虚拟仪器技术的汽车保险丝盒测试系统的设计
虚拟仪器技术的汽车保险丝盒测试系统的设计[20200121194318]
摘要
汽车保险丝的主要载体就是汽车保险丝盒，保险丝的主要作用就是防止汽车线路短路,防止过载，保护电路，保护用电设备。为了确保汽车保险丝的安全性，所以在汽车保险丝出产前要对其安全性进行测试。因此，如何构建汽车保险丝盒测试系统，成为一个值得研究的问题。
本设计首先对汽车保险丝盒测试系统设计的意义、研究现状进行了介绍；在分析了汽车保险丝盒测试系统功能需求后，提出一套基于虚拟仪器技术的汽车保险丝盒测试系统设计方案。测试系统由工控机、Cirris CH2、光纤传感器、电磁阀等硬件，结合在LabVIEW 2012虚拟仪器平台上开发的软件组成。简要论述了测试系统的硬件组成和选择原则。对测试系统软件的设计思想和结构进行详细的介绍。本测试系统具有测试精度高、抗干扰能力强且用户可以自定义其功能等优点。
关 键 词：虚拟仪器技术汽 车保险丝盒 Cirris测试系统
The Design of testing system for Automobile Fuse Box based on Virtual Instrument Technology
Abstract
Is the main carrier of automotive fuse fuse box, the main role is to prevent the car fuse short circuit to prevent overload protection circuit to protect electrical equipment.In order to ensure safety car fuse, so in auto fuse out prenatal testing its safety.Therefore, how to build the auto fuse box test system, become a problem worth studying.
At first, the research significance, priorities and status of the measurement function test system for Automotive fuse box is introduced in this paper;Then, on the analysis functional requirements for the test system, a design of test system for Automotive fuse box measuring function based on virtual instrument technology is proposed.The test system is made up of the hardware consisting of industrial control computer, Cirris CH2, fiber optic sensor ,solenoid valveand the software developed with the advanced virtual instrument technology —LabVIEW 2012 software development platform. he hardware components and its selection principle of the test system is discussed. The design idea and structure of the system software is introduced in detail. At last,This test system has the high testing precision, strong anti-jamming capability, and users can customize their function, etc.
Key words: virtual instrument technology;Automotive fuse box;Cirris test system
第一章 引言 1
1.1 研究本课题的背景 1
1.2 虚拟仪器的发展现状 2
1.3 本课题的主要任务 2
第二章 LabVIEW与Cirris测试软件的介绍 4
2.1 虚拟仪器技术的介绍 4
2.1.1 虚拟仪器技术的概念 4
2.1.2 虚拟仪器技术的特点 4
2.2 Cirris测试仪的介绍 5
2.2.1 Cirris测试仪的概念 5
2.2.2 Cirris测试仪的特点 5
2.3 本章小结 6
第三章 汽车保险丝盒测试系统总体设计 7
3.1 测试系统的功能需求 7
3.2 测试系统的测试方法 7
3.3 测试系统的构成 8
3.4 本章小结 9
第四章 汽车保险丝盒测试系统的硬件介绍 10
4.1 工业控制计算机 10
4.2 Cirris测试仪 10
4.3 数据采集卡NI-PCI 6514 11
4.4 打印机的介绍 13
4.5 信号采集与调理电路 14
4.6 本章小结 14
第五章 测试系统的测试软件Cirris CH2的软件实现 15
5.1 系统结构图设计 15
5.2 Cirris测试系统流程设计 17
5.3 Cirris测试程序的编写 17
5.4 测试程序导入导出 18
5.5 Cirris编辑界面介绍 18
5.6 自学习参数设定 19
5.6.1 简单回路的设定 19
5.6.2 复杂回路的设定 19
5.6.3 定义连接器 20
5.7 测试界面介绍 21
5.8 本章小结 24
第六章 测试系统的调试与应用举例 25
6.1 测试内容及要求 25
6.2 调试软件LabVIEW的软件实现 25
6.2.1 前面板 25
6.2.2 程序框图 26
6.3 手动执行 28
6.4 测试系统的应用举例 29
6.4 本章小结 30
第七章 总结 31
参考文献 32
致谢 33
第一章 引言
1.1 研究本课题的背景
集熔断器电阻、二极管、三极管和电容等一系列电子模块于一身的车用中央电气接线盒，是实现灯光、起动机、喇叭、电磁离合器、刮水电动机、车窗升降、转向灯、冷却风扇、空调压缩机、中央门锁等用电设备的动力及控制信号的主要器件，而且可以对汽车上的各种电设备和电子系统进行高压和过载保护。
为了跟上现代汽车系统模块化的设计要求，车用保险丝盒也改变了其最初的简简单单的结构，形成了形式多样，具有复杂功能的结构。汽车保险丝盒主要是用来保护汽车用电设备的安全，当线路，发生短路或超负荷时或者其他特殊情况保险丝就会熔断，起到了保护电路的作用。为了保护汽车上的用电设备的各种导线的安全，我们应该为汽车选择合适的保险丝。如果一个类似收音机设备通过的电流突然变大，就会把保险丝熔断，我们就可以知道收音机设备出现了问题。在这里，保险丝的作用是保护导线。
我们可以根据熔断器的大小将用于组装汽车保险汽车保险盒分为小，中，大的汽车保险丝盒。因为所用的保险丝材料有PBT、电母尼龙等之分，所以每种材质的耐高温程度也不同。所以我们在选择不同的保险丝盒的时候，我们应该考虑到保险丝的电流还有保险丝的尺寸和长度等等。汽车保险丝盒的分类：
（1）按安装保险丝的分：保险管盒和保险片盒
（2）按环保分：环保保险丝盒，非环保保险丝盒
（3）按材质分：塑胶保险丝盒，电木保险丝盒
（4）根据安装方法：引导式保险丝和保险丝盒电路板，仪表板的安装保险丝盒
一般汽车有两个保险丝盒。 一个位于发动机室，主要是利用保险丝的性能来保护冷却风扇，还可以用来保护发动机的控制单元等一些安装于发动机室的用电设备。另一个一般位于方向盘附近的一系列仪表板中，这些保险丝是用来保护汽车车厢内的开关盒装置，从而使得驾驶员可以安全的行驶车辆。
可见，车用中央电气盒对于一辆汽车的重要性不言而喻。所以在一辆汽车出厂之前对其中央电气盒产品的导通及绝缘性能的检测是一项很重要的流程，必须保证对其测量功能进行准确的测试，否则对出产后的汽车的安全性能将得不到保证。因此，设计一个完善的汽车保险丝盒测试系统就具有很强的实用价值和现实意义。
虚拟已经已经逐渐推广到当今社会的工程测量和应用中，归根结底，这都是虚拟仪器技术拥有独特的图形化编程环境，这方便且直观，容易操作。正因为拥有了图形化数据流语言，我们能很自然的从程序框图中显示数据流，同时图形化的用户界面能更直观的显示数据，让我们可以轻松地输入和读取数据。当我们把虚拟仪器和高性能的硬件相结合的测量系统，我们可以创建一个完全定制负责测试和设计工程师，以满足不同的需求，独特的应用。因此，虚拟仪器在各种电测试方面应用前景非常广阔。
