很小，電阻對(duì)回路電流值策略無(wú)影響。

INA226將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)IIC總線傳送給主控制器STM32， IIC總線是一種串行通信協(xié)議，串行數(shù)據(jù)通信線有時(shí)鐘和數(shù)據(jù)之分。SDA為串行數(shù)據(jù)線，SCL為串行時(shí)鐘線。SDA(串行數(shù)據(jù)線)和SCL(串行時(shí)鐘線)都是雙向I/O線，接口電路為開(kāi)漏輸出．需通過(guò)上拉電阻接電源VCC[2]。當(dāng)總線空閑時(shí)．兩根線都是高電平，連接總線的外同器件都是CMOS器件，輸出級(jí)也是開(kāi)漏電路。主器件用于啟動(dòng)總線傳送數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生時(shí)鐘以開(kāi)放傳送的器件，此時(shí)任何被尋址的器件均被認(rèn)為是從器件．在該系統(tǒng)內(nèi)CPU時(shí)鐘為主，其余芯片為從。電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選用IIC接口的原因主要有三個(gè)方面：

1)獲取電流時(shí)需要知道獲取的電流第1路的電流值還是第100路的電流值，通過(guò)IIC擴(kuò)展芯片。IIC電流監(jiān)測(cè)芯片地址可以通過(guò)硬件配置、軟件獲取，每一個(gè)IIC芯片的地址是唯一的，能夠準(zhǔn)確的獲取到每一路的電流。

2)IIC通信需滿足500 ms檢測(cè)一次的時(shí)間要求，IIC通信頻率設(shè)定400 kHz,完成1次IIC通信一共有36個(gè)bit位即獲取1路的電流值需要0.09 ms，獲取100路的電流信息為9 ms左右的時(shí)間，遠(yuǎn)小于500 ms一次的周期。

3)可擴(kuò)展性，通過(guò)增加IIC硬件檢測(cè)板卡，可以實(shí)現(xiàn)最多可實(shí)現(xiàn)2 048路電流監(jiān)測(cè)。

1.1.1 信號(hào)采集與保護(hù)電路

目前不同電流檢測(cè)技術(shù)被公布和實(shí)施：文獻(xiàn)[4]和文獻(xiàn)[5]采用新型高精度Rogowski線圈做感應(yīng)元件，設(shè)計(jì)一種新型模擬信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)線圈輸出電壓信號(hào)進(jìn)行處理，完成電流的測(cè)量和過(guò)載保護(hù)功能；文獻(xiàn)[6]采用由MOS管為主要結(jié)構(gòu)組成的電流檢測(cè)方法，能夠在實(shí)現(xiàn)電流縮放的同時(shí)，克服因?qū)﹄娏鳟a(chǎn)生較大影響而使得輸入電流信號(hào)有較大改變的問(wèn)題；文獻(xiàn)[7]采用自適應(yīng)電化學(xué)微電流檢測(cè)方法，檢測(cè)方法自動(dòng)化程度高，可靠性強(qiáng)，精度高；文獻(xiàn)[8]采用基于卡爾曼濾波算法設(shè)計(jì)一個(gè)多通道高精度電壓電流檢測(cè)方法，卡爾曼濾波器非常適用于白噪聲激勵(lì)的任何平穩(wěn)或非平穩(wěn)隨機(jī)向量過(guò)程的估計(jì)，所得估計(jì)再線性估計(jì)中精度最佳。

動(dòng)車組總配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置的模擬量采集模塊兼具采集與保護(hù)功能。其中控制系統(tǒng)可以通過(guò)輸出通斷信號(hào)，通斷被測(cè)直流回路。保護(hù)電路選用主控制器控制繼電器實(shí)現(xiàn)[9]。設(shè)計(jì)基本思路為：當(dāng)主控制器接收到采樣芯片采集到的數(shù)據(jù)后，將采集到的數(shù)據(jù)與軟件設(shè)定閥值比較，若采樣值高于設(shè)定閥值，則主控制芯片輸出中斷檢測(cè)指令，被測(cè)線路斷開(kāi)[9]。

