黃根嶺，陳享成，劉 偉

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451460)

司機(jī)控制器是司機(jī)用來(lái)操縱機(jī)車換向、調(diào)速的主令電器，它通過(guò)控制機(jī)車控制電路中的電器，間接控制主電路的電器設(shè)備，機(jī)車司機(jī)便可安全、方便地操縱機(jī)車。由于司機(jī)控制器是高頻使用的電氣控制設(shè)備,經(jīng)多次使用后可能出現(xiàn)凸輪觸頭損壞、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)松動(dòng)、機(jī)破或者D21等故障,導(dǎo)致機(jī)車無(wú)法正常運(yùn)行，直接影響整個(gè)列車的行車安全。

司機(jī)控制器測(cè)試系統(tǒng)是檢驗(yàn)司機(jī)控制器性能的關(guān)鍵性設(shè)備, 直接影響控制器的可靠性。目前司機(jī)控制器的測(cè)試設(shè)備主要為試驗(yàn)臺(tái)，其體積龐大、價(jià)格昂貴，加之不同型號(hào)機(jī)車的司機(jī)控制器外形不同，接口不一，一臺(tái)測(cè)試設(shè)備往往只能測(cè)試對(duì)應(yīng)廠家的控制器，測(cè)試機(jī)型和參數(shù)受限，缺乏通用性，達(dá)不到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)的要求。例如：對(duì)于HXD1B型司機(jī)控制器格雷碼的檢測(cè)，有的檢測(cè)設(shè)備就達(dá)不到檢測(cè)的目的；對(duì)于司機(jī)控制器聯(lián)鎖接觸電阻的檢測(cè)，有的檢測(cè)設(shè)備只是檢測(cè)通斷情況，無(wú)法檢測(cè)阻值。另外，級(jí)位測(cè)試也是重點(diǎn)檢測(cè)內(nèi)容，有的檢測(cè)設(shè)備無(wú)法進(jìn)行級(jí)位測(cè)試，甚至有些測(cè)試還要靠目測(cè)，其準(zhǔn)確度達(dá)不到要求?，F(xiàn)提出一種基于LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái))的便攜式通用型司機(jī)控制器測(cè)試系統(tǒng)，它是一種適用于目前所有車型司控器的通用測(cè)試裝置[1-3]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。下位機(jī)以單片機(jī)為核心，主要功能是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理，與上位機(jī)進(jìn)行通信，接收命令后，發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī)；上位機(jī)的主要功能是給下位機(jī)發(fā)送命令，控制下位機(jī)動(dòng)作，接收、處理數(shù)據(jù)，邏輯分析，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果顯示給用戶。上位機(jī)采用NI公司開(kāi)發(fā)的圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW編程，為用戶提供友好的人機(jī)操控界面，便于用戶進(jìn)行設(shè)備操作。其原理如圖1所示。

圖1 司機(jī)控制器測(cè)試系統(tǒng)原理框圖

2 硬件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)的硬件電路由供電電源、通信單元、信號(hào)采集和邏輯控制單元等模塊組成，用于實(shí)現(xiàn)與被測(cè)司機(jī)控制器的匹配聯(lián)結(jié)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量信息的采集，并完成與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信。其中信號(hào)采集由TI公司生產(chǎn)的12位A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543完成，通過(guò)TLC2543與51單片機(jī)之間的接口設(shè)計(jì)，完成邏輯控制，電路原理圖如圖2所示。圖中RX為被測(cè)的聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)接觸電阻。實(shí)際應(yīng)用中，在測(cè)量被測(cè)電阻前，往往增加RC濾波電路，這樣可有效防止TLC2543的高速A/D轉(zhuǎn)換發(fā)生跳變。

圖2 信號(hào)采集和邏輯控制原理圖

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)兩部分。上位機(jī)軟件提供了執(zhí)行測(cè)試系統(tǒng)的人機(jī)交互界面，采用LabVIEW編程，包括前面板設(shè)計(jì)和程序框圖設(shè)計(jì)兩部分；下位機(jī)軟件采用C51編程，主要完成數(shù)據(jù)采集、與上位機(jī)通信等功能[4-5]。

3.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

前面板是控制與顯示界面，可顯示聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)的接觸電阻、動(dòng)作狀態(tài)、手柄位置等信息，可以直觀地判斷司機(jī)控制器的邏輯狀態(tài)、觸點(diǎn)的接觸電阻及電位器輸出電壓是否正確。同時(shí)顯示相應(yīng)被測(cè)試司機(jī)控制器的邏輯圖。

3.2 程序框圖設(shè)計(jì)

前面板和程序框圖具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，前面板是用戶操作控制的界面，程序框圖是編程界面，主要由數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收與處理、故障數(shù)據(jù)查找三部分組成，內(nèi)容包括司機(jī)控制器換向聯(lián)鎖邏輯關(guān)系(向前、向后、0位)，調(diào)速手柄邏輯關(guān)系(牽引100%、牽引2/3、牽引0大零位、制動(dòng)0、制動(dòng)2/3、制動(dòng)100%)。如果某一聯(lián)鎖故障，則會(huì)顯示錯(cuò)誤狀態(tài)，聯(lián)鎖阻值大于200 mΩ,則相應(yīng)指示燈報(bào)警紅燈顯示等內(nèi)容。

3.3 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

下位機(jī)的程序流程圖包括系統(tǒng)初始化和測(cè)試兩部分。初始化部分包括定義變量、串行口數(shù)據(jù)配置等。測(cè)試程序部分包括接觸電阻測(cè)試、電位器測(cè)試等，待所有測(cè)試完畢，停止測(cè)試，保存測(cè)試數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主程序流程如圖3所示。

圖3 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程圖

4 測(cè)試結(jié)果

經(jīng)多次上電測(cè)試，本測(cè)試系統(tǒng)所測(cè)數(shù)據(jù)的精度與對(duì)應(yīng)司機(jī)控制器廠家所提供的的測(cè)試臺(tái)相當(dāng)。以HXD1D為例，測(cè)試結(jié)果如表1所示。從表1中可以看出，采用本測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量值與測(cè)試臺(tái)測(cè)量值基本一致，完全滿足測(cè)量要求的精度。

表1 測(cè)量值對(duì)比表

續(xù)表

5 結(jié)語(yǔ)

本測(cè)試系統(tǒng)在一個(gè)界面就能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)和顯示，人機(jī)界面友好直觀、操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、擴(kuò)展性和移植性強(qiáng)，一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)能同時(shí)測(cè)試多種型號(hào)的司機(jī)控制器，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有一定的推廣價(jià)值。