1.2 虚拟仪器的发展现状
随着当今社会的科技水平不断地发展，随着软件、计算机、微电子等技术的飞速发展，随即出现了众多的测试方法和测试理论，在测试领域也不断出现心得仪器结构，在多个方面冲击着传统仪器的地位，使得测量仪器发生了重要的变化。因此，在1986年，美国国家仪器公司提出的虚拟测量仪器概念。使得计算机和网络技术开始步入仪器领域，和仪器技术相结合，从而开创了“软件 即是仪器”的说法。人们以这一思想为基础，应用电脑或工作站、软件 和I/O部件等来构建虚拟仪器。
虽然到目前为止，虚拟仪器还没有一个相对完整统一的定义，但人们普遍认为：虚拟仪器是一种可重复使用的测试仪器系统对PC的基础上，通过添加相关的硬件和软件建立起来的，具有可视化界面。虚拟仪器与传统仪器相比，它具有很大的优越性：
（1）利用计算机充足的软件资源，让人们实现了部分仪器硬件的软件化，使得系统的灵活性增强了；人们可以利用软件技术和数值算法对测试数据进行实时、直接的测试，并进行分析处理；人们也可以利用图形用户界面技术来做到界面友好和人机交互。
（2）我们所熟悉的虚拟仪器软件和硬件都具有以下特点：开放性、可重复使用、模块化和互换性作为现代仪器的发展方向，虚拟仪器已经成为一个新兴的产业。
虚拟仪器作为刚刚升起的太阳，随着计算机技术的不断发展和相关技术的进步，虚拟仪器将迅速发展，扩大其应用领域，使更多的人的信任虚拟仪器。
本论文在研究虚拟仪器及相关技术的基础上，运用虚拟仪器于汽车保险丝盒测试系统的研发，最终形成一种基于虚拟仪器的汽车保险丝盒测试系统设计方案。该测试仪能够提供低压和高压（1500VDC-1000VAC）进行导通、电阻、电容、二极管、三极管绝缘和耐压测试。
1.3 本课题的主要任务
本测试系统主要由工业控制计算机、 Cirris CH2机箱、光栅、安全门开关、光纤传感器、接线板、电磁阀、减压阀、打印机和气动夹具等硬件系统和由目前应用比较广泛的LabVIEW(虚拟仪器)和Cirris CH2测试软件系统来实现。
第一章 本章主要描述了当今社会汽车保险丝盒的发展现状，以及论述了本测试系统的开发前景，对本文进行系统的介绍。
第二章 本章主要对汽车保险丝盒测试系统的两个主要软件LabVIEW虚拟仪器和Cirris测试软件的概念及其特点进行了介绍。
第三章 本章介绍了所设计的测试系统的功能实现要求以及检测系统构成，提出总体设计方案 。
第四章 本章对本测试系统的部分重要硬件进行介绍，论述了该测试系统硬件的基本功能和特点
第五章 本章对本测试系统的主要测试软件Cirris CH2测试软件的软件实现功能进行介绍，较为全面地概括了Cirris测试软件的测试过程。还从测试系统的软件结构图和测试系统的流程图进行全面的分析
第六章 本章通过对汽车保险丝盒测试系统的调试过程进行了系统的介绍，并通过应用举例来进行详细的说明。为了证明此测试系统的优越性和实用性。
第七章 对汽车保险丝盒测试系统进行了系统的总结
第二章 LabVIEW与Cirris测试软件的介绍
2.1 虚拟仪器技术的介绍
2.1.1 虚拟仪器技术的概念
虚拟仪器（虚拟仪器，简称VI）是一种基于计算机的仪器，该仪器安装在计算机内，基于通用的计算机硬件和操作系统，从而实现各种仪器功能。自美国国家仪器公司（NI）提出虚拟仪器概念以来，这种计算机技术，微电子技术和测量技术就在世界范围内得到了很高的赞同和认可，代表着仪器仪表技术的发展趋势。当今社会，随着计算机技术、网络通讯技术和微电子技术等高新技术飞速的发展，加之各种应用在仪器仪表上的测量技术，从而产生了诸多心得测试方法和概念，使得测试技术和概念也飞速的发展。虚拟仪器概念就是这样产生了。
与传统仪器相比，虚拟仪器具有许多优势，比如虚拟仪器在处理能力，性能价格比，智能化程序和可操作性等方面都具有明显的技术优势。
2.1.2 虚拟仪器技术的特点
LabVIEW软件工具具有诸多特点，诸如：
(1) LabVIEW是应用于测控范畴的专用软件开发工具，它具有特有的图形化软件的编程平台。
(2) 正是拥有了图形化编程语言，加上叫护士的编程环境，LabVIEW让用户不用编任何其他文本代码，做到了在人机界面使用所谓“所见即所得”的可视化技术，使得编程更加人性化，这从某种意义上讲，已经成为了工程师真正的语言。
（3）可同时运行多个程序的数据流的多任务系统的规划模型。
（4）丰富的数据采集，分析，和数据存储功能的库提供的表达
（5）提供传统的调试工具，如设置断点，单步操作，同时提供了一个独特的高亮执行和探针工具，使动画过程的操作，这将有助于设计者观察程序运行的细节，使程序的调试和开发更为便捷。
（6）32位编译器运行32位的编译器，确保用户数据采集的高速实现，测量和测试计划。
(7) LabVIEW具有强大的外部接口，人们可以利用应用软件来实现LabVIEW与外部（如Word，Excel等），与C语言，通信窗口的SAPI，Matlab等编程语言进行通信。外部接口提供如CIN代码，去分化脂肪肉瘤（动态链接库），MATLAB，DDE（共享库），ActiveX等。
(8) 支持常用的网络协议，以促进网络的发展，远程测量和控制仪表。
LabVIEW增强了用户构建自己系统的能力，为用户提供了实现仪器编程与数据采集系统的便捷途径。仪表系统的理论，设计实现LabVIEW的测试和使用，可以大大缩短系统开发时间，提高生产效率4～10倍。
2.2 Cirris测试仪的介绍
2.2.1 Cirris测试仪的概念
美国一家专业从事电线电缆测试设备公司生产，西力斯（Cirris）公司产品长期以来在世界享有很好的声誉。该公司的设备拥有卓越的性能和优良的品质。能适应不同层次客户需要的产品。每一种产品都是CIRRIS公司全体成员不断超越自我，不断适应客户需要的的结晶。
Cirris高压电缆测试仪具有更高质量的新电缆及线束测试。他们可以自动完成导通电阻测试、绝缘电阻测试、绝缘击穿（高压）试验。
易于使用:Cirris界面是采用简单的英语来进行交流的。他们可以执行从一个样品组装线的数据，或从内存中，或从计算机下载好的线数据。还提供了一个独特的签名来检查是否为每个组件的正确的程序。这个信息可以与未来通过测试的装配件的文件进行比对。这种比较检查电缆程序签名操作相当于以确保正确的程序文件比较的标准。打印输出也可以提供很多好的电缆测试统计。
2.2.2 Cirris测试仪的特点
Cirris测试仪具有大的、容易阅读、界面友好的LCD显示屏；而且在工业中具有种种优势；
完全的测试、可确保的品质：由于仪器可以自动进行低压连接阻抗、高绝缘电阻测试，绝缘泄漏电流试验。1100H＋可以确保您的电缆，电缆质量更好的组件测试。它不仅会发现电缆故障，还可以检测到潜在的缺陷，在生产的时候，生产缺陷会导致线将在未来使用有问题。
提供的强大功能:1100H+提供了创建更多的昂贵的线缆线束的同级别的测试。并将继续开路和短路的检查，它可以在最低的0.1Ω标准评估你的有线电缆（在4线模式0.001Ω），检查绝缘电阻至1000M，即使是无源元件如电阻测试组件，二极管和电容器，如果电缆测试只需要你在车间的话，应该1100H+。
快速测试：通过综合快速，固态继电器，连续测试快速、高电压扫描方法的使用进行测试。所以1100H满足理想的高速测试仪器的需求
图1.2.1为Cirris测试仪中的Cirris CH2机箱，该机箱采用模块化设计，结构紧凑，体积小，重量轻。每次开机时，测试系统自动对所有的测试点进行自动检测，以确保正确、可靠运行:
图2.2.1 Cirris CH2机箱
2.3 本章小结
本章主要对测试系统的主要两个测试软件：LabVIEW和Cirris测试软件进行系统的介绍，介绍了两个测试软件系统的主要性能的概念，对两个测试软件的特点和用途进行了全方位的介绍。
第三章 汽车保险丝盒测试系统总体设计
3.1 测试系统的功能需求
如果把发动机当做是汽车的心脏的话，那么保险丝盒就是汽车上的神经系统。由于它的高标准，加工和装配精度要求高，所以它是汽车产品的一个重要组成部分。因此，为了确保保险丝有较高的精确性和安全性，在汽车保险丝装配上车之前要对汽车保险丝盒进行测试。对汽车保险丝盒测试的内容有：
(1)测试设备能按照不同规格和不同型号的汽车保险丝进行导通及其绝缘性能测试在电路中存在感应效应时，系统也可以自动识别，并且能检测出这个感应值的大小，可以提供对汽车保险丝的测试值。
(2)绝缘阻抗测试：Input Voltage:1～1000Vdc （可以分段设定电压） ,Insulation Resistance:大于10MΩ?
（3）导通测试遵循测试范围在：
电阻测试：1Ω ~ 1MΩ ± 2% ± 0.1Ω
电容测试：1pF ~ 1000 μF ± 10% ± 50 pF
系统会根据被测原件的测试值进行比较。
(4)系统也可以可以检测线缆连接关系，而且对电路设计中的潜在错误也能作出检测，以利于产品的优化设计。可以自动的依据用户设定的参数，对被测产品进行高压绝缘和耐压测试。
（5）通过二维码打印机打印出相应的二维码，来显示被测元件的不良点位。
图3.1.1 系统结构图
3.2 测试系统的测试方法
本测试设备的测试方法其实也是目前最普遍的使用方法：就是现提供被测元件的测试标准值，再与被测元件的被测值进行比较，然后得出被测元件的合格性。所以本设计的设计方法为：首先，先编好测试测序，Cirris CH2就会按照测试程序，对连接的器件进行测试；然后，系统就会检测出一系列的感应值，以此感应值作为被测元件的测试值；最后，Cirris软件会自己讲测试值与被测元件的标准值进行对比，然后得出被测元件的好坏。如果被测元件存在破损或者不合格的地方，系统将会通过连接在系统上面的二维码打印机来显示被测元件的破损点。
3.3 测试系统的构成
汽车保险丝盒测试系统主要由硬件系统和软件系统两大系统组成。硬件系统主要有：工业控制计算机、 Cirris CH2机箱、光栅、安全门开关、光纤传感器、接线板、电磁阀、减压阀、打印机和气动夹具等组成。软件这由目前应用比较广泛的LabVIEW(虚拟仪器)和Cirris CH2测试软件来实现。
该测试系统以工业控制计算机、LabVIEW虚拟仪器软件和Cirris测试仪平台为控制核心，工控机作为上位机，主要用于完成测试参数的设置、测试结果的存储、工作现场数据的实时显示、实现人机交互等。通过LabVIEW虚拟仪器软件平台编制相关程序以及Cirris测试软件的接收工控机的控制参数和控制命令，对测试过程进行实时监控。Cirris CH2测试软件能准确地通过电容测试、电阻测试等导通测试，并将测试数据反应出来，LabVIEW会将这些数据对比，有工控机控制打印机，将被测元件的测试内容反应出来。
下图是该测试系统的总体结构图
图3.3.1 测试系统的总体结构图
3.4 本章小结
本章主要对该测试系统的功能需求、测试方法以及该测试系统的构成进行的较为系统的介绍。以此为基础，提出了一套该测试系统的总体设计方案，并用总体结构图来显示该测试系统在进行工作时的测试流程。
第四章 汽车保险丝盒测试系统的硬件介绍
通过上一章的介绍，可以知道本测试系统的硬件主要由工业控制计算机、Cirris测试仪、信号采集与调理电路、光纤传感器、打印机和气动夹具等组成。
4.1 工业控制计算机
要实现本测试设备的测试功能，工控机是不可少的。所以选择一台好的工控机，对于一台大型测试设备是至关重要的。
我们为该汽车保险丝盒测试系统所装配的工控机是来至研华科技的IPC 610H 工业控制计算机。使用通用的14通道被动背板4 PCI，8赛，PFC（功率因数校正）功率300W ATX和易于维护的双冷却风扇，综合各种特点确保了本测试设备在测试过程中具有了很强的防干扰、防尘、防震、防扰流的能力。
工业控制计算机简称工控机，它主要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作。它具有较高的可靠性，且系统扩充性和开放性较好，环境适应能力强，实时性好，系统通信功能强，丰富的输入输出模板等特点。下图为IPC 610H 工业控制计算机。
图4.1.1 IPC 610H 工业控制计算机
4.2 Cirris测试仪
Cirris测试仪是本汽车保险丝盒测试系统的主要测试软件。在本测试系统中，我们用到了Cirris的CCH2-BU、CCH2-ES、CCH2-HA、CCH2-CH等。
Cirris测试仪可以进行三种不同类型的测试，有测试只包含线和连接线简单的测试，测试包括复杂的电阻，电容，二极管测试组件，如电线在简单和复杂的测试，仪器都能够进行的高压测试。本测试仪可以测量线材的通导和绝缘阻抗。高压测试机比一般指导测试机密精确，很多，它可以在许多一般指导试验机发现检查没有电线。
综合众多优点，所以我们选择了该测试仪作为汽车保险丝高压绝缘导通测试的仪器，他能精确的测出被测元件的各个数据，从而达到本测试系统的测试效果。
下图为设备上的Cirris测试仪。
图4.2.1 Cirris测试仪
4.3 数据采集卡NI-PCI 6514
对于高精度数据采集卡的选择，我们采用的美国国家仪器公司（NI）的PCI型多功能数据采集卡，它具有高精度定时和计数、多路模拟量输/入输出通道和功能多路数字量输入/输出通道，而且性能超群、集成度高、稳定性好，还能与虚拟仪器软件平台良好的兼容。在汽车保险丝盒测试系统中，我们选择了具有32路输入，32路源极输出的NI-PCI 6514。
NI-PCI 6514数据采集卡是NI公司用于PCI系统的工业64通道隔离数字I/O接口，其示意图如图4.3.1所示。它的工业和制造低成本的解决方案，控制应用程序的功能测试先进的行业特点，高度可靠的工业24V逻辑门限值，PCI-6514输入和输出通道提供光隔离，并以8路通道为一组工作。 打开程序的电状态，我们可以配置在软件输出的初始状态，并确保工业执行器（泵，制动，发动机，继电器）是安全、无故障运行。我们采用了数字I/O看门狗，所以即使计算机或应用发生故障，本板卡也可以进入完全可配置的安全的输出状态。 NI-DAQmx帮助您充分利用LabVIEW、ANSI C、Microsoft Visual C++或Microsoft.NET语言(C# and Visual Basic .NET）都可以自动代码生成高可靠性工业的特点，便于卡配置。下图为本测试系统的1-12引脚的I/O分配表。
图4.3.1 /O分配表
NI 6514/6515上的输入线包含输入光电耦合器，可对电压的变化产生反应。如连接至数字输入的电压与连接至 PX.COM的电压的差不等于 1个逻辑阈值，即使数字线的电压小于 PX.COM上的电压，数字线的读数仍为逻辑高。信号连接方式为：连接5 V～30 V电源至 COM，连接GND至接地，在数字输出和COM间连接负载。
图4.3.2 NI-PCI 6514数据采集卡
4.4 打印机的介绍
由于本测试设备的测试结果又Cirrii测试仪通过打印机显示出来，所以，选择一台好的打印机对本测试相当重要。
该测试系统打印机用的是斑马ZM400打印机，它具有很强的实时连接性能，优良的印刷性，由于压铸金属印刷机具有坚固耐用，这样更能适应工业应用的需要，满足高质量的印刷行业的要求。下图为斑马ZM400打印机的实图。
图4.4.1 斑马ZM400打印机
4.5 信号采集与调理电路
信号采集与调理电路由电气隔离、信号放大、滤波电路等组成，通过运用隔离、放大和滤波技术，收集到的数据采集卡，不符合条件的原始信号输入要求的数据采集卡接收信号，并提供计算机处理。
4.6 本章小结
