车身控制器的自动化测试方法设计

1车身控制器的自动化测试方法设计摘要：近几年来，随着汽车电子产品的不断涌现，汽车电控单元和传感器的大量增加。控制信号的实时交换的不断增加，车载网络技术的推广也是当前汽车技术发展的必然趋势。汽车车身控制器（BCM）的应用使得车身电子电器在安全性、舒适性等方面的要求不断提高，使得车灯、电动后视镜、电动座椅等产品的控制器得到广泛的应用。因此，对于车身控制器（BCM）的检测也应该引起现代企业中的高度重视。结合对汽车车身控制器的研究，本文主要进行了车身控制器（BCM）自动化检测方法研究，取得的主要研究成果如下：1、本文以某型车身控制器（BCM）为研究对象，对比传统的检测方法，提出来一种全新的自动化检测方法。2、设计了基于PLC编程的夹具平台是机械、电气控制相结合的测试系统在测试过程中，气缸推动待测控制板上升，使得待测电子控制板上的焊盘与已经固定好的治具上的Pin针紧密接触，从而实现对该待测电子控制板性能的检测。提高了检测的效率，能够实现小批量的生产。3、合理的运用自动化检测工具AgilentTS-8900和测试软件AgilentTestExecSL能够丰富的配置参数，实现功能的效率化以及精确化。实现全面而又严格的性能验证，实现较低的静态功耗。4、车身控制器（BCM）的自动化检测是基于KW2000通讯协议的CAN总线的诊断协议，测试检测完全通过十六进制的数字线号进行检测，不仅检测车身控制器（BCM）本身电路接通问题还检测其相应的功能。提供灵活的产品设计服务，严格的自动化程序的检测，全方位地满足整车厂的各种设计需求。关键词：车身控制器（BCM）自动化测试CAN总线KW2000通信协议2ThebodycontrolmoduleautomatedtestdesignedAbstractInrecentyears,withtheautomotiveelectronicsproductscontinuingtoemerge,automotiveelectroniccontrolunitsandsensorshaveincreasedsubstantially.TheincreasingofReal-timeexchangeofcontrolsignalsandthespreadofvehiclenetworkingtechnologyisthecurrenttrend.TheapplicationofAutoBodyControlModule(BCM)makesthebodyelectronicsinsafety,comfortandotheraspectsoftheincreasingdemands,makingthelights,powermirrors,powerseatsandotherproductswidelyusedcontroller.Therefore,thebodycontroller(BCM)shouldalsoleadtothedetectionofmodernenterprisesattachgreatimportance.Combiningautomotivebodyscontroller,thispapermainlydesignsanautomatedtestingbodycontroller(BCM)functions，andconductedabodycontroller(BCM)automateddetectionmethod,themainresearchresultsobtainedareasfollows:1、ThispaperwithacertaintypeofbodycontrolModule(BCM)forthestudy,comparedtothetraditionaldetectionmethods,proposedanewdetectionmethod.2、BasedonPLCprogrammingplatformfixturemechanical,electricalcontrolofacombinationofthetestsystemduringthetest,thetestpanelcylindertorise,sothattheelectroniccontrolpanelofthetestpadandthefixtureisfixedgoodthepinpinclosecontact,inordertoachievethetestperformancetestingelectroniccontrolpanel.Improvethedetectionefficiency,toachievetheproductionofsmallquantities.3、ReasonableusingofautomatedtestingtoolsAgilentTS-8900andtestsoftwareAgilentTestExecSLcanenrichtheconfigurationparameters,toachievefunctionalefficiencyandprecision,toachieveacomprehensiveandrigorousperformanceverificationandtoachievelowstaticpowerconsumption.4、BodyController(BCM)automateddetectionisbasedKW2000protocolCANbusdiagnosticprotocol,thetestdetectsentirelythroughhexadecimaldigitlinenumberfortesting,notonlydetectsbodycontrolModule(BCM)itselfcircuitisconnectedthroughofthecorrespondingfunctionisalsodetected.Provideflexibleproductdesignservices,stricttestingautomationinalldirectionstomeetvariousdesignrequirements.Keywords：bodycontrolModuleautomationtestCANKW2000communicationprotocol3目录第一章引言.111课题研究的背景与意义.112车身控制器（BCM）的发展历史.113车身控制器（BCM）检测方法.214车身控制器（BCM）自动化检测的整体方案.315本文的主要研究内容.4第二章车身控制器（BCM）及测试工具.52.1车身控制器（BCM）功能简图.52.2车身控制器（BCM）系统CAN/LIN总线通信.62.3车身控制器（BCM）自动化测试硬件平台.72.4车身控制器（BCM）自动化测试软件.10第三章车身控制器（BCM）测试夹具平台.113.1车身控制器（BCM）功能测试夹具机械结构.123.2车身控制器（BCM）的检测机控制与检测.133.3以PLC为主体的控制系统实现.163.4PLC程序设计.183.5设备电气原理图设计.21第四章基于KW2000服务BCM功能测试规范.224.1基于KW2000的通讯协议.224.2诊断服务列表.234.3BCM管脚定义.254.4BCM功能自动化测试.29第五章总结与展望.405.1本文工作总结.405.2进一步工作的建议.41参考文献.42致谢.421第一章引言11课题研究的背景与意义最近几年，随着中国的经济快速的发展，现在本文的汽车产业也不断的增长，汽车产量也不断的增加。自2001年以来，我国汽车的产量年增长率很高，一直保持在10以上，2006年汽车总产量创新高，达到728万辆，2007年，乘用车产量达到888万辆，2010年，我国乘用车产量达到1100万辆。预计到达2013年，我国的乘用车产量突破5000万辆。同时，消费者的消费观念也渐趋理性，开始更加关注整车性能、功能、安全性。因此，对于车身控制系统来讲，汽车的人性化、舒适性以及安全性的要求也在逐步提高。汽车的制造商们认为可以增加一些汽车电子产品的数量、提高汽车的电气化是将来争夺汽车市场的有力手段。车身控制器（BCM）的检测方法也是汽车厂商的现在共同谋求发展的必争之地。传统检测方法效率低下，而且检测的正确率也不是很高。然而本文设计的现代检测方法不仅在效率还是正确性上都有了很大的提高，大大的节省了人力和财力。车身控制器（BCM）的自动化测试能够精确的实现自身功能的检测，提高产品的生产效率，形成小批量的生产。通过本次设计，掌握汽车车身控制器（BCM）的工作原理、性能要求、结构形式等。简单的运用PLC软件对自动化测试夹具平台进行功能要求的运行。主要的是通过这次设计增强自己的专业知识，培养自己的动手能力，培养工程实践能力。12车身控制器（BCM）的发展历史上个世纪90年代初期，总线技术开始在汽车行业中流行起来，但是由于没有特定的网络标准，缺乏一些更深层次的横向联系，导致了许多生产的同一产品很难互相兼容，从而限制了汽车网络技术的发展。近些年来，汽车行业快速发展，制造商开始采用标准化的网络技术标准，增加了二次开发的操作性，提高了同一类产品的兼容性和互换性。