基于LabVIEW & PXI的发动机管理模块测试

一、系统硬件
此台测试仪为生产线设计使用，分别在不同的工位配合不同的夹具使用。NI公司的虚拟仪器技术使用成熟的计算机技术和模块化的高性能硬件为我们系统的实现提供了强有力的支持。同时，NI公司丰富的产品线，也让我们在选型，确定方案时变得游刃有余。测试系统的架构如图1所示：

 图1 测试原理示意图
1．总体架构

由于业界主导的PXI架构采用PC技术，保持了PCI总线的优点。同时，NI公司的PXI平台坚固耐用。因此，在本系统中，选用了基于PXI总线结构的虚拟仪器系统，其中PXI系统由嵌入式PXI控制器PXI8196和PXI机箱组成，承担着控制中心的重要作用。
2．模拟量输入部分

使用M系列NI PXI-6251数据采集板卡的一个模拟输出通道模拟个8个车载传感器（此模块为KONKA AE06 0III系统）状态，对 ECM 模块 A/D 部分的悬空，对地短路，高电平，中电平进行测试。将模拟输出值与ECM通过K-LINE通讯值比较，如误差在标定的许可范围内，则判定此部分电路质量合格。测试结果存入数据库，以文字方式显示在屏幕上，方便操作工识别。同时在后台显示测量数据方便现场工程师调阅。
3．开关量输入部分

使用NI PXI-6528工业数字I/O板卡模拟0/12V开关信号，用输入值与ECM通讯后的读取值判定模块硬件功能是否符号质量要求。PXI-6528的各通道间隔离特性，完全可以承受高频干扰和尖峰高电压的冲击，避免了因设备或人为误动作造成不必要的损失。
4．频率输入部分

使用M系列NI PXI-6251数据采集板卡的另一个模拟输出通道模拟不同转速下的发动机曲轴（60-2齿）转速信号，测量ECM模块转速调理电路是否正常工作。
5．开关量输出部分

为确保该部分驱动IC具有足够的驱动能力，使用NI PXI-6251板卡的8个AI通道测量驱动IC内MOSFET箝位与导通电压。
6．PWM量输出部分

此部分的8个输出量为模块重要输出信号，方便驱动发动点火，喷油，怠速空气调整马达。
对于怠速马达IAC，使用负载箱的步进马达，测量线圈驱动电流是否达到要求。对于点火和喷油共六个感性负载，喷油器flyback 电压达70V左右，点火线圈flyback尖峰值电压高达380V，我们使用调理电路衰减后用NI PXI-6251的模拟输入通道进行采集测量。
7．通讯部分

我们设计RS232与K Line两种方式与ECM测试模块进行通讯，在生产测试的时候可以通过一个硬件切换开关任选一种切换方式。通过正常的问答式通讯判断此部分电路是否合格。
测试仪器设计完成后外观如图2所示

图2 使用虚拟仪器技术的测试系统实物图
二、软件设计：
LabVIEW是NI公司推出的一种基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发平台，具有功能强大的函数模快库，大大减少了测试所需的硬件设备，软件开发的周期，特别适用于测试和控制系统的开发，结合相应的硬件功能模块，能够方便的进行采集和分析相关测试数据，并能实时显示、记录、回放、打印最终的测试结果。本系统使用的是LabVIEW 7.1开发环境，软件主要设计思想为建立良好直观地交互式人机界面，使整个测试的操作工作变的简单、易行，减少错误操作率。为了使操作员和现场工程师都可以方便快速判定目前的测试状况，把整个交互界面分为文字界面与数字界面。
操作工或工程师输入相应的ID和密码认证后，将所测试的产品放置在夹具上，界面上相应的限位指示灯电点亮。然后配置相应的XML格式的Config文件之后，扫描产品条形码，即开始测试。
开始测试时系统先检查ECM模块是否在夹具上放置到位，如未放置好将无法进行下一步测试，系统产生提示。随后软件开始工厂测试模式步骤。
ECM模块各个部分的测试结果显示在主操作界面上，以向下滚动方式出现在文字档内，提示目前的测试进度。同时测试灯会以2Hz的频率开始闪烁提示目前正在进行测试。
单个循环测试速度可以在20S内完成。整个测试设计为顺序步骤测试，但是为使整个模块功能测试全部完成，前一步测试结果只存入数据库，软件继续进行下一步测试，测试完成后所有模块测试数据显示在测试结果界面，同时将测试数据与最终质量判定结果存入数据库。
 

图4 软件主界面

图5 测试数据显示界面
存档数据库设计项目包括：测试时间，测试人，S/N码，单项测试数据，测试结果等，每个产品的测试记录生成一行记录，同列数据记录可以用来分析此批产品的质量稳定性，以及方便质量控制工程师做出进一步的零部件质量管控。
测试完成后，使所测试的产品退出工厂测试模式，在FQC工位的测试仪器将清除模块故障码。软件断开点火钥匙，停止发动机转速信号，控制继电器切断ECM模块电源供应，这样就完成一个发动机管理系统模块在汽车上的停机步骤。
通过系统上千次的验证测试与测试工程师手动测试结果相比较之后，证明此测试系统确实可以完全代替测试工程师进行可靠的质量判定。

三、结论
本文讨论了基于National Instruments公司虚拟仪器技术的汽车发动机管理模块测试系统。该系统是我们为国内第一款完全自主研发设计的发动机管理系统而设计开发的。整个测试系统的质量缺陷误报率以及漏报率是很低的，尤其是本测试系统存在着大量线束并伴有高压电磁干扰的情况下，能达到极其稳定，可靠的测试效果，是令我们非常满意的。
得益于NI公司先进的基于PXI总线的虚拟仪器系统以及功能强大的硬件及其硬件驱动库，配以LabVIEW图形化编程平台所提供的简便的编程环境，强大的数据显示、数据存储和数据处理能力，使得整个测试系统从系统硬件设计调试，到软件设计调试，验收的开发周期大大缩短，仅一个半月的时间，我们就顺利的完成了任务。这大大提高了我们系统测试的效率，为生产线产能的大幅提升做出了重大的贡献。值得称道的是，在开发过程中，
NI公司的技术支持工程师也给予了我们很多的指导，这帮助我们更快更好地完成了测试项目，在此，表示感谢！