為縮短設(shè)計(jì)周期，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置采用傳統(tǒng)的電阻檢測(cè)方法，通過(guò)在直流回路中串聯(lián)電阻，對(duì)電阻電壓進(jìn)行采樣，計(jì)算回路電流。

圖2為配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置的信號(hào)采集與保護(hù)電路。電路由快速熔斷保險(xiǎn)絲、繼電器、晶體管輸出光耦芯片、采樣芯片INA226構(gòu)成。信號(hào)采集電路可實(shí)現(xiàn)軟硬件協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)線路檢測(cè)保護(hù)功能。電路圖中芯片TLP291的2腳受主控制器控制。當(dāng)PORT1為低電平時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通，使芯片3腳與4腳導(dǎo)通。因?yàn)?腳直接接地，繼電器線圈所在電路形成閉合回路，繼電器得電，相應(yīng)觸點(diǎn)閉合，此時(shí)控制電路電流經(jīng)繼電器觸點(diǎn)和電流檢測(cè)電阻流入總配電盤(pán)。

圖2 信號(hào)采集與保護(hù)電路

1.1.2 主控制器電路設(shè)計(jì)

主控制器選用STM32芯片，該芯片是控制系統(tǒng)的核心。主控制器具備豐富的通信接口選擇。其中UART接口主要用于RS232與屏幕通信，RS485接口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信，SPI接口用于與外擴(kuò)的Flash存儲(chǔ)芯片通信，IIC接口用于電流檢測(cè)芯片及IO擴(kuò)展通信，USB接口用于數(shù)據(jù)下載。數(shù)字電路與模擬電路間通訊選用IIC總線，通過(guò)IIC擴(kuò)展芯片對(duì)IIC總線進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足多通道采集需要[10]。IIC擴(kuò)展芯片為PCA9546A。

系統(tǒng)數(shù)字控制電路原理如圖3所示。STM32作為主控制器控制IIC總線的時(shí)序邏輯，電流檢測(cè)芯片的主要功能是檢測(cè)線路上的電流，主控制器通過(guò)IIC總線獲取電流檢測(cè)芯片上的電流值。

1.1.3 IIC總線的I/O擴(kuò)展電路

配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置可通過(guò)軟件控制250條線路的通斷，直接使用芯片的GPIO管腳無(wú)法控制250路檢測(cè)線路通斷。電流檢測(cè)電路使用的IIC通訊總線，只需在IIC總線上再增加足夠數(shù)量的I/O擴(kuò)展芯片完成通道擴(kuò)展。IIC總線的I/O擴(kuò)展電路原理如圖4所示。

TCA9555PWR為IIC通訊接口的16位I/O口擴(kuò)展芯片，可通過(guò)對(duì)一個(gè)芯片的控制實(shí)現(xiàn)輸出16個(gè)控制信號(hào)。因?yàn)橥瑸镮IC接口，可以同時(shí)加入檢測(cè)芯片的通訊總線內(nèi)，與PCA9546A芯片配合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)IIC接口既檢測(cè)電流，又控制線路的通斷功能。

1.1.4 IIC總線擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)

圖5所示為IIC總線擴(kuò)展電路，擴(kuò)展芯片為PCA9546A。PCA9546A為T(mén)I公司的1擴(kuò)4的IIC通訊擴(kuò)展芯片，該芯片可加載到IIC通訊線路上，對(duì)線路進(jìn)行擴(kuò)展。通過(guò)IIC總線擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的多通道采集。圖中A0、A1為通訊地址配置引腳，可以通過(guò)調(diào)整兩引腳接線調(diào)整芯片的IIC通訊地址。

圖3 數(shù)字控制電路原理圖

圖4 IIC總線的I/O擴(kuò)展電路

圖5 IIC總線擴(kuò)展電路

每條IIC通訊線路上可以掛載1個(gè)PCA9546A擴(kuò)展芯片，每個(gè)擴(kuò)展芯片可以擴(kuò)展四個(gè)通訊通道，每個(gè)通道可以掛載16個(gè)電流檢測(cè)芯片，只需要一條IIC通訊總線，一個(gè)PCA9546A擴(kuò)展芯片，就可以同時(shí)檢測(cè)64條通訊線路。主控制器共有4路IIC總線，對(duì)每條IIC控制總線擴(kuò)展，最多能夠?qū)崿F(xiàn)256路通道檢測(cè)。所設(shè)計(jì)的配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置檢測(cè)通道目標(biāo)數(shù)目為250路，在實(shí)際硬件電路搭建時(shí)，檢測(cè)電路檢測(cè)通道數(shù)目為100路，后續(xù)通過(guò)系統(tǒng)升級(jí)完成250路通道檢測(cè)目標(biāo)。

