基于PLC的BCM功能自動(dòng)測試系統(tǒng)*

李智強(qiáng),高 倩，耿俊杰

(河南工業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450001)

當(dāng)前，隨著人們生活水平的提高，汽車的需求量也越來越大，汽車行業(yè)的競爭正不斷加劇。集成車身控制模塊BCM(Body Control Module)作為汽車電子的一個(gè)重要組成部分，它可以達(dá)到綜合控制車身電子設(shè)備多個(gè)功能的目的，其功能的完善和提高，能夠提高汽車整體的性能和駕車的舒適性，同時(shí)降低了其生產(chǎn)成本。BCM所要實(shí)現(xiàn)的功能比較繁多復(fù)雜，如電源供給線、轉(zhuǎn)向燈左右及缺燈倍閃、前后刮水器及洗滌控制、前后除霧除霜控制、安全帶未系警告、中控門鎖、遙控門鎖、電動(dòng)窗控制、行車時(shí)門未關(guān)報(bào)警、ABS故障指示、儀表顯示控制（門開指示、后霧燈指示、ABS/EBD指示、轉(zhuǎn)向指示、遠(yuǎn)光燈指示等）、安全氣囊等眾多功能。

傳統(tǒng)的手動(dòng)開關(guān)式的功能測試一般應(yīng)用于BCM的開發(fā)試驗(yàn)階段，并且人工對(duì)BCM的功能檢測存在檢測速度慢、容易出現(xiàn)漏檢甚至誤檢的問題，為了避免這些問題產(chǎn)生，本文在分析BCM功能的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)完成了車身控制模塊BCM的功能自動(dòng)測試系統(tǒng)。由于每種轎車的BCM功能不完全相同，且引腳排列也完全不相同，本文只針對(duì)某種車型的BCM功能設(shè)計(jì)基于PLC的功能測試系統(tǒng)。

1 某車型BCM的功能測試系統(tǒng)的組成

基于PLC的BCM的功能自動(dòng)測試系統(tǒng)如圖1所示，主要由工業(yè)控制PC、PLC、輸入擴(kuò)展板、輸出擴(kuò)展板、語音提示、氣動(dòng)電磁閥和負(fù)載等組成。在本系統(tǒng)中，通過輸出擴(kuò)展板實(shí)現(xiàn)電平信號(hào)的變換，提供BCM所需的輸入電平信號(hào)(BCM電平為12 V)；BCM的輸出信號(hào)經(jīng)輸入擴(kuò)展版后輸入給PLC；在測試完成后，系統(tǒng)通過語音電路提示測試是否合格，并打印合格標(biāo)簽。

圖1 基于PLC的BCM的功能自動(dòng)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

由于BCM輸入輸出接口的插接件插拔比較費(fèi)力，且浪費(fèi)時(shí)間，故在本系統(tǒng)中采用針床機(jī)構(gòu)完成與BCM輸入輸出接口的連接。針床機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由上針床、下針床和動(dòng)板等幾部分組成。在BCM的測試過程中，操作人員將待測的BCM放到動(dòng)板上，動(dòng)板在動(dòng)板汽缸的驅(qū)動(dòng)下左移至上/下針床的中間，然后上/下針床氣缸先后依次驅(qū)動(dòng)上/下針床下/上移壓緊BCM，自動(dòng)完成對(duì)BCM功能的測試；測試完成后，上/下針床和動(dòng)板再依此按相反的順序運(yùn)動(dòng)，將BCM推出。

圖2 BCM功能測試系統(tǒng)針床機(jī)構(gòu)示意圖

2 BCM功能測試系統(tǒng)的硬件電路

2.1 PLC的選型

在本系統(tǒng)中選用DVP ES PLC[1]，PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)BCM的實(shí)際輸入輸出點(diǎn)數(shù)來選擇，比如以某汽車的CN100型BCM為例，輸出Y選擇64點(diǎn) (包含BCM電平輸入控制信號(hào)最大為36點(diǎn)、語音控制8點(diǎn)和氣缸控制 6點(diǎn),考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，輸入 X選擇 56點(diǎn)(包含BCM電平輸入控制48點(diǎn)和氣缸到位8點(diǎn))。

2.2 輸出擴(kuò)展板電路

在本系統(tǒng)中，輸出擴(kuò)展板作用是將PLC的輸出經(jīng)過光電耦合器TLP521、達(dá)林頓晶體管驅(qū)動(dòng)器ULN2803和繼電器組成的電路轉(zhuǎn)換為BCM的輸入電平信號(hào)，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，部分輸出擴(kuò)展板接口電路原理圖如圖3所示。單個(gè)繼電器電路連接如圖4所示，由JP2接口的1腳和2腳或2腳和3腳的跳線選擇9～16 V或0 V，通過 ULN2803的 JPB00口驅(qū)動(dòng)繼電器 ACP341，通過繼電器的常開觸點(diǎn)的接通由OPB00節(jié)點(diǎn)連接BCM的輸入端邏輯高電平（9～16 V）或低電平（0 V）的輸入。

2.3 輸入接口板電路設(shè)計(jì)

