基于PLC的BCM功能自動測試系統*

李智強,高 倩，耿俊杰

(河南工業大學，河南 鄭州 450001)

當前，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重要組成部分，它可以達到綜合控制車身電子設備多個功能的目的，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，同時降低了其生產成本。BCM所要實現的功能比較繁多復雜，如電源供給線、轉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、電動窗控制、行車時門未關報警、ABS故障指示、儀表顯示控制（門開指示、后霧燈指示、ABS/EBD指示、轉向指示、遠光燈指示等）、安全氣囊等眾多功能。

傳統的手動開關式的功能測試一般應用于BCM的開發試驗階段，并且人工對BCM的功能檢測存在檢測速度慢、容易出現漏檢甚至誤檢的問題，為了避免這些問題產生，本文在分析BCM功能的基礎上設計完成了車身控制模塊BCM的功能自動測試系統。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，本文只針對某種車型的BCM功能設計基于PLC的功能測試系統。

1 某車型BCM的功能測試系統的組成

基于PLC的BCM的功能自動測試系統如圖1所示，主要由工業控制PC、PLC、輸入擴展板、輸出擴展板、語音提示、氣動電磁閥和負載等組成。在本系統中，通過輸出擴展板實現電平信號的變換，提供BCM所需的輸入電平信號(BCM電平為12 V)；BCM的輸出信號經輸入擴展版后輸入給PLC；在測試完成后，系統通過語音電路提示測試是否合格，并打印合格標簽。

圖1 基于PLC的BCM的功能自動測試系統結構框圖

由于BCM輸入輸出接口的插接件插拔比較費力，且浪費時間，故在本系統中采用針床機構完成與BCM輸入輸出接口的連接。針床機構的整體結構如圖2所示，主要由上針床、下針床和動板等幾部分組成。在BCM的測試過程中，操作人員將待測的BCM放到動板上，動板在動板汽缸的驅動下左移至上/下針床的中間，然后上/下針床氣缸先后依次驅動上/下針床下/上移壓緊BCM，自動完成對BCM功能的測試；測試完成后，上/下針床和動板再依此按相反的順序運動，將BCM推出。

圖2 BCM功能測試系統針床機構示意圖

2 BCM功能測試系統的硬件電路

2.1 PLC的選型

在本系統中選用DVP ES PLC[1]，PLC的輸入輸出點數應根據BCM的實際輸入輸出點數來選擇，比如以某汽車的CN100型BCM為例，輸出Y選擇64點 (包含BCM電平輸入控制信號最大為36點、語音控制8點和氣缸控制 6點,考慮適當的余量)，輸入 X選擇 56點(包含BCM電平輸入控制48點和氣缸到位8點)。

2.2 輸出擴展板電路

在本系統中，輸出擴展板作用是將PLC的輸出經過光電耦合器TLP521、達林頓晶體管驅動器ULN2803和繼電器組成的電路轉換為BCM的輸入電平信號，提高了系統的抗干擾能力，部分輸出擴展板接口電路原理圖如圖3所示。單個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口驅動繼電器 ACP341，通過繼電器的常開觸點的接通由OPB00節點連接BCM的輸入端邏輯高電平（9～16 V）或低電平（0 V）的輸入。

2.3 輸入接口板電路設計

在對BCM的檢測過程中，為了保證對其輸出進行可靠的檢測，達到能夠檢測出其漏焊、虛焊以及實際帶負載的能力,在設計中采用如圖4所示的BCM負載接口電路。BCM的負載類型包含上拉負載（如Z2）和下拉負載(如Z1)兩種類型，下拉負載Z1并聯繼電器，確保BCM的輸出電壓不能低于9 V;上拉負載Z1并聯R1和光耦電路,確保BCM內部電路被擊穿或損壞時測試的準確性。

圖4 BCM負載連接圖

圖3 輸出擴展板電路

圖5 輸入擴展板電路原理圖

BCM的輸出經過如圖5的外接電路轉換后，輸入到如圖5所示的輸入擴展板電路，該電路由A2、A3、A5等作為輸入端，由ULN2803驅動繼電器ACP341作為輸出端,通過繼電器的常開觸點實現電平的轉換,輸入給PLC。

2.4 語音提示電路設計

在系統中還設置有語音提示的功能，其電路圖如圖6所示，本電路采用AT89S52單片機作為控制器，選用ISD4004語音芯片，實現語音提示功能。在本系統中，通過PLC輸出端子Y050到Y057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 測試系統軟件設計

3.1 PLC測試程序設計

BCM功能測試程序首先PLC控制BCM進入測試臺，上/下針床自動壓緊BCM，從檢測BCM電源輸出開始自動實現對BCM各項功能逐項測試，測試完成后語音提示 BCM是否合格，然后上/下針床松開 BCM，動板將BCM推出測試臺，完成整個測試過程。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PLC程序給出相應的外部輸入信號時，BCM應給出相應的正確的功能輸出。BCM的無效功能是指當給出相應的輸入信號時，有其他不應出現的功能出現，對駕駛員自己和他人都會造成生命威脅。BCM的無效功能測試是首先在給輸入信號之前，檢測掃描PLC所有的輸入口，記錄在數據寄存器中，然后接通BCM的輸入信號，再次掃描BCM的輸入端口，存入數據寄存器中，然后進行計算和對比。此時顯示的測試結果中應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ISD4004發出POWERUP命令,等待ISD4004上電后，發送放音地址指令，然后發送放音指令，等待放音結束；語音提示的內容主要包含“BCM測試開始”、 “BCM測試結果為合格”、“BCM測試結果為不合格”、“BCM測試結束”、“請取下 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 組態軟件界面

在本測試系統中，采用組態王設計顯示界面[3]，實現人機交互的功能。在BCM測試過程中，組態畫面中相應的燈會進行顏色的轉換，綠色代表此項功能正常，紅色代表此項檢測不通過,能夠同步地逐項動態顯示測試通過的項目；測試完成后，將BCM的測試結果(“PASS”或”FAIL”)顯示到計算機顯示屏上。

基于PLC的BCM功能測試系統目前已投入運行，該系統具有運行穩定、操作簡單、安全可靠的優點，有效地避免了傳統的人工檢測時檢測速度慢、容易出現漏檢、誤檢等問題，節省了人力，提高了效率。

圖9 語音提示播放程序

[1]中達電通股份有限公司.DVP-PLC應用技術手冊[Z].

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

[3]劉文貴,劉振方.工業控制組態軟件應用技術[M]：北京:北京理工大學出版社，2011.