对于本文国家现在的水平来说，国内的生产制造水平和国外的水平还是有一些差距。但是也都形成了CAN/LIN的网络技术，车身总线网络主要是连接汽车的整车2电动车窗、中控锁、内部灯、外部灯、前后雨刮、仪表等的总线网络。车身总线网络的通讯速率远远高于控制类的总线网络，并且它的技术含量也比控制类总线网络高很多。这个也得到了广泛地应用。13车身控制器（BCM）检测方法1.3.1车身控制器（BCM）传统检测方法车身控制器（BCM）的传统检测方法的特点是多人合作、多步骤测试。其过程为：首先将待侧板放置在一台检测台上，通过检测仪器手工将待测板上的焊盘两两啮合，根据万用表，示波器，逻辑分析仪，频谱仪等一些检测设备以及已经调试好的电子回路判断出此待测板性能的好坏。此方法耗时，效率低，且对于操作工而言是一件苦不堪言的事，判断错误是时常发生的事。从另外一方面来说，这对于公司企业，成本在无形之中大大的提高了。鉴于此传统方法的缺陷，全自动化检测设备就应运而生了。1.3.2车身控制器（BCM）自动化功能测方法车身控制器（BCM）功能测试机是针对传统的手工测试在操作简便性上的需求而设计的，它采用LabView软件测试平台、GPIB采集卡和系统总线、以及自动识别测试治具并调用测试程序等一系列先进技术，可自动、快速、准确地完成电路板的各种功能测试，且可由工厂工程人员按照测试的不同要求更改测试步骤及参数，并且所有的测试结果都统计保存在系统文件中以供日后随时调用，它功能强大，可对各种车身控制器（BCM）进行测试，是通用化自动测试系统，具有其他通用仪器组合出的功能测试系统无可比拟的优势。本文所设计的功能测试机适用于各种汽车车身控制器（BCM）的检测，操作员只需更换相应的治具以及相应的夹具即可。该功能测试机基本测试原理为：汽车车身控制器（BCM）功能测试机通过对标准治具的参数采集，设定误差范围并与被测板进行比较并判断是否合格。系统组成：汽车车身控制器（BCM）功能测试机由采集单元、控制单元、测试软件、输出单元等组成，可外接编程电源和负载以及高采样率接示波器等外设，如图1-1所示:3图1-1实际夹具图汽车电子控制板功能测试机技术特点：1.全自动测试方法，对操作人员要求低；2.自动准确判断每个细节，不产生遗漏和误判；3.自动多项目集中测试和多测试点同步测试，减少工位和工时；4.应用优越的自校准技术，转机种不需要高素质工程人员；5.用户界面友好，易于实现新机种自动测试之编程和调试；6.夹具结构规范，利于统一管理和控制成本；7.测试结果由PC分析得出合格或不合格；8.对不合格品可即时打印出相关数据，对整个测试过程可生成统计报表文件以供日后随时调用，该文件可通过EXCEL打开。相对于传统的测试方法，该测试机具有以下无可比拟的优势：1.节省劳动力，提高生产效率本系统将传统方法上多人合作完成的测试项目（多测试步骤）集中到一台自动测试设备上，只需手动将针床压合，系统就会自动进行数据采集处理，其速度是手动测试无法比拟的。系统对汽车电子控制板多信号可同步测试，人性化的操作界面、模块化的编程环境以及机种的便捷转换，为企业节省大量人力物力，并大大提高生产效率。42.减少测试上人为因素带来的偏差在传统的测试中，由于测试人员的操作习惯和读数习惯往往会给测试结果带来人为因素上的偏差。本产品采用计算机自动分析，并得出产品好坏结果，彻底杜绝了人为误差的产生。3.大大缩减测试设备费用在传统的测试中，企业往往需要购置一大堆测试/分析仪器，如万用表，示波器，逻辑分析仪，频谱仪等，费用高昂。本系统将上述仪器的功能全部集中到一起，大大缩减了测试设备购置费用。4.各种电子控制板测试的通用性本系统的最大的特点是能够通用，设备配置的板卡与软件灵活地结合在一起能够实现各种动静态参数的采集，并进行比对分析。电子产品在不断地更新换代，测试流程和测试内容上也在变更，本系统提供简单明了的用户界面，对于不同类型的电子产品，用户可自行设置相应的测试流程，只需更换测试治具即可进行测试。5.易用性无论是更换机种，或是测试程序编辑，还是具体测试，一般操作者均能轻松掌握。综上所述，该汽车电子控制板功能测试机操作既简便又准确，这对于公司企业来说大大的提高了工作效率，降低了成本，也符合了当代的发展趋势。14车身控制器（BCM）自动化检测的整体方案该设计方案主要是利用自动化夹具的灵活性，实时的更换车身控制器以便于来配合AgilentTS-8900测试硬件平台和AgilentTestExecSL测试软件，实现BCM的自动化测试。这其中将涉及到的设计内容：（1）BCM夹具的启动：主要涉及试验台带动BCM在气动作用下是上下移动、PLC编程、显示器的程序化编写、准确性和安全性的保障等等。