本章对汽车保险丝盒测试系统的硬件进行了系统的介绍，通过硬件系统对本测试设备进行了进一步的了解。在本章中，我们简单地描述了各个硬件的功能和部分硬件设备在测试系统中发挥的作用。
第五章 测试系统的测试软件Cirris CH2的软件实现
在前面章节已经初步了解了Cirris测试仪的概念和测试仪在工业生产中的作用等一些内容，接下来将会介绍Cirris CH2测试软件在本系统中的测试流程。
5.1 系统结构图设计
为了使本测试系统实现的灵活性和通用效果，因此，本测试系统采用了模块化进行设计。即把实现不同功能的软件系统归为一个模块。所以可以将对汽车保险丝盒测试系统分为四个模块，其中包括夹具控制模块，Cirris测试模块和打印机控制模块等一些主要的模块：
（1）夹具控制模块：该模块是通过控制设备上的气动夹具来实现对被测元件的夹紧和松动。下图为夹具控制模块的程序框图。
图5.1.1 夹具控制模块
（2）Cirris测试模块：该模块是本测试系统的主要测试模块，通过该模块对被测元件进行测试，从而得到测试数据，再进行分析。下图是Cirris测试软件的测试界面。
图5.1.2 Cirris测试界面
（3）打印机控制模块：本模块主要是用来打印出测试结果，再用扫码器进行扫描，从而得到被测元件的好坏，如果测试元件是坏的，打印机会将坏的地方打印出来。
（4）测量功能检测整体控制模块：本模块主要是实现对夹具控制模块，Cirris测试模块，打印机控制模块的整体控制，是这些模块相互结合，从而实现对汽车保险丝盒的测试。
下图为系统结构图。
图5.1.3 测试系统结构图
5.2 Cirris测试系统流程设计
汽车保险丝盒测试系统的主要测试软件是由Cirris CH2测试软件来实现的，Cirris测试软件通过特有的自学习系统进行分析测试。在测试前，用户要先给一个测试程序，若没有测试程序，则可以使用Cirris自学习生成一个新的测试程序，并由测试系统对自学习参数进行设定。接下来用户要给系统添加合适的连接器，这时系统就可以进行测试了，通过打印机得到测试数据与标准值进行比对，从而得出被测元件的好坏。
图5.5.5 测试软件的流程图
5.3 Cirris测试程序的编写
在测试线束连接好夹具后，打开Cirris测试软件，如果有之前编辑好的类似程序可以导入进来修改生成新的测试程序。如果没有，可以先自学习，然后在根据夹具上各元器件的测试点的位置情况，加以修改，生成一个新测试程序。这就是Cirris测试软件独有的自学习功能。
5.4 测试程序导入导出
对于测试点比较众多，不同产品有类似的情况，每次都重新添加会比较麻烦。可以采用将原有的已经编辑好的测试程序进行修改编辑，按后生成新的测试程序。一种方法是在编辑界面直接打开原有的测试程序，然后在界面中编辑修改并保存程序，但是对于继电器之类的在Cirris测试软件中编辑会比较繁琐；另一种方法是将原有的测试程序以文本形式先导出来，然后进行文本编辑，最后再将编辑好的程序导入到测试软件。这样可以方便一些。
5.5 Cirris编辑界面介绍
在前面所介绍的，在进行测试之前，要先对Cirris软件进行编辑好预定的程序。然而如果没有编辑好的测试程序，我们可以连接好产品后，点击主界面上的”Learn/Create Test Program”， 采用自学习或者手工的方式，创建一个新的测试程序。如果有了测试程序需要修改，选中此测试程序，然后点击”Edit/View”选项。 下图为Cirris软件的主界面：
图5.3.1 Cirris软件的主界面
Cirris编辑界面如下图所示：
图5.3.2 Cirris编辑界面
5.6 自学习参数设定
5.6.1 简单回路的设定
对于简单回路的设定：简单回路中只有线连接的产品 。
（1）电阻R组：在产品测试，电路连接电阻小于设定值时，系统被认为是正常的连接线。默认值为25Ω，设定范围0.1-100Ω。
（2）开路电阻R组：在产品测试，在电路中连接电阻大于设定值，该系统是开放的，默认值为5KΩ，套1.0-1.25m范围。
5.6.2 复杂回路的设定
在复杂回路的设置：另外线路连接复杂的循环，还包含一个电阻器，电容器，二极管，该产品的双铰线和其他部件。对于线路中包含元器件的复杂产品，在自学习时，需要选择“复杂自学 ”选项，这样在自学习过程中，系统就会自动识别元器件。
（1）电阻R设置：当回路电阻大于设定值，小于“开路电阻R”设置，系统被认为是组件，组件生成；系统会自动认为回路中组织小于设定值R为正常的线连接生成导线回路。默认值为25Ω，设定范围0.1-100Ω；
（2）开路电阻R组：在产品测试，在电路中连接电阻大于设定值，该系统是开放的，默认值为5K。
5.6.3 定义连接器
在Cirris测试软件中，定义连接器是一项很重要的过程。首先看定义连接器界面的右边部分，在这里可以给系统添加所适合的连接器。里面有很多种连接器，双击连接器名称可以看到各种连接器的信息。一般在自学习的时候，默认添加的连接器是”EYRODIN-32”，此型号适合于本套设备的连接器。如果是手动添加，一般也是添加”EYRODIN-32”型连接器。选择好连接器型号后，点击”Add Selected Connector Type”选择，将其添加到测试程序连接器中。
图5.4.1 定义连接器界面
对于Cirris测试机，每个模块上有5个连接器，一般自学习时，默认的连接器标号从左往右为J1，J2……而手动的是$J1，$J2……双击一个连接器，会显示出它的模拟图形。下图为一例子。
图5.4.2 Cirris模拟图形
画面中，有1-32一共32个测试点，对于每个点如果有被附加，则蓝色灯变为红色。如果测试点没有被附加则灯一直保持为蓝色。
5.7 测试界面介绍
在编辑或者修改完测试测试程序之后，保存并退出编辑界面回到Cirris测试软件主界面。在主界面中选测好测试程序，点击“Test”选项，我们就进入测试界面：
图5.5.1 测试界面
点击主软件的”START”按钮，系统就按照测试程序，对连接的器件进行低压导通测试，测试完成之后，如果之前选择了进行高压测试，则会出现以下界面，如果测试程序在高压参数设置中选择了”Wait for HIPOT Button”选项，就要手动按下下图中所示的”Hipot”按钮，才进行高压测试；如果测试程序在高压参数设置中没选择”Wait for HIPOT Button”选项，那么低压导通测试结束后就直接测试高压部分。
图5.5.2 测试界面
另外如果已经按下”Hipot”按钮，或者设定没有选择”Wait for HIPOT Button”选项，出现以下画面，说明HV Safety Switch没有开，要检查Cirris设备的DI/O模块中Pin6和 Pin25有没有短接好。如果没有短接好就会出现此种情况。
图5.5.3 测试界面
测试完成后会出现Good和 Bad两者结果 。
图5.5.4 测试结果界面
选择”Retest”按钮，重新测试。选择”Done”按钮，退出测试界面。
