地鐵車輛電氣柜邏輯測(cè)試儀的軟硬件設(shè)計(jì)論文
摘要：通過(guò)分析電柜邏輯測(cè)試儀的要求，設(shè)計(jì)了采集輸出模塊，通信控制模塊和電源管理模塊。研究如何使用VC++自動(dòng)導(dǎo)入EXCEL格式連接列表并使用深度優(yōu)先算法作為搜索規(guī)則列表，生成類似于電路圖的連接關(guān)系表，經(jīng)過(guò)幾種型號(hào)電柜的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后，邏輯測(cè)試儀可以快速有效地檢測(cè)電柜內(nèi)的線路故障和邏輯故障。
關(guān)鍵詞：地鐵車輛；邏輯測(cè)試儀；電氣柜
地鐵車輛控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性在車輛的安全運(yùn)行中起著關(guān)鍵作用。作為控制系統(tǒng)的重要組成部分，電氣柜在裝載前必須檢測(cè)電氣柜的線路和邏輯功能，以減少負(fù)載調(diào)試引起的返工。目前，我國(guó)主要依靠手工方式檢測(cè)電器柜，耗時(shí)費(fèi)力，易造成人為漏檢和誤檢。所有這些都會(huì)給生產(chǎn)和調(diào)試帶來(lái)麻煩。因此，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一種特殊的電氣柜邏輯功能測(cè)試儀是非常重要的。
1、測(cè)試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
電氣柜邏輯功能測(cè)試系統(tǒng)由操作柜和測(cè)試柜組成。操作柜主要配備工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、顯示器、打印機(jī)等。測(cè)試柜內(nèi)有五個(gè)電氣集控箱和一個(gè)電源控制箱，為了保證通用性，每個(gè)控制箱都包含一個(gè)通信控制板和10個(gè)采集輸出板，以便測(cè)試系統(tǒng)可以提供1000個(gè)測(cè)試點(diǎn)。電氣柜的硬件系統(tǒng)分為以下幾個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集和控制模塊負(fù)責(zé)電氣柜的輸入控制和輸出采集；電源管理模塊為要測(cè)試的電氣柜提供所需的工作電源，并將電源輸出到各種電氣集合控制箱；通信模塊主要實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與其他模塊之間的通信切換。測(cè)試電氣柜時(shí)，應(yīng)根據(jù)電氣柜內(nèi)部電路的特性進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)對(duì)邏輯接線圖的分析，系統(tǒng)分為兩種類型的測(cè)試，第一種是傳導(dǎo)測(cè)試，用于檢測(cè)電氣柜內(nèi)的接線是否正確；第二種類型是檢測(cè)電柜中邏輯組件的邏輯測(cè)試是否正確。兩種類型的測(cè)試分為兩種類型：DC24V和DC110V，具體取決于測(cè)試點(diǎn)的電壓等級(jí)。
1.1采集輸出板卡的設(shè)計(jì)
采集和輸出板的功能是為測(cè)試系統(tǒng)提供與被測(cè)電柜連接的測(cè)試點(diǎn)，并對(duì)被測(cè)電柜的測(cè)試端進(jìn)行電壓輸入和輸出采集，并與通信控制板。采集板只需要接收和發(fā)送信息，而不需要復(fù)雜的計(jì)算。因此，選擇MSP430F149微控制器作為主控制芯片。采集和輸出板的重要電路是測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)輸入控制和狀態(tài)采集電路，微控制器的I/O口用于控制外部110V/24V信號(hào)的輸入切換，并將所需的測(cè)試電壓傳輸至測(cè)試點(diǎn)；收集測(cè)試點(diǎn)的電壓，通過(guò)光耦合器將采集到的110V/24V電壓轉(zhuǎn)換為單片機(jī)的工作電壓，通過(guò)I/O口讀取。
1.2通信控制板卡的設(shè)計(jì)
通信控制板的功能是批量轉(zhuǎn)發(fā)IPC下發(fā)的測(cè)試指令，并將采集和輸出板采集到的信息上傳到上位機(jī)。由于需要總共50個(gè)采集卡和輸出卡，如果IPC直接與所有采集輸出卡通信，則會(huì)增加整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的通信負(fù)擔(dān)。使用通信控制卡可以使系統(tǒng)通信更加合理。通信控制板需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和可靠的通信，因此它使用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）來(lái)實(shí)現(xiàn)。
1.3電源管理板卡的設(shè)計(jì)