（2）BCM自动化测试的硬件平台的搭建：主要是AgilentTS-8900测试平台（由安捷伦公司提供）、配置控制电脑，波形显示器等等。（3）BCM自动化测试软件的运用与掌握：主要是AgilentTestExecSL测试软件。5（4）实现BCM通讯协议与AgilentTS-8900硬件平台通讯协议的融合。由于本文采用的是某种车型的车身控制器，它所采用的通讯协议是KW2000通讯协议，所以本文必须将AgilentTS-8900测试平台的通讯协议与BCM的通讯协议统一起来，实现接口的兼容，保证测试程序的正常传输。本文设计的车身控制器（BCM）功能的自动化的检测方法的实际效果图如图1-2所示：图1-2试验测试平台效果图15本文的主要研究内容本文主要是针对某种车型设计的车身控制器（BCM）进行自动化的测试，课题研究主要是在中国汽车研究中心工程院汽车电子与新能源部由本文的工程师汪春华的6指导下完成的。针对汽车车身控制器（BCM）的自动化测试，本文采用了安捷伦公司的AgilentTS-8900测试平台对车身控制器（BCM）进行程序化的自动化检测，然而测试平台夹具是一台由PLC编程为设计基础的气动平台，编程控制器PLC是整个电气控制系统的枢纽，控制气缸上升到指定位置，同时发送AgilentTS-8900测试平台检测指令。AgilentTS-8900测试平台对待测电子板的电路检测，并反馈给用户最终的结果。操作员根据结果对相应的汽车电子控制板进行分类。本文的主要工作及章节内容安排如下：第一章简述本文的研究背景和意义，研究内容和目的。通过对相关课题的国内外研究进展、研究成果以及目前企业对于车身控制器（BCM）检测方法的比较、总结，发现国内在汽车车身控制器（BCM）的检测方法这一块技术比较滞后，工作效率极其低下。所以本文设计开发了基于KW2000通讯协议的自动化的检测方法。第二章主要内容（1）简单介绍下车身控制器（BCM）的功能和特点，基于KW2000下的CAN/LIN总线的协议，由于本文的测试程序主要是运用总线协议进行测试（2）介绍了车身控制器（BCM）自动化测试硬件平台的搭建。捷伦公司的AgilentTS-8900是现在针对大多数公司提供的检测汽车电子方面的自动化的测试平台。（3）介绍车身控制器（BCM）自动化测试的测试软件。AgilentTestExecSL测试软件具有高效的、准确的特点。第三章介绍了车身控制器（BCM）的测试平台夹具的设计以及工作原理。该夹具平台主要涉及到硬件和软件的设计开发，硬件主要是由气缸、夹具台、安全光栅等组成。软件主要是PLC控制气缸上升、下降和复位。还有就是触摸屏的程序设计，触摸屏主要是为操作员提供操作方便，简单化控制平台的运行。第四章介绍了车身控制器（BCM）的测试过程以及测试程序的编写，基于KW2000网络服务协议的诊断是整个测试的核心内容，利用AgilentTS-8900测试设备对车身控制器（BCM）进行供电，第一步是检测车身控制器（BCM）的硬件，主要是它的电路和管脚问题，包括车身控制器（BCM）的接地问题以及它的静态电流和动态工作电流的检测；接下来是对车身控制器（BCM）的功能进行检测，由AgilentTS-8900对车身控制器（BCM）发出功能指令，然后在由AgilentTestExecSL测试软件根据夹具平台的数据接口发来的信号进行测试，确定车身控制器（BCM）是否接到功能指令，以及是否发出相应的的指令动作。自动化测试分为四个测试环节，每个环节都是基于KW2000的通讯协议，通过发送相应结构的16进制的报文进行判7断功能的准确性。第五章总结全文的主要工作，指出本文的创新点以及不足之处，为进一步的完善和改进这类设备提出建议。第二章车身控制器（BCM）及测试工具2.1车身控制器（BCM）功能简图BCM（BodyControlModule）主要是控制汽车的车身用电器，例如整车的灯具、门锁、前后雨刮、洗涤器、电动窗、门锁、遥控等。与此同时，该系统还有电源管理功能、高低电压保护功能、延时断电和系统休眠的功能。其功能如图2-1所示:8图2-1BCM功能简图2.2车身控制器（BCM）系统CAN/LIN总线通信车身控制器（BCM）系统采用LIN/CAN总线通讯方式。LIN总线是基于通用SCI/UART接口的，其成本要低于CAN通讯。LIN可以作为CAN通讯网络的辅助。LIN总线主要应用于不需要CAN的性能、带宽及复杂性的低速系统，如开关类负载或位置型系统（包括车的后视镜、车锁、车座椅、车窗等）的控制。因此，LIN更有助于实现汽车与CAN网络连接的分布式控制系统。