上面就是测试过程中的测试界面的详细介绍，通过上面的界面用户可以一目了然地了解整个测试过程。
5.8 本章小结
本章节主要介绍了该汽车保险丝盒测试系统的主要测试软件的软件实现，本章通过图文结合向大家介绍了Cirris CH2测试软件在测试系统在运行前，运行时和运行后是如何实现对被测原件的测试，系统地介绍了Cirris测试仪的软件实现功能。
第六章 测试系统的调试与应用举例
由前面的介绍可知，汽车保险丝盒测试系统的作用就是测汽车保险丝的导通及绝缘性能，换句话来讲，就是通过本测试系统来检测汽车保险丝的安全性和可靠性。可以根据客户所指定的标准对被测元件进行高精度、全面性、高效性的检测。利用LabVIEW虚拟仪器软件的采集、分析、处理软件的全自动的开发平台，实现对不同被测元件的全面测试。
下面就为大家介绍下调试本测试系统的过程。
6.1 测试内容及要求
该测试系统能够提供低压和高压（1500VDC-1000VAC）进行导通、电阻、电容、二极管、三极管绝缘和耐压测试。所以对测试数据要求绝缘阻抗测试：输出电流:1～1000Vdc（可以分段设定电压）,绝缘电阻：大于10MΩ;电阻测试：1.0Ω～40MΩ,精度：0.1Ω;电感测试:1.0uH～60H,精度 0.1uH;电容测试：1pF～40mF,精度：0.1uF;二极管和三极管测试:0.1V～9.99V.用户也可以根据自己的需要，通过LabVIEW测试软件的设定数据。再由著调试软件LabVIEW软件实现对被测元件的测试，
6.2 调试软件LabVIEW的软件实现
6.2.1 前面板
该汽车保险丝盒测试系统的调试是由虚拟仪器LabVIEW开发平台实现的。首先，测试系统的调试主前面板如下图所示。
图6.2.1 前面板
图中的“设置”按钮就是我们在产品测试前，如果之前没有该产品的信息，则需要到主软件 “设置”选项中设定对应测试程序的产品信息。设定好此信息后方可进行测试。如图
图6.2.2 设置界面前面板
整个测试流程可以根据用户的需求，将需要填入的产品信息添加到里面这样就可以进行对被测元件的测试了。
用户也可以根据自己的需求按下“手动”按钮，就可以利用人工自己对被测元件进行测试。用户在登录主界面的时候是需要密码的，而“修改密码”控件就是用于我们对自己的登录密码进行修改，以确保安全性。
6.2.2 程序框图
虚拟仪器中能实现对被测数据的处理功能，主要在于它的数据采集及其数据处理功能。我们使用NI PCI 6514卡DAQ数据采集卡，它有32个输入，32个源输出可与虚拟仪器开发平台兼容。其程序框图如图。
图6.2.3 数据采集程序框图
该部分地作用主要是对数据的采集，是整个程序框图最核心的部分，以执行系统命令为主题，将由Cirris测试软件得到的测试数据采集，然后再执行接下来的步骤，可以说，如果没有这部分，整个系统将运行不起来。
整个程序框图采用了虚拟仪器技术中的生产者-消费者还有状态机的形式，从而实现LabVIEW在调试过程中的各个功能。以下是整个程序框图的生产者-消费者还有状态机的重要部分。
图6.2.4(a) 程序框图
图6.2.4(b) 程序框图
如图，、可以看见，根据生产者-消费者模式，在第一个框图中，当执行其中一个状态时,就相当于消费者在买一样物品，而生产者就会将消费者带到第二个框图，执行消费者所要执行的程序。
6.3 手动执行
在前面的介绍中，可以知道，本测试设备不仅可以自动进行测试任务，而且还可以手动执行任务，本测试可以通过LabVIEW图形化虚拟仪器控制系统进行测试操作，对设备上的气动夹具、磁性开关、安全门开关和光栅等一些硬件进行手动操作，并达到测试的效果。如图所示。
图6.3.1 手动测试前面板
从前面板可以知道，这次所进行测试的左侧产品是合格的。我们也可以从此前面板知道，在测试过程中在那个环节出现了故障，如果有，前面板的指示灯就会亮，以此来对整个测试环节起到保护和观察的作用。
6.4 测试系统的应用举例
测试系统的测试过程中，有两种测试，分别为：单工位测试和双工位测试。下面将以一次单工位测试数据为例来介绍调试结果。
图6.4.1 单工位测试数据
可以从数据表格可以了解到，此次单工位测试用到了200个BU测试引脚的Cirris测试仪。该测试是导通测试的电阻测试，在测试前将预期的电阻值设定为20.0Ohm，这样就可以从数据表得到的信息，可知改测试元件的所有点位的电阻测试值都在预定值的范围内，所以该测试元件是合格的。
6.4 本章小结
本章通过对汽车保险丝盒测试系统的调试过程进行了系统的介绍，并通过应用举例来进行详细的说明。为了证明此测试系统的优越性和实用性。
第七章 总结
本设计主要是通过研究虚拟仪器技术、Cirris测试技术以及软件开发的基础上，采用虚拟仪器技术实现了通过数据采集与应用，进而设计了一套汽车保险丝盒的测试系统。虚拟仪器拥有图形化数据流语言和程序框图能自然地显示出数据流，同时图形化的用户界面直观的显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。所以，使用LabVIEW2012进行工业上的测试系统软件将成为当今社会发展的主流。
本论文主要介绍了以LabVIEW虚拟仪器和Cirris测试软件和相关硬件所设计的汽车保险丝盒测试系统。该系统以虚拟仪器为测试平台，结合Cirris测试仪以及工业控制计算机、 Cirris CH2机箱、光栅、安全门开关、光纤传感器、接线板、电磁阀、减压阀、打印机和气动夹具等硬件，通过NI-PCI 6514 数据采集卡实现虚拟仪器对数据的采集于处理。该设备的实用性强、可靠性强并具有特有的自学习功能，在市场上具有一定的推广价值和应用前景。
随着现代汽车系统化、模块化的设计要求，车用中央电气接线盒也改变了其最开始的简单单一的结构，形成了形式多样，具有复杂功能的结构。然而汽车保险丝盒的安全性能也成为了汽车的发展至关重要的一个问题。所以，在一辆汽车出厂之前对其中央电气盒产品的导通及绝缘性能的检测是一项很重要的流程，必须保证对其测量功能进行准确的测试，否则对出产后的汽车的安全性能将得不到保证。因此，设计一个完善的汽车保险丝盒测试系统就具有很强的实用价值和现实意义。
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致谢
本课题研究是在我的导师徐伟副教授的细心指导还有在实习企业的鼎力支持下完成的，在此，我向我敬爱的的导师和苏州凌创电子系统有限公司表示崇高的敬意和感谢，感谢先进仪器实验室的老师对我的培养，感谢测控101班所有同学在毕业设计期间对我的帮助和支持。四年的大学生活转眼将就要到了离别的季节了，在这四年里，正是在所有老师和导师的严格要求和培养下，才有现在的我。我们知道，老师都是有很多工作要做的，甚至还会着手科研项目。可是我的导师徐伟徐老师不论多忙都会抽空指导我做我的毕业设计，特别实在撰写论文期间，徐老师给了我很大的支持。
