基于LabVIEW的PWBU控制单元自动测试系统的开发

株洲中车时代电气股份有限公司 孟庆明 任小冬 武松剑 罗 焕

基于LabVIEW的PWBU控制单元自动测试系统的开发

株洲中车时代电气股份有限公司 孟庆明 任小冬 武松剑 罗 焕

动车组辅助供电系统为动车组上多种形式的负载提供电能,如空调、换气装置、控制系统、照明、广播、列车无线等设备，是动车组重要的组成部分。而PWBU控制单元是动车组辅助供电系统的核心设备。基于图形化编程语言LabVIEW和PXI系统，设计了一套动车组PWBU单元的自动测试系统，替代目前的手动测试方式，实现了数据的自动采集、试验结果的自动记录、打印等功能，实现了一键测试。

PWBU单元；自动化测试系统；LabVIEW；一键测试

目前动车组检修业务呈现快速增长的态势，随着检修业务的迅速扩大，原有的检修测试模式难以支撑未来的检修业务需求，提高测试设备自动化，成为解决问题的突破口，支持新的业务发展。

根据PWBU单元的工作性能和测试要求，本文以虚拟仪器为开发平台，从系统框架、硬件和软件设计三部分对该系统进行详细的阐述，并通过实际测试，验证了系统的可行性。

1 系统结构及原理

动车组辅助供电系统为动车组上多种形式的负载提供电能,如空调、换气装置、控制系统、照明、广播、列车无线等设备,是动车组重要的组成部分。而PWBU单元是动车组辅助供电系统的核心设备，主要有控制板、接口板、电容板等电路板组成。

自动化测试系统实现了动车组PWBU控制单元的功能测试。测试时从被试品插头输入信号，通过开关卡路由，以及PXI、示波器、万用表对信号进行采样处理，由工控机进行自动化测试分析，并实时显示、存储和打印测试结果。测试系统的整体结构如图1所示。

图1 测试系统结构图

测试系统整体需求如下：

1）与被测产品信息交换：测试系统应能够通过网口及GPIB，依据通信协议与PWBU控制单元进行信息交互，上位机能实时获取控制单元的主要参数信息。

2）软件性能需求：测试系统软件界面简洁明了，便于操作。通过配置界面对测试系统进行硬件配置管理与三级权限管理（高级管理员、程序开发员、操作者）；软件能够自动、手动设置及显示界面，能够显示仪器仪表各参数值；满足自动测试设备信息化需求；采用图形化编程界面，提高程序的开发效率。

3）接口需求：系统的外观应与生产线现场的环境、色调相协调，不影响现场美观。

测试台主操控台设置紧急启停开关及状态指示灯，可移动满足流水线生产的需要，操作员作业方式为坐式作业，满足人机工程学。

2 系统硬件设计

自动化测试系统分为低压控制柜和工装柜。低压控制柜中主要由工业控制计算机、示波器、直流电源、万用表、波形发生器等组成，工装柜中主要由气缸、视觉检查模块、测试探针等组成。

2.1 硬件选型

工业控制计算机作为整个系统的控制核心，通过编制的软件系统，对试验过程进行自动控制和测试。

根据测试的需求，选用IPC610H作为主控计算机，采用NI PXI-1042 机箱，NI PXI-6529数字输入卡、Pickering 40-614-001开关卡等硬件。

考虑计量的方便性，信号源及测量设备采用台式仪器。

2.2 数字量/模拟量输出

由于试验过程中，需要输入的数字量和模拟量路数多，因此，在设计时，考虑用开关卡+直流电源(DC24V)来实现数字量输出，用开关卡+直流程控电源来实现模拟量输出，原理如图2所示。

图2 数字量/模拟量输出原理图

2.3 模拟量/频率采集

为了满足对试验过程中，各个通道数据的采集，采用万用表+开关卡的方式来进行交直流电压的采集，用示波器+开关的方式来进行频率信号的采集，原理如图3所示。

图3 模拟量/频率采集原理图

2.4 系统接口

试验台与被试品的连接，采用APEX单连接方式进行连接。

3 系统软件设计

测试系统的软件架构采用基于生产者-消费者的多线程执行架构。该软件架构优化了状态执行的效率和及内存数据的共享；减轻了开发者对于架构细节的设计，如图4所示。

图4 软件架构

测试系统整体软件结构如图5所示。

测试系统软件采用分层体系结构，从上至下分为人机交互模块，测试流程管理模块、数据管理模块、仪器接口驱动模块等。其中：

人机交互模块包括设备配置及控制模块、设备状态监测模块；

测试流程管理模块实现测试序列编辑、用户规则、设备命令集等方面的设置。

数据管理模块分别实现了用户数据和仪器设备数据的管理功能；

仪器设备接口驱动模块基于VISA函数库进行设计。

测试平台软件基于LabVIEW开发环境编写，完成各个仪器的操作软面板实现测试设备的程控。并通过LabVIEW完成仪器基础操作子VI的编写，便于自动测试过程中的调用和二次开发。

图5 系统软件总体结构图

4 结论

通过PWBU单元自动化测试系统的开发，实现了数据的自动采集、试验结果的自动记录、打印等功能，实现了一键测试。通过实际测试，与原来相比测试效率提高了80%以上。通过数据的自动采集及上传服务器系统，为目前开展的大数据研究提供宝贵的基础数据。

[1]高晓燕,丁国君．基于LabVIEW的制动控制单元自动测试系统的开发[J]．电子技术应用,2013．

[2]蒋骊湘,陈高华,刘护林．基于LabVIEW的交流传动试验数据采集系统[J]．机车电传动,2011．

[3]陈锡辉,张银鸿,等．LabVIEW 8．20程序设计从入门到精通[M]．北京:清华大学出版社,2007．

Development of PWBU automatic test system based on virtual instrument

(Zhuzhou CRRC Times Electric Co., Ltd., Zhuzhou 412001, China)

The auxiliary power supply system provides the power to the load of various forms of EMU, such as air conditioning, ventilation device, control system, lighting, radio, train radio and other equipment, is an important part of EMU. The PWBU control unit is the core equipment of EMU auxiliary power supply system. The PWBU EMU unit automatic test system is designed based on the graphical programming language LabVIEW and PXI system, which insteads of the current manual test mode, realizes the automatic collection of data, automatic recording and printing of test results, and one key test.

PWBU unit；automatic test system；LabVIEW ；One key test

孟庆明（1980-），男，江苏徐州人，工程师。