應(yīng)用領(lǐng)域：系統(tǒng)測試 挑戰(zhàn)：使用該測試平臺，使機(jī)車主控制系統(tǒng)TCU（牽引控制單元）在離線狀態(tài)下全程模擬機(jī)車運(yùn)行方式。 應(yīng)用方案：使用National Instruments公司的LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺和數(shù)據(jù)采集卡來開發(fā)一個(gè)友好、靈活的基于PC的測試系統(tǒng)。 使用的產(chǎn)品：LabVIEW7.1; PCI-6014 介紹 目前國內(nèi)尚無完善的地鐵機(jī)車主控系統(tǒng)的配套測試系統(tǒng)，對他們的測試主要依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷以及將他們裝配到機(jī)車上，在專用試車線上試運(yùn)行來進(jìn)行，效率低，也不可靠。 地鐵機(jī)車的主控系統(tǒng) 上海地鐵一號線DC－01直流機(jī)車主電路輸入電壓為直流1500V。每節(jié)動車由4臺207KW直流串勵(lì)電動機(jī)驅(qū)動，每2臺電機(jī)串聯(lián)成一組，再兩組并聯(lián)。兩組牽引電機(jī)磁場交錯(cuò)聯(lián)結(jié)，以使兩組電機(jī)電勢平衡。在牽引時(shí)，車輛牽引電機(jī)采用斬波器PWM調(diào)速方式和弱磁調(diào)速方式。在制動時(shí)，牽引電機(jī)作為串勵(lì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將電能反饋至電網(wǎng)（再生制動），或消耗在制動電阻上（能耗制動）。該牽引系統(tǒng)已經(jīng)在上海地鐵一號線穩(wěn)定運(yùn)行10年以上，調(diào)速性能平穩(wěn)。 直流機(jī)車的主控制系統(tǒng)為TCU（牽引控制單元）和斬波器。TCU是西門子公司（SIEMENS）設(shè)計(jì)和制造的SIBA16機(jī)車控制系統(tǒng)，主要功能是根據(jù)司機(jī)發(fā)出的出的控制指令，發(fā)出相應(yīng)的主電路接觸器、控制回路繼電器控制信號，控制斬波器各個(gè)功能管的觸發(fā)脈沖，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的控制。斬波器實(shí)現(xiàn)機(jī)車直流電機(jī)的PWM調(diào)速。 TCU和斬波器要長期穩(wěn)定可靠的工作，必須定期維護(hù)，出現(xiàn)故障后要及時(shí)維修，維護(hù)和維修完成后要測試合格才能在地鐵機(jī)車上運(yùn)行。目前TCU均依靠進(jìn)口，十分昂貴，國內(nèi)尚無配套測試系統(tǒng)。對它們的測試主要依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷以及將它們裝配到機(jī)車上，在專用試車線上試運(yùn)行來進(jìn)行，效率很低，且不可靠。 測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為此，我們針對上海地鐵一號線的直流機(jī)車主控制系統(tǒng)研制了一套的測試系統(tǒng)，它基于虛擬儀器技術(shù)，采用了NI的LabVIEW7.1以及該公司的PCI-6014數(shù)據(jù)采集卡。該測試系統(tǒng)可以在TCU離線的情況下，實(shí)時(shí)提供地鐵機(jī)車在牽引、惰行、制動等運(yùn)行工況下相應(yīng)的TCU輸入信號，并對TCU在相應(yīng)工況下的輸出波形進(jìn)行實(shí)時(shí)測量和記錄，從而實(shí)現(xiàn)TCU的離線測試，有助于對TCU性能做出準(zhǔn)確的評價(jià)，提高TCU的維修效率。有助于對TCU性能做出準(zhǔn)確的評價(jià)，提高TCU的維修效率。 該測試系統(tǒng)是以PC機(jī)為核心，應(yīng)用NI公司的高速數(shù)據(jù)采集卡PCI-6014實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。PC機(jī)為控制系統(tǒng)的核心單元，用于發(fā)出控制指令，同時(shí)采集反饋信息。PCI-6014是基于PCI總線的16位多功能高速數(shù)據(jù)采集卡，提供16路單端或8路差分模擬輸入，2路16位模擬輸出，最高采樣率是200kS/s。同時(shí)提供8路數(shù)字1/0線和2個(gè)24位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器。PCI-6014附帶NI-DAQ驅(qū)動軟件，提供LabVIEW語言的強(qiáng)大編程接口，使用方便。在TCU測試系統(tǒng)中，TCU運(yùn)行所需的信號都由PCI-6014的各個(gè)通道給出。手柄信號和各傳感器輸出的模擬量信號由PCI-6014的模擬輸出通道（AO，Analog Output）實(shí)現(xiàn)，由于PCI-6014 AO通道輸出功率有限制輸出信號必須經(jīng)過由運(yùn)放組成的功率放大模塊再輸入到TCU；接觸器、繼電器觸點(diǎn)應(yīng)答信號和斬波器監(jiān)控信號為110V的開關(guān)量信號，由PCI-6014的數(shù)字輸出通道（DO，Digital Output）實(shí)現(xiàn)，由于DO輸出為TTL電平，最高+5V，必須經(jīng)過由光偶隔離、MOSFET放大組成的幅值、功率放大模塊再輸入TCU；TCU輸出的接觸器、繼電器驅(qū)動信號必須經(jīng)過由光偶隔離組成的信號變換、隔離模塊才能通過PCI-6014的數(shù)字量輸入通道（DI，Digital Input）采集。TCU發(fā)出的斬波器各個(gè)GTO驅(qū)動信號則由PCI-6014的模擬量輸入通道（AI，Analog Input）采集。 PCI-6014發(fā)送控制信號和采集測量和手柄信號的程序由LabVIEW編寫。利用NI 的軟件Measurement & Automation Explore 和DAQ助手快速進(jìn)行工作模式（差分還是單端），任務(wù)和通道設(shè)置。并利用DAQ助手生成的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的程序代碼，通過適當(dāng)?shù)男薷模奖愕耐瓿闪藴y試系統(tǒng)的軟件編程，大大節(jié)省了該系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間。 該系統(tǒng)包含2種工作模式，分別為手動和自動工作模式。當(dāng)運(yùn)作在手動工作模式時(shí)LabVIEW采集用戶操作的手柄信號，根據(jù)手柄信號模擬出機(jī)車的工作方式；當(dāng)運(yùn)做在自動方式時(shí)，手柄的信號由前面板中的控鍵給出，根據(jù)控鍵的輸入值模擬出機(jī)車的工作方式。滿足了不同類型用戶的需求。運(yùn)作在手動方式時(shí)該系統(tǒng)還可用作車輛維修技術(shù)人員和駕駛員的培訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提供一個(gè)接近于機(jī)車真實(shí)環(huán)境的培訓(xùn)平臺，提高駕駛?cè)藛T和維修人員對機(jī)車的操作水平。