最后，感谢我的父母在这大学四年间对我无尽的支持，他们省吃俭用，就是为了让我在大学期间能好好学习。我即将步入社会，即将工作，在将来的日子里，我会以我的实际行动来报答你的养育之恩。
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摘要
汽车保险丝的主要载体就是汽车保险丝盒，保险丝的主要作用就是防止汽车线路短路,防止过载，保护电路，保护用电设备。为了确保汽车保险丝的安全性，所以在汽车保险丝出产前要对其安全性进行测试。因此，如何构建汽车保险丝盒测试系统，成为一个值得研究的问题。
本设计首先对汽车保险丝盒测试系统设计的意义、研究现状进行了介绍；在分析了汽车保险丝盒测试系统功能需求后，提出一套基于虚拟仪器技术的汽车保险丝盒测试系统设计方案。测试系统由工控机、Cirris CH2、光纤传感器、电磁阀等硬件，结合在LabVIEW 2012虚拟仪器平台上开发的软件组成。简要论述了测试系统的硬件组成和选择原则。对测试系统软件的设计思想和结构进行详细的介绍。本测试系统具有测试精度高、抗干扰能力强且用户可以自定义其功能等优点。
关 键 词：虚拟仪器技术汽 车保险丝盒 Cirris测试系统
The Design of testing system for Automobile Fuse Box based on Virtual Instrument Technology
Abstract
Is the main carrier of automotive fuse fuse box, the main role is to prevent the car fuse short circuit to prevent overload protection circuit to protect electrical equipment.In order to ensure safety car fuse, so in auto fuse out prenatal testing its safety.Therefore, how to build the auto fuse box test system, become a problem worth studying.
At first, the research significance, priorities and status of the measurement function test system for Automotive fuse box is introduced in this paper;Then, on the analysis functional requirements for the test system, a design of test system for Automotive fuse box measuring function based on virtual instrument technology is proposed.The test system is made up of the hardware consisting of industrial control computer, Cirris CH2, fiber
Key words: virtual instrument technology;Automotive fuse box;Cirris test system
第一章 引言 1
1.1 研究本课题的背景 1
1.2 虚拟仪器的发展现状 2
1.3 本课题的主要任务 2
第二章 LabVIEW与Cirris测试软件的介绍 4
2.1 虚拟仪器技术的介绍 4
2.1.1 虚拟仪器技术的概念 4
2.1.2 虚拟仪器技术的特点 4
2.2 Cirris测试仪的介绍 5
2.2.1 Cirris测试仪的概念 5
2.2.2 Cirris测试仪的特点 5
2.3 本章小结 6
第三章 汽车保险丝盒测试系统总体设计 7
3.1 测试系统的功能需求 7
3.2 测试系统的测试方法 7
3.3 测试系统的构成 8
3.4 本章小结 9
第四章 汽车保险丝盒测试系统的硬件介绍 10
4.1 工业控制计算机 10
4.2 Cirris测试仪 10
4.3 数据采集卡NI-PCI 6514 11
4.4 打印机的介绍 13
4.5 信号采集与调理电路 14
4.6 本章小结 14
第五章 测试系统的测试软件Cirris CH2的软件实现 15
5.1 系统结构图设计 15
5.2 Cirris测试系统流程设计 17
5.3 Cirris测试程序的编写 17
5.4 测试程序导入导出 18
5.5 Cirris编辑界面介绍 18
5.6 自学习参数设定 19
5.6.1 简单回路的设定 19
5.6.2 复杂回路的设定 19
5.6.3 定义连接器 20
5.7 测试界面介绍 21
5.8 本章小结 24
第六章 测试系统的调试与应用举例 25
6.1 测试内容及要求 25
6.2 调试软件LabVIEW的软件实现 25
6.2.1 前面板 25
6.2.2 程序框图 26
6.3 手动执行 28
6.4 测试系统的应用举例 29
6.4 本章小结 30
第七章 总结 31
参考文献 32
致谢 33
第一章 引言
1.1 研究本课题的背景
集熔断器电阻、二极管、三极管和电容等一系列电子模块于一身的车用中央电气接线盒，是实现灯光、起动机、喇叭、电磁离合器、刮水电动机、车窗升降、转向灯、冷却风扇、空调压缩机、中央门锁等用电设备的动力及控制信号的主要器件，而且可以对汽车上的各种电设备和电子系统进行高压和过载保护。
为了跟上现代汽车系统模块化的设计要求，车用保险丝盒也改变了其最初的简简单单的结构，形成了形式多样，具有复杂功能的结构。汽车保险丝盒主要是用来保护汽车用电设备的安全，当线路，发生短路或超负荷时或者其他特殊情况保险丝就会熔断，起到了保护电路的作用。为了保护汽车上的用电设备的各种导线的安全，我们应该为汽车选择合适的保险丝。如果一个类似收音机设备通过的电流突然变大，就会把保险丝熔断，我们就可以知道收音机设备出现了问题。在这里，保险丝的作用是保护导线。
我们可以根据熔断器的大小将用于组装汽车保险汽车保险盒分为小，中，大的汽车保险丝盒。因为所用的保险丝材料有PBT、电母尼龙等之分，所以每种材质的耐高温程度也不同。所以我们在选择不同的保险丝盒的时候，我们应该考虑到保险丝的电流还有保险丝的尺寸和长度等等。汽车保险丝盒的分类：
（1）按安装保险丝的分：保险管
（2）按环保分：环保保险丝盒，非环保保险丝盒
（3）按材质分：塑胶保险丝盒，电木保险丝盒
（4）根据安装方法：引导式保险丝和保险丝盒电路板，仪表板的安装保险丝盒
一般汽车有两个保险丝盒。 一个位于发动机室，主要是利用保险丝的性能来保护冷却风扇，还可以用来保护发动机的控制单元等一些安装于发动机室的用电设备。另一个一般位于方向盘附近的一系列仪表板中，这些保险丝是用来保护汽车车厢内的开关盒装置，从而使得驾驶员可以安全的行驶车辆。