2.2.1CAN总线的介绍9CAN（ControlAreaNetwork控制器局域网）是由德国BOSCH公司在20世纪80年代，为了能够解决汽车中众多控制与测试仪器间的数据交换从而开发出的一种高性能的串行数据的通讯协议。CAN已经被广泛应用在很多领域。CAN节点的分层可以分为CAN对象层（TheObjectLayer）、CAN传输层（TheTransferLayer）、物理层（ThePhysicalLayer）；CAN总线的特点：（1）数据通信之间没有主从之分，任意一个节点可以向其他任何（一个或多个）节点发出数据通信，依靠各个节点信息按照优先级的先后顺序来决定通信的次序，高优先级节点的信息在134s通信，这样就大大节省了总线上的冲突仲裁的时候所消耗的时间，提高了系统的多效率。(2)多个节点可以同时发起通信时，优先级低的避让优先级高的，不会对通信线路造成拥塞;(3)通信的距离最远可达到10KM(速率低于5Kbps)，最高通信速率可达到1Mbps(通信距离小于40M）；(4)CAN总线传输介质可以灵活的选用是双绞线，同轴电缆或者光纤等。(5)CAN总线适用于大数据量且短距离通信或者长距离且小数据量的传输，实时性要求比较高，多主多从或者各个节点平等的现场中使用。2.2.2LIN总线介绍LIN（LocalInterconnectNetwork）是一种具有串行通讯协议的较低成本的汽车网络，它是现代许多汽车网络在功能方面的补充，它能够有效地支持汽车的分布式机械电子节点方面的控制。由于LIN能够有效地提高质量、减低成本，它的广泛运用成为了可能。LIN总线的特点：（1）采用低成本的单线12V的数据传输，线驱动和接收特性将符合改进的ISO9141的单线标准。（2）传输速率可达20kBit/s，符合A类总线的标准。（3）采用单主/多从的结构，不需要总线仲裁，由主节点来控制总线的访问。（4）基于通用UART/SCI的硬件接口，几乎所有的微控制器都有LIN必需的硬件条件。（5）从节点不需要晶振或陶瓷振荡器就可实现自同步，从而减少了从节点的硬件10成本。（6）最差状况下的信号传送等待时间可得到充分保证，因此可避免总线访问冲突。（7）能够保证信号的传输的延迟时间。2.3车身控制器（BCM）自动化测试硬件平台2.3.1AgilentTS-8900概述车身控制器的自动化测试的硬件设备主要是基于安捷伦的TS-8900（AgilentTS-8900），AgilentTS-8900为面临重重压力的汽车电子制造商提供了一个经济高效的解决方案，帮助他们在不影响测试覆盖范围的前提下，以更快速度和更低成本生产质量合格的ECU，一举超越竞争对手。车身控制器（BCM）功能测试台是本文主要针对汽车车身电子功能进行测试而设计。其优势是支持测试开发工程师更快地进行测试开发、执行和生产线集成。汽车电子制造商一般希望在最初只是小规模地部署汽车生产线末端测试系统，而后随着产能需求的增加逐步进行扩展，同时保持较低的测试成本。而该测试台具有出色的可扩展性，能够满足制造商的这一需求。本文在设计过程中考虑到了中高引脚数量，系统的负载、激励和仪器中内置了对高电压、大电流和大通道数的支持，使客户能够经济高效地采用新的测试方法(例如并行测试)，同时提高吞吐量。AgilentTS-8900外观结构如图2-2所示：11图2-2AgilentTS-8900外观结构图2.3.2AgilentTS-8900测试系统组成测试系统包含7个关键的子系统:-系统控制器(软件和I/O)-串行通信-电源-测量/激励仪器(PXI、LXI、GPIB)-指定的被测件连接(负载等)-信号/负载切换(直流/交流)-大容量互连2.3.3AgilentTS-8900的主要构件(1)负载卡汽车电子系统往往需要很多的特殊的负载要求，从简单地电阻性负载到较高的电感负载（点活线圈）。这在本文进行仿真负载的情况下是非常重要的。并且在本文使用实际的负载的时候能够更加准确的了解UUT的特性。开关/负载单元常采用灵活的负载拓扑的结构，来满足在任何负载情况下的要求。AgilentTS-8900测试系统主要有N9377A是16通道的负载卡和N9379A是48通道的负载卡两种。N9377A是16通道的负载卡,可以承受7A的电流。一般被用于在被测物的输出端，作用是提供模拟负载。(2)数字万用表M9182A是6位半的数字万用表，在这里用于被测物静态电流的12测试、输出端电压的测试、端口之间的阻抗测试。数字万用表的41/2位时的每秒读取数可以达到50000次，而它的易失性存储和触发能力的读取数可以达到100万次。