主控制器用于啟動(dòng)總線傳送數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生時(shí)鐘以開(kāi)放傳送的器件，此時(shí)任何被尋址的器件均被認(rèn)為是從器件．在該系統(tǒng)內(nèi)CPU時(shí)鐘為主，其余芯片為從。

1.2 軟件件設(shè)計(jì)方案

動(dòng)車組總配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置的軟件部分主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、人機(jī)交互、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。功能?shí)現(xiàn)代碼以C語(yǔ)言為主，并采用模塊化的設(shè)計(jì)，應(yīng)用程序按照高內(nèi)斂、低耦合設(shè)計(jì)方法完成設(shè)計(jì)，確保了軟件整體的功能性、可靠性、可維護(hù)性、安全性、可移植性[11]。

所設(shè)計(jì)系統(tǒng)主控制器STM32程序采用模塊化設(shè)計(jì)思想，主要功能模塊有：

1)主程序模塊。主程序是對(duì)各種函數(shù)、功能模塊的調(diào)用。

2)初始化模塊。初始化是對(duì)主控芯片的所有外設(shè)接口的初始化以及系統(tǒng)自檢。

3)電流檢測(cè)模塊。該模塊采用輪詢方式對(duì)所監(jiān)測(cè)線路電流值進(jìn)行采集，當(dāng)所檢測(cè)到的電流值超過(guò)閥值時(shí)，則通過(guò)軟件斷開(kāi)線路，完成線路保護(hù)。

4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。該模塊實(shí)現(xiàn)檢測(cè)線路電流值的存儲(chǔ)；型號(hào)信息的設(shè)置、讀?。幌到y(tǒng)設(shè)置信息的讀取、寫(xiě)入。

5)屏幕顯示模塊。該模塊響應(yīng)觸摸屏的操作，所以信息通過(guò)屏幕顯示。

圖6 STM32程序流程圖

STM32程序的軟件流程圖如圖7所示。動(dòng)車組總配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置開(kāi)機(jī)后首先完成系統(tǒng)初始化工作，對(duì)設(shè)備所有的外設(shè)接口進(jìn)行配置，配置完成后，進(jìn)行系統(tǒng)自檢，通過(guò)檢測(cè)設(shè)備屏幕、外擴(kuò)存儲(chǔ)芯片、和電流芯片，確保系統(tǒng)本身可用性。當(dāng)系統(tǒng)本身可用滿足檢測(cè)條件，則開(kāi)啟電流檢測(cè)功能，用戶可對(duì)操作屏進(jìn)行操作，完成電流檢測(cè)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。

圖7 配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置主界面

主界面有記錄查詢、電流檢測(cè)、系統(tǒng)設(shè)置、型號(hào)管理4個(gè)可操作菜單，按下記錄查詢后進(jìn)入線路選擇頁(yè)面，通過(guò)選擇不同的線路，查看選中線路電流值歷史記錄；按下電流監(jiān)測(cè)后進(jìn)入電流監(jiān)測(cè)頁(yè)面，默認(rèn)刷新顯示QE50路電流值；按下系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置頁(yè)面，可以設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間、屏幕亮度、WIFI的名稱、WIFI密碼、ip地址、遠(yuǎn)程服務(wù)器的端口號(hào)、本地端口號(hào)、WIFI連接狀態(tài)；按下型號(hào)管理進(jìn)入型號(hào)管理頁(yè)面，不同的型號(hào)設(shè)置的電流報(bào)警閾值不同，可以快速的切換電流閾值的設(shè)置。