可见，车用中央电气盒对于一辆汽车的重要性不言而喻。所以在一辆汽车出厂之前对其中央电气盒产品的导通及绝缘性能的检测是一项很重要的流程，必须保证对其测量功能进行准确的测试，否则对出产后的汽车的安全性能将得不到保证。因此，设计一个完善的汽车保险丝盒测试系统就具有很强的实用价值和现实意义。
虚拟已经已经逐渐推广到当今社会的工程测量和应用中，归根结底，这都是虚拟仪器技术拥有独特的图形化编程环境，这方便且直观，容易操作。正因为拥有了图形化数据流语言，我们能很自然的从程序框图中显示数据流，同时图形化的用户界面能更直观的显示数据，让我们可以轻松地输入和读取数据。当我们把虚拟仪器和高性能的硬件相结合的测量系统，我们可以创建一个完全定制负责测试和设计工程师，以满足不同的需求，独特的应用。因此，虚拟仪器在各种电测试方面应用前景非常广阔。
1.2 虚拟仪器的发展现状
随着当今社会的科技水平不断地发展，随着软件、计算机、微电子等技术的飞速发展，随即出现了众多的测试方法和测试理论，在测试领域也不断出现心得仪器结构，在多个方面冲击着传统仪器的地位，使得测量仪器发生了重要的变化。因此，在1986年，美国
虽然到目前为止，虚拟仪器还没有一个相对完整统一的定义，但人们普遍认为：虚拟仪器是一种可重复使用的测试仪器系统对PC的基础上，通过添加相关的硬件和软件建立起来的，具有可视化界面。虚拟仪器与传统仪器相比，它具有很大的优越性：
（1）利用计算机充足的软件资源，让人们实现了部分仪器硬件的软件化，使得系统的灵活性增强了；人们可以利用软件技术和数值算法对测试数据进行实时、直接的测试，并进行分析处理；人们也可以利用图形用户界面技术来做到界面友好和人机交互。
（2）我们所熟悉的虚拟仪器软件和硬件都具有以下特点：开放性、可重复使用、模块化和互换性作为现代仪器的发展方向，虚拟仪器已经成为一个新兴的产业。
虚拟仪器作为刚刚升起的太阳，随着计算机技术的不断发展和相关技术的进步，虚拟仪器将迅速发展，扩大其应用领域，使更多的人的信任虚拟仪器。
本论文在研究虚拟仪器及相关技术的基础上，运用虚拟仪器于汽车保险丝盒测试系统的研发，最终形成一种基于虚拟仪器的汽车保险丝盒测试系统设计方案。该测试仪能够提供低压和高压（1500VDC-1000VAC）进行导通、电阻、电容、二极管、三极管绝缘和耐压测试。
1.3 本课题的主要任务
本测试系统主要由工业控制计算机、 Cirris CH2机箱、光栅、安全门开关、光纤传感器、接线板、电磁阀、减压阀、打印机和气动夹具等硬件系统和由目前应用比较广泛的LabVIEW(虚拟仪器)和Cirris CH2测试软件系统来实现。
第一章 本章主要描述了当今社会汽车保险丝盒的发展现状，以及论述了本测试系统的开发前景，对本文进行系统的介绍。
第二章 本章主要对汽车保险丝盒测试系统的两个主要软件LabVIEW虚拟仪器和Cirris测试软件的概念及其特点进行了介绍。
第三章 本章介绍了所设计的测试系统的功能实现要求以及检测系统构成，提出总体设计方案 。
第四章 本章对本测试系统的部分重要硬件进行介绍，论述了该测试系统硬件的基本功能和特点
第五章 本章对本测试系统的主要测试软件Cirris CH2测试软件的软件实现功能进行介绍，较为全面地概括了Cirris测试软件的测试过程。还从测试系统的软件结构图和测试系统的流程图进行全面的分析
第六章 本章通过对汽车保险丝盒测试系统的调试过程进行了系统的介绍，并通过应用举例来进行详细的说明。为了证明此测试系统的优越性和实用性。
第七章 对汽车保险丝盒测试系统进行了系统的总结
第二章 LabVIEW与Cirris测试软件的介绍
2.1 虚拟仪器技术的介绍
2.1.1 虚拟仪器技术的概念
虚拟仪器（虚拟仪器，简称VI）是一种基于计算机的仪器，该仪器安装在计算机内，基于通用的计算机硬件和操作系统，从而实现各种仪器功能。自美国国家仪器公司（NI）提出虚拟仪器概念以来，这种计算机技术，微电子技术和测量技术就在世界范围内得到了很高的赞同和认可，代表着仪器仪表技术的发展趋势。当今社会，随着计算机技术、网络通讯技术和微电子技术等高新技术飞速的发展，加之各种应用在仪器仪表上的测量技术，从而产生了诸多心得测试方法和概念，使得测试技术和概念也飞速的发展。虚拟仪器概念就是这样产生了。
与传统仪器相比，虚拟仪器具有许多优势，比如虚拟仪器在处理能力，性能价格比，智能化程序和可操作性等方面都具有明显的技术优势。
2.1.2 虚拟仪器技术的特点
LabVIEW软件工具具有诸多特点，诸如：
(1) LabVIEW是应用于测控范畴的专用软件开发工具，它具有特有的图形化软件的编程平台。
(2) 正是拥有了图形化编程语言，加上叫护士的编程环境，LabVIEW让用户不用编任何其他文本代码，做到了在人机界面使用所谓“所见即所得”的可视化技术，使得编程更加人性化，这从某种意义上讲，已经成为了工程师真正的语言。
（3）可同时运行多个程序的数据流的多任务系统的规划模型。
（4）丰富的数据采集，分析，和数据存储功能的库提供的表达
（5）提供传统的调试工具，如设置断点，单步操作，同时提供了一个独特的高亮执行和探针工具，使动画过程的操作，这将有助于设计者观察程序运行的细节，使程序的调试和开发更为便捷。
（6）32位编译器运行32位的编译器，确保用户数据采集的高速实现，测量和测试计划。
(7) LabVIEW具有强大的外部接口，人们可以利用应用软件来实现LabVIEW与外部（如Word，Excel等），与C语言，通信窗口的SAPI，Matlab等编程语言进行通信。外部接口提供如CIN代码，去分化脂肪肉瘤（动态链接库），MATLAB，DDE（共享库），ActiveX等。
(8) 支持常用的网络协议，以促进网络的发展，远程测量和控制仪表。
LabVIEW增强了用户构建自己系统的能力，为用户提供了实现仪器编程与数据采集系统的便捷途径。仪表系统的理论，设计实现LabVIEW的测试和使用，可以大大缩短系统开发时间，提高生产效率4～10倍。
2.2 Cirris测试仪的介绍
2.2.1 Cirris测试仪的概念
美国一家专业从事电线电缆测试设备公司生产，西力斯（Cirris）公司产品长期以来在世界享有很好的声誉。该公司的设备拥有卓越的性能和优良的品质。能适应不同层次客户需要的产品。每一种产品都是CIRRIS公司全体成员不断超越自我，不断适应客户需要的的结晶。
Cirris高压电缆测试仪具有更高质量的新电缆及线束测试。他们可以自动完成导通电阻测试、绝缘电阻测试、绝缘击穿（高压）试验。
易于使用:Cirris界面是采用简单的英语来进行交流的。他们可以执行从一个样品组装线的数据，或从内存中，或从计算机下载好的线数据。还提供了一个独特的签名来检查是否为每个组件的正确的程序。这个信息可以与未来通过测试的装配件的文件进行比对。这种比较检查电缆程序签名操作相当于以确保正确的程序文件比较的标准。打印输出也可以提供很多好的电缆测试统计。
