基于PLC的BCM功能自动测试系统

　　李智强, 高 倩， 耿俊杰

　　(河南工业大学， 河南 郑州450001)

　　摘  要： 在分析BCM的特点和传统人工测试缺点的基础上，提出基于PLC的BCM的功能自动测试系统。该系统以DVP PLC为控制核心，配以相应的外围输入输出扩展电路，采用组态界面实现人工交互的功能，利用针床机构避免了人工的插拔操作，并具有语音提示功能，能有效地实现对BCM的功能的测试，具有操作简单、测试效率高、运行稳定等特点。

　　关键词： BCM； PLC； 针床机构； 语音提示

　　中图分类号： TP271,TP278文献标识码： A文章编号： 0258-7998(2014)03-0090-04

　　当前，随着人们生活水平的提高，汽车的需求量也越来越大，汽车行业的竞争正不断加剧。集成车身控制模块BCM(Body Control Module)作为汽车电子的一个重要组成部分，它可以达到综合控制车身电子设备多个功能的目的，其功能的完善和提高，能够提高汽车整体的性能和驾车的舒适性，同时降低了其生产成本。BCM所要实现的功能比较繁多复杂，如电源供给线、转向灯左右及缺灯倍闪、前后刮水器及洗涤控制、前后除雾除霜控制、安全带未系警告、中控门锁、遥控门锁、电动窗控制、行车时门未关报警、ABS故障指示、仪表显示控制（门开指示、后雾灯指示、ABS/EBD指示、转向指示、远光灯指示等）、安全气囊等众多功能。

　　传统的手动开关式的功能测试一般应用于BCM的开发试验阶段，并且人工对BCM的功能检测存在检测速度慢、容易出现漏检甚至误检的问题，为了避免这些问题产生，本文在分析BCM功能的基础上设计完成了车身控制模块BCM的功能自动测试系统。由于每种轿车的BCM功能不完全相同，且引脚排列也完全不相同，本文只针对某种车型的BCM功能设计基于PLC的功能测试系统。

1 某车型BCM的功能测试系统的组成

　　基于PLC的BCM的功能自动测试系统如图1所示，主要由工业控制PC、PLC、输入扩展板、输出扩展板、语音提示、气动电磁阀和负载等组成。在本系统中，通过输出扩展板实现电平信号的变换，提供BCM所需的输入电平信号(BCM电平为12 V)；BCM的输出信号经输入扩展版后输入给PLC；在测试完成后，系统通过语音电路提示测试是否合格，并打印合格标签。

　　由于BCM输入输出接口的插接件插拔比较费力，且浪费时间，故在本系统中采用针床机构完成与BCM输入输出接口的连接。针床机构的整体结构如图2所示，主要由上针床、下针床和动板等几部分组成。在BCM的测试过程中，操作人员将待测的BCM放到动板上，动板在动板汽缸的驱动下左移至上/下针床的中间，然后上/下针床气缸先后依次驱动上/下针床下/上移压紧BCM，自动完成对BCM功能的测试；测试完成后，上/下针床和动板再依此按相反的顺序运动，将BCM推出。

2 BCM功能测试系统的硬件电路

　　2.1 PLC的选型

　　在本系统中选用DVP ES PLC[1]，PLC的输入输出点数应根据BCM的实际输入输出点数来选择，比如以某汽车的CN100型BCM为例，输出Y选择64点(包含BCM电平输入控制信号最大为36点、语音控制8点和气缸控制6点,考虑适当的余量)，输入X选择56点(包含BCM电平输入控制48点和气缸到位8点)。

　　2.2 输出扩展板电路

　　在本系统中，输出扩展板作用是将PLC的输出经过光电耦合器TLP521、达林顿晶体管驱动器ULN2803和继电器组成的电路转换为BCM的输入电平信号，提高了系统的抗干扰能力，部分输出扩展板接口电路原理图如图3所示。单个继电器电路连接如图4所示，由JP2接口的1脚和2脚或2脚和3脚的跳线选择9~16 V或0 V， 通过ULN2803的JPB00口驱动继电器ACP341，通过继电器的常开触点的接通由OPB00节点连接BCM的输入端逻辑高电平（9~16 V）或低电平（0 V）的输入。