測(cè)試電柜時(shí)，需要將不同規(guī)格的測(cè)試電源通過(guò)測(cè)試點(diǎn)輸入到被測(cè)電柜中。電源管理板可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的`電源管理。該板的一些功能與通信控制板的功能相似。因此，選擇相同的TMS320LF2407作為主控制芯片，同時(shí)，作為管理測(cè)試電源，當(dāng)向被測(cè)電柜輸入電壓時(shí)，需要檢測(cè)測(cè)試電壓是否滿足各邏輯元件的可接受范圍，如果電壓過(guò)高，機(jī)柜可能會(huì)燒毀；如果電壓太低，邏輯元件可能無(wú)法操作，只有當(dāng)電壓符合要求時(shí)，輸送機(jī)才能運(yùn)輸。
2、軟件系統(tǒng)的部分設(shè)計(jì)
軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)主要問(wèn)題是如何自動(dòng)導(dǎo)入和識(shí)別電氣柜的邏輯布線圖。不同型號(hào)電柜的功能和邏輯接線圖完全不同，只提供EXCEL格式連接表。內(nèi)容和格式不一樣。為了能夠在不更改代碼的情況下自動(dòng)導(dǎo)入不同版本的連接列表并恢復(fù)連接關(guān)系，需要處理庫(kù)存表。
2.1導(dǎo)入EXCEL連接清單
以EXCEL格式給出的連接列表列表可以通過(guò)VC++MFCODBC類訪問(wèn)。ODBC是一種廣泛使用的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)應(yīng)用程序編程接口，使用標(biāo)準(zhǔn)SQL（結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言）作為其數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)語(yǔ)言。ODBC類讀取和寫入EXCEL文件作為通用數(shù)據(jù)庫(kù)表格，編程簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)。為了提高數(shù)據(jù)查詢的效率而不破壞原有EXCEL表的內(nèi)容，EXCEL表的內(nèi)容在編程時(shí)首先被復(fù)制到ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后將所有列表的處理轉(zhuǎn)換為閱讀數(shù)據(jù)庫(kù)。在編程時(shí)選擇DAO來(lái)連接讀取數(shù)據(jù)庫(kù)，DAO是數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象，用它來(lái)編寫代碼來(lái)創(chuàng)建和操作數(shù)據(jù)庫(kù)，并且通過(guò)DAO訪問(wèn)ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)是高效且易于實(shí)現(xiàn)的。
2.2元件配置文件
對(duì)于不同版本的電氣柜EXCEL格式連接表，有繼電器、連接器、斷路器、接線端子、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、接觸器、指示燈模塊等組成，還包括連接到端口的每?jī)蓚�(gè)部件，但型號(hào)并且組件的端口關(guān)系是未知的。要將多個(gè)組件連接在一起，系統(tǒng)必須能夠識(shí)別這些組件信息，以便進(jìn)一步建立搜索規(guī)則以恢復(fù)整個(gè)邏輯布局。由于所提供版本列表的內(nèi)容不同，編程思路是預(yù)先定義組件的格式參數(shù)，并為連接列表創(chuàng)建一個(gè)組件配置文件。組件配置文件包含：縮寫、名稱，所有組件的材料編號(hào)和類型，端子排和端子排之間的短路關(guān)系表，電氣柜的正負(fù)電壓、繼電器、斷路器和接觸器。主要對(duì)應(yīng)料號(hào)和縮寫，接觸器庫(kù)和繼電器庫(kù)對(duì)應(yīng)的料號(hào)，型號(hào)和端口信息分別對(duì)應(yīng)線圈和常開(kāi)常閉觸點(diǎn)。
2.3分析連接清單表
要將清單列表中的組件連接恢復(fù)到類似的電路圖，您需要分析并建立搜索規(guī)則。深度優(yōu)先搜索（DFS）是一種搜索算法。它沿著樹(shù)的深度遍歷樹(shù)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)搜索到節(jié)點(diǎn)的所有邊時(shí)，它會(huì)追溯到屬于與起始節(jié)點(diǎn)相同的節(jié)點(diǎn)層的其他節(jié)點(diǎn)。該過(guò)程繼續(xù)，直到所有節(jié)點(diǎn)都可以從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)。如果仍有未發(fā)現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)，請(qǐng)選擇其中一個(gè)作為源節(jié)點(diǎn)并重復(fù)上述過(guò)程，重復(fù)整個(gè)過(guò)程直到所有節(jié)點(diǎn)都被訪問(wèn)。