電流監(jiān)測(cè)頁(yè)面如圖8所示，顯示當(dāng)前應(yīng)用的型號(hào)、總線及總線上線路實(shí)時(shí)電流值，開(kāi)機(jī)后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到電流監(jiān)測(cè)頁(yè)面，默認(rèn)所有線路為斷開(kāi)，線路電流值為灰色，該頁(yè)面有：總線1、總線2、連接、斷開(kāi)、查看、返回；各操作按鈕的功能進(jìn)行以下說(shuō)明。

圖8 電流監(jiān)測(cè)頁(yè)面

2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)例

產(chǎn)品在現(xiàn)車工作時(shí)，是需要斷開(kāi)車上的QE連接器，將設(shè)備串聯(lián)在車上的總配電盤(pán)的控制線上，因此需要設(shè)備的外部連接器也必須是QE連接器，一端為插頭、一端為插座，將保護(hù)裝置在車上安裝總配電盤(pán)的配電柜外使用，使用該裝置時(shí)需將配電盤(pán)輸入端QE連接器拔下，將保護(hù)裝置串聯(lián)到配電盤(pán)輸入端線路內(nèi)。系統(tǒng)開(kāi)機(jī)進(jìn)入待機(jī)頁(yè)面，檢測(cè)保護(hù)裝置功能實(shí)現(xiàn)需執(zhí)行以下操作：

第一步：點(diǎn)擊待機(jī)頁(yè)面系統(tǒng)設(shè)置按鍵。系統(tǒng)設(shè)置頁(yè)面界面如圖2所示。系統(tǒng)設(shè)置界面能夠設(shè)置系統(tǒng)的時(shí)間、液晶背光亮度、接入WIFI的名稱、密碼、服務(wù)器ip地址、接口號(hào)、本地接口號(hào)、連接WIFI、斷開(kāi)WIFI、系統(tǒng)設(shè)置保存、WIFI狀態(tài)顯示。系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后自動(dòng)連接上一次連接的無(wú)線路由，如果需要重新連接，需要修改完系統(tǒng)配置后，先按【保存】，再按【連接】才重新連接，否則仍然使用上一次系統(tǒng)配置。

第二步：在上一步完成無(wú)線路由連接后，點(diǎn)擊【返回】按鍵，界面重新跳回到待機(jī)頁(yè)面界面。點(diǎn)擊待機(jī)頁(yè)面界面的【型號(hào)管理】按鍵，系統(tǒng)會(huì)彈出型號(hào)管理界面。

第三步：型號(hào)管理界面點(diǎn)擊【修改】按鍵進(jìn)入閥值配置頁(yè)面。可根據(jù)具體試驗(yàn)車型在閥值配置界面對(duì)線路閥值、型號(hào)名稱進(jìn)行修改，按下【保存】按鍵保存當(dāng)前配置。按下【返回】按鍵界面跳回到型號(hào)管理界面。

第四步：在型號(hào)管理界面選中當(dāng)前車型型號(hào)，點(diǎn)擊【應(yīng)用】按鍵，應(yīng)用后各路線的閥值使用選中的車型。點(diǎn)擊型號(hào)管理界面【返回】按鍵后，系統(tǒng)界面重新跳回系統(tǒng)待機(jī)界面。

第五步：完成型號(hào)管理后，點(diǎn)擊型號(hào)管理界面【返回】按鍵，系統(tǒng)界面重新跳回系統(tǒng)待機(jī)界面。點(diǎn)擊系統(tǒng)待機(jī)界面【電流檢測(cè)】按鍵，會(huì)彈出電流檢測(cè)界面。

第六步：電路檢測(cè)頁(yè)面下能夠顯示當(dāng)前應(yīng)用的型號(hào)、總線及總線上路線實(shí)時(shí)電流值。默認(rèn)所有線路為斷開(kāi)，線路電流值為灰色。按下【總線1】，電流檢測(cè)界面刷新顯示總線1線路的電流值，按下【總線2】，電流檢測(cè)界面刷新顯示總線2線路的電流值。