　　2.3输入接口板电路设计

　　在对BCM的检测过程中，为了保证对其输出进行可靠的检测，达到能够检测出其漏焊、虚焊以及实际带负载的能力,在设计中采用如图4所示的BCM负载接口电路。BCM的负载类型包含上拉负载（如Z2）和下拉负载(如Z1)两种类型，下拉负载Z1并联继电器，确保BCM的输出电压不能低于9 V;上拉负载Z1并联R1和光耦电路,确保BCM内部电路被击穿或损坏时测试的准确性。

　　BCM的输出经过如图5的外接电路转换后，输入到如图5所示的输入扩展板电路，该电路由A2、A3、A5等作为输入端，由ULN2803驱动继电器ACP341作为输出端,通过继电器的常开触点实现电平的转换,输入给PLC。

2.4 语音提示电路设计

　　在系统中还设置有语音提示的功能， 其电路图如图6所示，本电路采用AT89S52单片机作为控制器，选用ISD4004语音芯片，实现语音提示功能。在本系统中，通过PLC输出端子Y050到Y057控制语音播放，在测试过程中能起到提示操作人员的效果。

3 测试系统软件设计

　　3.1 PLC测试程序设计

　　BCM功能测试程序首先PLC控制BCM进入测试台，上/下针床自动压紧BCM，从检测BCM电源输出开始自动实现对BCM各项功能逐项测试，测试完成后语音提示BCM是否合格，然后上/下针床松开BCM，动板将BCM推出测试台，完成整个测试过程。BCM功能检测流程图如图7所示。

　　车身控制模块BCM的功能测试包括了BCM 的有效功能测试和无效功能测试。BCM的有效功能是指当PLC程序给出相应的外部输入信号时，BCM应给出相应的正确的功能输出。BCM的无效功能是指当给出相应的输入信号时，有其他不应出现的功能出现，对驾驶员自己和他人都会造成生命威胁。BCM的无效功能测试是首先在给输入信号之前，检测扫描PLC所有的输入口，记录在数据寄存器中，然后接通BCM的输入信号，再次扫描BCM 的输入端口，存入数据寄存器中，然后进行计算和对比。此时显示的测试结果中应该有的输出必须要有，不该有的输出必须没有，然后才能通过测试。无效功能检测流程图如图8所示。

　　3.2语音提示软件

　　语音提示由PLC控制拉低AT89S52的P0口的管脚，AT89S52对ISD4004发出POWERUP 命令,等待ISD4004上电后，发送放音地址指令，然后发送放音指令，等待放音结束；语音提示的内容主要包含“BCM测试开始”、 “BCM测试结果为合格”、“BCM测试结果为不合格”、“BCM测试结束”、“请取下BCM”等几段语音，起到提示操作人员的功能。播放程序流程如图9所示。

　　3.3 组态软件界面

　　在本测试系统中，采用组态王设计显示界面[3]，实现人机交互的功能。在BCM测试过程中，组态画面中相应的灯会进行颜色的转换，绿色代表此项功能正常，红色代表此项检测不通过,能够同步地逐项动态显示测试通过的项目；测试完成后，将BCM的测试结果(“PASS”或”FAIL”)显示到计算机显示屏上。

　　基于PLC的BCM功能测试系统目前已投入运行，该系统具有运行稳定、操作简单、安全可靠的优点，有效地避免了传统的人工检测时检测速度慢、容易出现漏检、误检等问题，节省了人力，提高了效率。

　　参考文献

　　[1] 中达电通股份有限公司.DVP-PLC应用技术手册[Z].

　　[2] 孟振中.基于ISD4004芯片的语音录放系统设计[J].成功(教育), 2008(1):218-219.

　　[3] 刘文贵,刘振方.工业控制组态软件应用技术[M]：北京:北京理工大学出版社，2011.