通過(guò)這種方法，整個(gè)列表被搜索并產(chǎn)生一個(gè)分支。由于整個(gè)系統(tǒng)只能向連接點(diǎn)輸出電源并收集連接點(diǎn)的輸出，因此還需要對(duì)這些分支進(jìn)行簡(jiǎn)單處理并生成分支。自動(dòng)測(cè)試分支。電柜的邏輯測(cè)試是電柜邏輯測(cè)試儀的主要功能。邏輯測(cè)試的原理是通過(guò)對(duì)連接關(guān)系表的分析，系統(tǒng)可以根據(jù)不同模塊輸入的開(kāi)關(guān)信號(hào)自動(dòng)滿足各個(gè)邏輯器件的接觸動(dòng)作條件，產(chǎn)生一組測(cè)試信號(hào)，并將測(cè)試信號(hào)輸入電氣柜。。應(yīng)用程序必須同時(shí)分析邏輯回路，以獲得測(cè)試信號(hào)組下的邏輯輸出結(jié)果，形成一組理論真值表。然后進(jìn)行電氣柜的數(shù)據(jù)采集，檢測(cè)相應(yīng)輸出端的電壓信號(hào)并形成檢測(cè)結(jié)果。一組實(shí)際的真值表將最終將理論真值表與實(shí)際測(cè)試真值表進(jìn)行比較。如果它們不完全匹配，則表示檢測(cè)失敗，此時(shí)，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)故障進(jìn)行分析，找出故障，實(shí)時(shí)顯示引導(dǎo)工作人員的檢測(cè)，并自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告作為日志。
3、結(jié)語(yǔ)
本文主要研究地鐵車輛電氣柜邏輯探測(cè)器的硬件和軟件，硬件設(shè)計(jì)側(cè)重于數(shù)據(jù)采集和控制模塊，分為采集輸出模塊和通信控制模塊。這兩個(gè)模塊可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)，通訊同時(shí)通過(guò)采集輸出板上的測(cè)試點(diǎn)將測(cè)試信號(hào)和電源信號(hào)輸入到電氣柜中，使電氣柜中的邏輯元件可以工作，輸出電壓可用于確定線路是否導(dǎo)通以及邏輯元件是否正常工作。為了便于整個(gè)系統(tǒng)電源的開(kāi)關(guān)管理，設(shè)計(jì)了一個(gè)電源管理模塊。首先，在軟件程序編寫過(guò)程中創(chuàng)建組件配置文件，便于庫(kù)存表中組件的自動(dòng)識(shí)別。通過(guò)使用深度優(yōu)先算法的思想為列表生成一個(gè)連接關(guān)系表，開(kāi)發(fā)一套搜索規(guī)則，以便稍后編寫程序以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。經(jīng)過(guò)一系列的調(diào)試和修改，測(cè)試系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地測(cè)試電氣柜的接線和邏輯功能是否正確，以及每個(gè)邏輯元件在閉合或斷開(kāi)狀態(tài)下是否有效。
參考文獻(xiàn)：
[1]王冬雷，王鑫.沈陽(yáng)地鐵車輛高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)應(yīng)用分析[J].鐵道機(jī)車車輛，2016，36（06）：96-98.
[2]朱軍軍，武華軍，蘇曉.地鐵車輛電氣數(shù)據(jù)采集診斷及無(wú)線傳輸方法研究[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2016，13（03）：86-88.
[3]楊利利.地鐵車輛電氣柜邏輯檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與研究[D].南京理工大學(xué)，2014.
[4]張柏龍.地鐵車輛電氣柜邏輯測(cè)試儀圖形處理與遠(yuǎn)程測(cè)試技術(shù)研究[D].南京理工大學(xué)，2014.
[5]何小寶，奚華峰.地鐵車輛布線模板在電氣工業(yè)化實(shí)施中的應(yīng)用[J].軌道交通裝備與技術(shù)，2014（01）：46-48.
【地鐵車輛電氣柜邏輯測(cè)試儀的軟硬件設(shè)計(jì)論文】相關(guān)文章：
電商畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告02-01
創(chuàng)業(yè)的基本邏輯知識(shí)10-03
邏輯能力測(cè)試02-02
描寫電的成語(yǔ)02-24
本科畢業(yè)論文寫作的邏輯性與標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題思考論文07-18
你的邏輯能力小測(cè)試03-31
測(cè)你的邏輯能力如何05-11
服裝設(shè)計(jì)的論文04-12
設(shè)計(jì)類論文提綱10-15