第七步：電路檢測(cè)界面可選擇多條線路，選中后線路為黑色，按下【連接】選通選中的線路，選通后的線路為綠色，啟動(dòng)按鍵燈亮。選擇多條選通后的線路，選中后線路為黑色，按下【斷開(kāi)】斷開(kāi)選中的路線，斷開(kāi)后的線路為灰色，啟動(dòng)按鍵燈滅。電路檢測(cè)界面，不論線路是否連接，系統(tǒng)都會(huì)實(shí)時(shí)刷新電流值，正常狀態(tài)下電流值顯示為綠色，當(dāng)電流值超過(guò)閥值時(shí)顯示為紅色。按下【查看】按鍵，查看該型號(hào)線路設(shè)定的電流閥值。按下【返回】按鍵，界面回到待機(jī)界面。

第八步：點(diǎn)擊系統(tǒng)待機(jī)界面【記錄查詢】按鍵，檢測(cè)會(huì)彈出記錄查詢界面。默認(rèn)進(jìn)入該頁(yè)面顯示總線1的線路，按下【總線1】或【總線2】，選擇路線后查看選中路線的歷史記錄。

第九步：歷史記錄界面可以顯示型號(hào)名稱、電流值、時(shí)間、當(dāng)前頁(yè)數(shù)、總頁(yè)數(shù)、數(shù)據(jù)導(dǎo)出狀態(tài)。按下【上一頁(yè)】按鍵，查看上一頁(yè)數(shù)據(jù)，按下【下一頁(yè)】按鍵，查看下一頁(yè)數(shù)據(jù)，按下【W(wǎng)IFI導(dǎo)出】按鍵，通過(guò)WIFI將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到服務(wù)器，按下【U盤(pán)導(dǎo)出】按鍵，數(shù)據(jù)通過(guò)U盤(pán)將該線路數(shù)據(jù)導(dǎo)出到U盤(pán)。歷史記錄在使用U盤(pán)導(dǎo)出時(shí)，需要將之前導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，按下【U盤(pán)導(dǎo)出】按鍵后會(huì)將之前導(dǎo)出的數(shù)據(jù)覆蓋，導(dǎo)出完后會(huì)進(jìn)行提示。按下【返回】按鍵，返回到待機(jī)界面。

配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置現(xiàn)車測(cè)試連接如圖9所示，按照測(cè)試步驟可對(duì)司機(jī)臺(tái)部分控制指令線電流值完成檢測(cè)。檢測(cè)保護(hù)裝置對(duì)總配電盤(pán)內(nèi)CN1連接器與CN2連接器中信號(hào)線檢測(cè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

完成配電盤(pán)檢測(cè)保護(hù)裝置軟硬件設(shè)計(jì)。檢測(cè)保護(hù)裝置由數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)字控制電路、輔助電路組成。檢測(cè)保護(hù)裝置能對(duì)配電盤(pán)線路上的電流進(jìn)行采集，記錄和傳輸，當(dāng)線路上出現(xiàn)過(guò)載、過(guò)流時(shí)及時(shí)斷開(kāi)信號(hào)回路，實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。

針對(duì)裝置單CPU控制通信接口數(shù)量不足，在硬件電路上完成IIC總線擴(kuò)展和IIC總線I/O擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了多通道電流檢測(cè)，解決了多通道大數(shù)據(jù)量傳輸速率不足問(wèn)題。為抑制電流檢測(cè)通道間相互干擾，選用IIC通信總線隔離芯片，實(shí)現(xiàn)通道間的電氣隔離，提高了采樣精度。

針對(duì)現(xiàn)車調(diào)試工況，所設(shè)計(jì)檢測(cè)電路可檢測(cè)控制回路中雙向電流，控制電路可通斷回路中雙向電流，顯示屏可顯示正負(fù)電流。在信號(hào)控制回路中出現(xiàn)過(guò)載、短路情況時(shí)，軟硬件協(xié)同控制信號(hào)回路，實(shí)現(xiàn)線路過(guò)流、短路防護(hù)。

為優(yōu)化人機(jī)交互體驗(yàn)，豐富系統(tǒng)界面內(nèi)容和功能，選用支持文本、控件操作的液晶顯示屏，同時(shí)主控制器與顯示屏采用串口通信，簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)流程和開(kāi)發(fā)難度，縮短開(kāi)發(fā)周期，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本。

針對(duì)無(wú)線通信技術(shù)在工程上的廣泛應(yīng)用，在主控制器上外接WIFI模塊，實(shí)現(xiàn)了采樣數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程共享。