(3)测量/激励仪器TS-8900的激励与测量仪器可划分为以下三类：PXI接口仪器（M9186A、M9216A、M9185A）、LXI接口仪器（L4532A、L4534A、L4451A）、GPIB接口仪器（33521A、33522A、53220A）AgilentTS-8900是由安捷伦公司提供的，主要是AgilentTS-8900是专业针对汽车电子等领域开发的自动化检测设备。TS-8900是由一个标准平台以及硬件和软件测试系统组成，修改方便，可以适应特殊测试策略和ECM范围。安捷伦软件提供了超过400多个专为汽车应用而调整的程序库。使用这些程序库，客户将能够更快地完成其平台测试开发和部署，与使用单独器件构建测试系统相比，速度加快了3倍。汽车制造商希望在最初只是小规模地部署汽车生产线末端测试系统，而后随着产能需求的增加逐步进行扩展，同时保持较低的测试成本。TS-8900具有出色的可扩展性，能够满足制造商的这一需求。其整体效果如图2-3所示：13图2-3AgilentTS-8900实际效果图2.4车身控制器（BCM）自动化测试软件测试系统控制器包含一台工业PC，该PC装有3.0GHzIntelCore2Duo处理器、2GBRAM、预装的TestExecSL7.0以及WindowsRXP。配有3个PCI插槽的可扩展的系统控制器，支持使用1个基于PCI的CAN模块和1个GPIB模块，同时提供1个PCI空闲插槽。AgilentTestExecSL（安捷伦TestExecSL）是一种具有可定制的、高度灵活特性的测试程序，它能为多种行业中的电子制造功能性进行测试应用而开发的一种软件。AgilentTestExecSL的商用测试程序具有很多特点：完全定制的操作界面、灵活的测试序列、适用于用于多个仪器集成的开放式架构、用于大多数制造用测试环境中的线路集成工具和轻松的调试工具；拥有这些特点就能为测试开发人员提供极大的帮助。AgilentTestExecSL高效的测试能力能够提14高生产率，为测试的自动化的实现提供独特的优势，缩短了测试周期，并且具有出色的易用性。2.4.1AgilentTestExecSL测试软件组成测试软件包含四部分：图形用户界面；TestExecSL测试平台；汽车电子测试库；定制化的测试程序；软件的结构组成如图2-4所示：图2-4AgilentTestExecSL测试软件组成2.4.2AgilentTestExecSL软件特点（1）软件平台是标准化的（2）测试软件有模块化结构（3）方便使用的图形用户界面，适于产线操作员操作（4）工程师和管理员的登陆权限才可以更改系统配置操作员用户，只能操作测试系统，不可以改变系统的配置信息和其他重要的数据文件。开发者用户，可以操作系统和改变系统配置以及数据文件。管理员用户，可以设置操作员和开发者用户的权限和密码。（5）测试完成后会产生标准的测试报表，测试结果使用CSV格式的文件显示和保存。（6）测试软件的开发是依照标准模块化结构设计规范。（7）测试结果在测试完成后会自动保存在工控机的本地硬盘。2.4.3AgilentTestExecSL软件测试内容及结果显示15测试项目根据CATARC提供的生产测试规范提出，由测试的是某车型的车身控制器（BCM）的功能，因此标准的项目如下：-接地测试-序列号检查-静态电流测试-工作电流测试-其它，根据CATARC相应测试规范，主要是BCM的功能测试：1）前雨刷/前洗涤器2）后雨刷/后洗涤器3）内部灯4）外部灯5）中控闭锁/解锁6）闪光灯7）驾驶员信息报警8）电动车窗使能/禁止9）CAN总线通信（参考CAN通信矩阵）10）LIN总线通信（参考LIN通信矩阵）11）基于CAN总线的诊断功能测试完毕后必须要有完整地结果显示，其中包括三种显示结果：-显示所有结果-显示错误的测试-显示最终的结果测试结果的日志文件也是需要定制化的。安捷伦公司提供的AgilentTestExecSL测试软件操作界面包括测试成功和测试失败两种结果如图2-5所示：16图2-5AgilentTestExecSL测试软件界面第三章车身控制器（BCM）测试夹具平台基于车身控制器要进行自动化的测试，本文设计搭建了由气缸传动为动力的夹具，这台夹具是完全由铝合金搭建并且通过铣床铣出专门放置BCM盒的台子，这个设备采用了SIMATICS7的PLC程序软件进行操控以及功能的实现。设备平台需要硬件和软件的支持，当被测试的车身控制器（BCM）放到测试平台上后，在一切准备就绪后，在气缸的气动作用下向上推动车身控制器（BCM）与机械的pin接触，然后再由安捷伦的TS-8900硬件平台进行程序化的检测，检测结束后再由气缸带动车身控制器（BCM）复位，测试结束。