在對(duì)BCM的檢測過程中，為了保證對(duì)其輸出進(jìn)行可靠的檢測，達(dá)到能夠檢測出其漏焊、虛焊以及實(shí)際帶負(fù)載的能力,在設(shè)計(jì)中采用如圖4所示的BCM負(fù)載接口電路。BCM的負(fù)載類型包含上拉負(fù)載（如Z2）和下拉負(fù)載(如Z1)兩種類型，下拉負(fù)載Z1并聯(lián)繼電器，確保BCM的輸出電壓不能低于9 V;上拉負(fù)載Z1并聯(lián)R1和光耦電路,確保BCM內(nèi)部電路被擊穿或損壞時(shí)測試的準(zhǔn)確性。

圖4 BCM負(fù)載連接圖

圖3 輸出擴(kuò)展板電路

圖5 輸入擴(kuò)展板電路原理圖

BCM的輸出經(jīng)過如圖5的外接電路轉(zhuǎn)換后，輸入到如圖5所示的輸入擴(kuò)展板電路，該電路由A2、A3、A5等作為輸入端，由ULN2803驅(qū)動(dòng)繼電器ACP341作為輸出端,通過繼電器的常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換,輸入給PLC。

2.4 語音提示電路設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)中還設(shè)置有語音提示的功能，其電路圖如圖6所示，本電路采用AT89S52單片機(jī)作為控制器，選用ISD4004語音芯片，實(shí)現(xiàn)語音提示功能。在本系統(tǒng)中，通過PLC輸出端子Y050到Y(jié)057控制語音播放，在測試過程中能起到提示操作人員的效果。

圖6 語音提示電路圖

3 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 PLC測試程序設(shè)計(jì)

BCM功能測試程序首先PLC控制BCM進(jìn)入測試臺(tái)，上/下針床自動(dòng)壓緊BCM，從檢測BCM電源輸出開始自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)BCM各項(xiàng)功能逐項(xiàng)測試，測試完成后語音提示 BCM是否合格，然后上/下針床松開 BCM，動(dòng)板將BCM推出測試臺(tái)，完成整個(gè)測試過程。BCM功能檢測流程圖如圖7所示。

圖7 BCM功能檢測流程圖

車身控制模塊BCM的功能測試包括了BCM的有效功能測試和無效功能測試。BCM的有效功能是指當(dāng)PLC程序給出相應(yīng)的外部輸入信號(hào)時(shí)，BCM應(yīng)給出相應(yīng)的正確的功能輸出。BCM的無效功能是指當(dāng)給出相應(yīng)的輸入信號(hào)時(shí)，有其他不應(yīng)出現(xiàn)的功能出現(xiàn)，對(duì)駕駛員自己和他人都會(huì)造成生命威脅。BCM的無效功能測試是首先在給輸入信號(hào)之前，檢測掃描PLC所有的輸入口，記錄在數(shù)據(jù)寄存器中，然后接通BCM的輸入信號(hào)，再次掃描BCM的輸入端口，存入數(shù)據(jù)寄存器中，然后進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比。此時(shí)顯示的測試結(jié)果中應(yīng)該有的輸出必須要有，不該有的輸出必須沒有，然后才能通過測試。無效功能檢測流程圖如圖8所示。

圖8 無效功能測試流程圖

3.2 語音提示軟件

語音提示由PLC控制拉低AT89S52的P0口的管腳，AT89S52對(duì)ISD4004發(fā)出POWERUP命令,等待ISD4004上電后，發(fā)送放音地址指令，然后發(fā)送放音指令，等待放音結(jié)束；語音提示的內(nèi)容主要包含“BCM測試開始”、 “BCM測試結(jié)果為合格”、“BCM測試結(jié)果為不合格”、“BCM測試結(jié)束”、“請(qǐng)取下 BCM”等幾段語音，起到提示操作人員的功能。播放程序流程如圖9所示。

3.3 組態(tài)軟件界面

在本測試系統(tǒng)中，采用組態(tài)王設(shè)計(jì)顯示界面[3]，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能。在BCM測試過程中，組態(tài)畫面中相應(yīng)的燈會(huì)進(jìn)行顏色的轉(zhuǎn)換，綠色代表此項(xiàng)功能正常，紅色代表此項(xiàng)檢測不通過,能夠同步地逐項(xiàng)動(dòng)態(tài)顯示測試通過的項(xiàng)目；測試完成后，將BCM的測試結(jié)果(“PASS”或”FAIL”)顯示到計(jì)算機(jī)顯示屏上。

基于PLC的BCM功能測試系統(tǒng)目前已投入運(yùn)行，該系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，有效地避免了傳統(tǒng)的人工檢測時(shí)檢測速度慢、容易出現(xiàn)漏檢、誤檢等問題，節(jié)省了人力，提高了效率。

圖9 語音提示播放程序

[1]中達(dá)電通股份有限公司.DVP-PLC應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)[Z].

[2]孟振中.基于 ISD4004芯片的語音錄放系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].成功(教育),2008(1):218-219.

[3]劉文貴,劉振方.工業(yè)控制組態(tài)軟件應(yīng)用技術(shù)[M]：北京:北京理工大學(xué)出版社，2011.