基于LabVIEW的便携式通用型司机控制器测试系统

2019-12-30黄根岭陈享成

郑州铁路职业技术学院学报 2019年4期

黄根岭，陈享成，刘伟

(郑州铁路职业技术学院，河南郑州 451460)

司机控制器是司机用来操纵机车换向、调速的主令电器，它通过控制机车控制电路中的电器，间接控制主电路的电器设备，机车司机便可安全、方便地操纵机车。由于司机控制器是高频使用的电气控制设备,经多次使用后可能出现凸轮触头损坏、传动机构松动、机破或者D21等故障,导致机车无法正常运行，直接影响整个列车的行车安全。

司机控制器测试系统是检验司机控制器性能的关键性设备, 直接影响控制器的可靠性。目前司机控制器的测试设备主要为试验台，其体积庞大、价格昂贵，加之不同型号机车的司机控制器外形不同，接口不一，一台测试设备往往只能测试对应厂家的控制器，测试机型和参数受限，缺乏通用性，达不到现场实际检测的要求。例如：对于HXD1B型司机控制器格雷码的检测，有的检测设备就达不到检测的目的；对于司机控制器联锁接触电阻的检测，有的检测设备只是检测通断情况，无法检测阻值。另外，级位测试也是重点检测内容，有的检测设备无法进行级位测试，甚至有些测试还要靠目测，其准确度达不到要求。现提出一种基于LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台)的便携式通用型司机控制器测试系统，它是一种适用于目前所有车型司控器的通用测试装置[1-3]。

1 系统总体设计

测试系统分为上位机和下位机两部分。下位机以单片机为核心，主要功能是数据采集、数据处理，与上位机进行通信，接收命令后，发送数据给上位机；上位机的主要功能是给下位机发送命令，控制下位机动作，接收、处理数据，逻辑分析，并将数据处理结果显示给用户。上位机采用NI公司开发的图形化编程语言LabVIEW编程，为用户提供友好的人机操控界面，便于用户进行设备操作。其原理如图1所示。

图1 司机控制器测试系统原理框图

2 硬件设计

测试系统的硬件电路由供电电源、通信单元、信号采集和逻辑控制单元等模块组成，用于实现与被测司机控制器的匹配联结，实现测量信息的采集，并完成与上位机的数据通信。其中信号采集由TI公司生产的12位A/D转换器TLC2543完成，通过TLC2543与51单片机之间的接口设计，完成逻辑控制，电路原理图如图2所示。图中RX为被测的联锁开关接触电阻。实际应用中，在测量被测电阻前，往往增加RC滤波电路，这样可有效防止TLC2543的高速A/D转换发生跳变。

图2 信号采集和逻辑控制原理图

3 软件设计

软件设计包括上位机软件设计和下位机软件设计两部分。上位机软件提供了执行测试系统的人机交互界面，采用LabVIEW编程，包括前面板设计和程序框图设计两部分；下位机软件采用C51编程，主要完成数据采集、与上位机通信等功能[4-5]。

3.1 上位机软件设计

前面板是控制与显示界面，可显示联锁开关的接触电阻、动作状态、手柄位置等信息，可以直观地判断司机控制器的逻辑状态、触点的接触电阻及电位器输出电压是否正确。同时显示相应被测试司机控制器的逻辑图。

3.2 程序框图设计

前面板和程序框图具有对应关系，前面板是用户操作控制的界面，程序框图是编程界面，主要由数据发送、数据接收与处理、故障数据查找三部分组成，内容包括司机控制器换向联锁逻辑关系(向前、向后、0位)，调速手柄逻辑关系(牵引100%、牵引2/3、牵引0大零位、制动0、制动2/3、制动100%)。如果某一联锁故障，则会显示错误状态，联锁阻值大于200 mΩ,则相应指示灯报警红灯显示等内容。