测试结果由AgilentTestExecSL软件测试显示；整体的测试流程如图3-1所示：StartPutUUTPressstartEngagetestheadStart?TestingPassGreenlightNoYesYesTakeoutUUTYellowlightDisengagetestheadDisengagetestheadFailpartsRedlightTakeoutUUTGoodpartsPressacceptfailNo图3-1测试流程图173.1车身控制器（BCM）功能测试夹具机械结构车身控制器（BCM）功能测试机机械结构总体部分要保证三个方面的内容：1.电磁阀控制气缸实现上升、静止和下降三个动作。2.固定待测电子控制板的夹具的设计，确保待测电子控制板上的焊盘能够和治具上的Pin针准确无误的紧密接触。3.气缸推动待测电子板到达气缸上限位，此时起连接作用的螺栓承受冲击载荷，分析其强度是否满足预期的要求，以及受到冲击载荷后治具的变形量是否在考虑范围之内。车身控制器（BCM）功能测试机设计需求：竖直固定的气缸推动车身控制器（BCM）与上方的校验治具相接触。气缸的上下运动是通过PLC来实现，其相应的电路接线、PLC、电源等电气设备放置在一密封的电气柜里。接触后，测试机通过自带的通信数据线与另外一台上位机相连，上位机对其进行检验。针对不同的车身控制器（BCM）的检验，操作员只需更换相应的产品夹具和相应的治具即可。检验结束后，上位机并将相应的结果反馈在该测试机的人机界面上。为了减少设备上需加工的零部件的数量，尽可能的使用市场上的标准产品，方便装配。为了满足以上的设备需求，本文设计的功能测试机的总体结构是由一块中间工作平台铝合金板与数根重型型材连接装配而成，工作平台上的支架用来固定校验治具，气缸从下方垂直将待测电子控制板推动到气缸上限位，使待测电子板上的焊盘与治具上的Pin针相接触。车身控制器（BCM）的检测夹具平台主要由以下几部分，如图3-2所示：18图3-2实际装配图3.2车身控制器（BCM）的检测机控制与检测控制检测系统是汽车车身控制器功能测试机的核心所在。对于该控制系统，本文须明确以下四方面任务：1.控制系统输入与输出的解析。根据输入与输出的关系得到该设备控制检测系统的动作程序图。2.设备的电气原理图。根据设备动作程序图以及每个组成部件的特点，本文需要合理、清晰的布置其电线。3.以PLC为主体的控制系统。其中包括激光扫描仪对产品的分类检测、上位机程序的调用、对气缸上下升的控制、因机器故障或人为而引起的报警以及与上位机的通信。4.HMI设备（本设备中即为触摸屏）与PLC、上位机的通讯连接。包括HMI设备对PLC的直接控制，设备对产品的检测结果的显示以及有关产品信息的最终保存等。3.2.1控制系统输入与输出的解析对于该设备的控制检测系统，现设计的主体控制部分采用的是西门子PLCS7-19300。该PLC由PS307(24V2A)电源供电，同时它通过自带的Profy-bus、RS232等通讯接口模块分别与触摸屏、上位机及激光扫描仪相连。如图3-3所示。PLC起到控制及对各设备之间信息互换的作用。以下对PLC的输入与输出信号进行详细的解析。图3-3控制系统示意图对设备的工作流程以及各部件的功能进行分析，可以得到输入端信号。输入端信号可分为开关量输入信号和通讯类输入信号。1.开关量输入信号启动信号操作员按下触摸屏上的启动按钮或者设备上的启动摇杆，设备开始进入工作状态。气缸上限位PLC控制气缸推动待测板至气缸上限位，使得待测板上的焊盘和校验板上Pin针的接触。气缸下限位气缸回到初始位置时反馈给PLC的响应。安全光栅在设备运行时，操作员是不可以将身体的任何部位接触到工作区域。急停信号在设备运行期间，如遇见突发紧急事件，操作员需要立即停止设备。2.通讯类输入信号扫描条形码激光扫描仪自动扫描待测板上的条形码并将信息反馈给PLC。PLC发给上位机的检测信号设备控制系统的输出信号，包括对产品的检测结果和设备的运行状态。三色指示灯包括红、黄、绿三种颜色，分别代表设备处于故障、空载、运行三种状态。20电磁阀的换向采用的是三位五通中封式电磁阀。可以同时满足气缸的上升、静止和下降三个动作。采用互锁电路避免两线圈同时通电所造成的设备损害现象。PLC与触摸屏之间信息的交换在设备运行过程中，及时的将操作员所需要的信息显示在触摸屏上。根据以上对测试机控制系统的解析，可以得到该测试平台的电气原理图，如图3-4所示：3.4电气原理图为了方便操作员以后对汽车电子控制板的追踪调查，上位机检测结束后，会自动将电子板上的相关信息保存在上位机内，方便以后进一步的追踪调查。上位机保存好相关信息后，上位机反馈给PLC一个检测完成信号，PLC控制电磁阀换向，于此同时触摸屏上应该显示产品的检测结果，合格品显示绿色标记，不良品则显示红色标记，方便操作员的记录。应该气缸回到了初始位置，设备内部的所有动作停止。操作员取下并处理已经检测好的电子板，从而进行下一块的检测。因而本文可以得到该设备的动作程序，如图3-5所示：21图3.5动作程序框图3.3以PLC为主体的控制系统实现PLC是一个计算机系统，其基本结构和计算机系统有相似之处，都是以微处理器为核心。通常由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出结部件（I/O）、电源盒编程器等几部分组成，其硬件结构如图3-6所示：图3-6PLC硬件结构图本设备所用PLC的CPU为CPU31X系列，该系列的CPU的外部结构图如图3-7所示：22图3-7CPU31X的外部结构基本结构为：状态和错误指示灯；微存储卡（MMC）插槽；集成I/O；电源接口；X1接口（MPI、PtP或DP）；模式选择器。PLC在运行时，采用循环扫描工作方式，如图3-8所示。PLC按照一定的顺序执行各种任务，形成一个循环。23图3-8PLC循环扫描工作方式PLC与上位机通信时，通讯接口选择RS232，通讯参数：19200Baud，1Stopbit，偶校验，8Databits，在本文该设备中，PLC与上位机之间通信协议见表3-1。PLC和上位机通信指令的具体定义见表3-2和表3-3表3-1PLC和上位机通信指令序号功能客户端PLC服务端上位机1复位上位机RSxxxxxxxxxxXXXXxxXxxxxXXXXXXXXXX#&ER/QBxxxxxxxxxxXXXXxxXxxxxXXXXXXXXXX#&2装载程序PLxxxxxxxxxxXXXXxxXxxxxXXXXXXXXXX#&ER/QLxxxxxxxxxxXXXXxxXxxxxXXXXXXXXXX#&3启动测试PSxxxxxxxxxxXXXXxxXxxxxXXXXXXXXXX#&ER/QG/QSxxxxxxxxxxXXXXxxXxxxxXXXXXXXXXX#&4测试&打标PlxxxxxxxxxxXXXXxxXxxxxXXXXXXXXXX#&ER/QG/QSxxxxxxxxxxXXXXxxXxxxxXXXXXXXXXX#&5打印标签PBxxxxxxxxxxXXXXxxXxxxxXXXXXXXXXX#&ER/BG/BSxxxxxxxxxxXXXXxxXxxxxXXXXXXXXXX#&备注ER错；QB准备好；QL装载成功；QG测试结果OK;QS测试结果Fail；BG标签打印OK；BS标签打印Fail以XX0261B10449M9EH01F66660000000001#&为例，PLC发送装载程序指令：PL0261B10449M9EH01F66660000000001#&，上位机成功装载程序响应：QL0261B0449M9EH01F66660000000001#&表3-2PLC发送上位机各指令定义PLCSendto上位机ByteNotePL1-2FunctionKeywords0261B104493-12TTNRM9EH13-16Type0117-18VariantofTestlistF19postfixofTestlist666620-23PLCStationNo.000000000124-33TraceabilityLabel#&34-35EndCode表3-3上位机发送PLC各指令定义上位机SendtoPLCByteNoteQL1-2FunctionKeywordsresponse0261B104493-12TTNRM9EH13-16Type0117-18Variant24F19postfixofTestlist666620-23PLCStationNo.000000000124-33TraceabilityLabel#&34-35EndCode注：1.若发送启动测试命令3，测试返回为QG即OK，则下一工位（打标签工位）发送命令5，启动打印标签；2.若发送测试&打标命令4，返回为QG即OK，直接打印标签3.Byte19postfixofTestlist目前默认为F（string），TTNR，Type，VariantofTestlist需要从PLC界面中输入得到。3.4PLC程序设计从设备操作流程图可将PLC编程分为两部分：用户按下启动按钮，PLC控制气缸上升至气缸上限位并停止一定的时间以及待测板检测完成后控制气缸下降回到初始位置，属于动作类编程；上位