2.2.2 Cirris测试仪的特点
Cirris测试仪具有大的、容易阅读、界面友好的LCD显示屏；而且在工业中具有种种优势；
完全的测试、可确保的品质：由于仪器可以自动进行低压连接阻抗、高绝缘电阻测试，绝缘泄漏电流试验。1100H＋可以确保您的电缆，电缆质量更好的组件测试。它不仅会发现电缆故障，还可以检测到潜在的缺陷，在生产的时候，生产缺陷会导致线将在未来使用有问题。
提供的强大功能:1100H+提供了创建更多的昂贵的线缆线束的同级别的测试。并将继续开路和短路的检查，它可以在最低的0.1Ω标准评估你的有线电缆（在4线模式0.001Ω），检查绝缘电阻至1000M，即使是无源元件如电阻测试组件，二极管和电容器，如果电缆测试只需要你在车间的话，应该1100H+。
快速测试：通过综合快速，固态继电器，连续测试快速、高电压扫描方法的使用进行测试。所以1100H满足理想的高速测试仪器的需求
图1.2.1为Cirris测试仪中的Cirris CH2机箱，该机箱采用模块化设计，结构紧凑，体积小，重量轻。每次开机时，测试系统自动对所有的测试点进行自动检测，以确保正确、可靠运行:
图2.2.1 Cirris CH2机箱
2.3 本章小结
本章主要对测试系统的主要两个测试软件：LabVIEW和Cirris测试软件进行系统的介绍，介绍了两个测试软件系统的主要性能的概念，对两个测试软件的特点和用途进行了全方位的介绍。
第三章 汽车保险丝盒测试系统总体设计
3.1 测试系统的功能需求
如果把发动机当做是汽车的心脏的话，那么保险丝盒就是汽车上的神经系统。由于它的高标准，加工和装配精度要求高，所以它是汽车产品的一个重要组成部分。因此，为了确保保险丝有较高的精确性和安全性，在汽车保险丝装配上车之前要对汽车保险丝盒进行测试。对汽车保险丝盒测试的内容有：
(1)测试设备能按照不同规格和不同型号的汽车保险丝进行导通及其绝缘性能测试在电路中存在感应效应时，系统也可以自动识别，并且能检测出这个感应值的大小，可以提供对汽车保险丝的测试值。
(2)绝缘阻抗测试：Input Voltage:1～1000Vdc （可以分段设定电压） ,Insulation Resistance:大于10MΩ?
（3）导通测试遵循测试范围在：
电阻测试：1Ω ~ 1MΩ ± 2% ± 0.1Ω
电容测试：1pF ~ 1000 μF ± 10% ± 50 pF
系统会根据被测原件的测试值进行比较。
(4)系统也可以可以检测线缆连接关系，而且对电路设计中的潜在错误也能作出检测，以利于产品的优化设计。可以自动的依据用户设定的参数，对被测产品进行高压绝缘和耐压测试。
（5）通过二维码打印机打印出相应的二维码，来显示被测元件的不良点位。
图3.1.1 系统结构图
3.2 测试系统的测试方法
本测试设备的测试方法其实也是目前最普遍的使用方法：就是现提供被测元件的测试标准值，再与被测元件的被测值进行比较，然后得出被测元件的合格性。所以本设计的设计方法为：首先，先编好测试测序，Cirris CH2就会按照测试程序，对连接的器件进行测试；然后，系统就会检测出一系列的感应值，以此感应值作为被测元件的测试值；最后，Cirris软件会自己讲测试值与被测元件的标准值进行对比，然后得出被测元件的好坏。如果被测元件存在破损或者不合格的地方，系统将会通过连接在系统上面的二维码打印机来显示被测元件的破损点。
3.3 测试系统的构成
汽车保险丝盒测试系统主要由硬件系统和软件系统两大系统组成。硬件系统主要有：工业控制计算机、 Cirris CH2机箱、光栅、安全门开关、光纤传感器、接线板、电磁阀、减压阀、打印机和气动夹具等组成。软件这由目前应用比较广泛的LabVIEW(虚拟仪器)和Cirris CH2测试软件来实现。
该测试系统以工业控制计算机、LabVIEW虚拟仪器软件和Cirris测试仪平台为控制核心，工控机作为上位机，主要用于完成测试参数的设置、测试结果的存储、工作现场数据的实时显示、实现人机交互等。通过LabVIEW虚拟仪器软件平台编制相关程序以及Cirris测试软件的接收工控机的控制参数和控制命令，对测试过程进行实时监控。Cirris CH2测试软件能准确地通过电容测试、电阻测试等导通测试，并将测试数据反应出来，LabVIEW会将这些数据对比，有工控机控制打印机，将被测元件的测试内容反应出来。
下图是该测试系统的总体结构图
图3.3.1 测试系统的总体结构图
3.4 本章小结
本章主要对该测试系统的功能需求、测试方法以及该测试系统的构成进行的较为系统的介绍。以此为基础，提出了一套该测试系统的总体设计方案，并用总体结构图来显示该测试系统在进行工作时的测试流程。
第四章 汽车保险丝盒测试系统的硬件介绍
通过上一章的介绍，可以知道本测试系统的硬件主要由工业控制计算机、Cirris测试仪、信号采集与调理电路、光纤传感器、打印机和气动夹具等组成。
4.1 工业控制计算机
要实现本测试设备的测试功能，工控机是不可少的。所以选择一台好的工控机，对于一台大型测试设备是至关重要的。
我们为该汽车保险丝盒测试系统所装配的工控机是来至研华科技的IPC 610H 工业控制计算机。使用通用的14通道被动背板4 PCI，8赛，PFC（功率因数校正）功率300W ATX和易于维护的双冷却风扇，综合各种特点确保了本测试设备在测试过程中具有了很强的防干扰、防尘、防震、防扰流的能力。
工业控制计算机简称工控机，它主要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作。它具有较高的可靠性，且系统扩充性和开放性较好，环境适应能力强，实时性好，系统通信功能强，丰富的输入输出模板等特点。下图为IPC 610H 工业控制计算机。
图4.1.1 IPC 610H 工业控制计算机
4.2 Cirris测试仪
Cirris测试仪是本汽车保险丝盒测试系统的主要测试软件。在本测试系统中，我们用到了Cirris的CCH2-BU、CCH2-ES、CCH2-HA、CCH2-CH等。
Cirris测试仪可以进行三种不同类型的测试，有测试只包含线和连接线简单的测试，测试包括复杂的电阻，电容，二极管测试组件，如电线在简单和复杂的测试，仪器都能够进行的高压测试。本测试仪可以测量线材的通导和绝缘阻抗。高压测试机比一般指导测试机密精确，很多，它可以在许多一般指导试验机发现检查没有电线。
综合众多优点，所以我们选择了该测试仪作为汽车保险丝高压绝缘导通测试的仪器，他能精确的测出被测元件的各个数据，从而达到本测试系统的测试效果。
下图为设备上的Cirris测试仪。
图4.2.1 Cirris测试仪
4.3 数据采集卡NI-PCI 6514
对于高精度数据采集卡的选择，我们采用的美国国家仪器公司（NI）的PCI型多功能数据采集卡，它具有高精度定时和计数、多路模拟量输/入输出通道和功能多路数字量输入/输出通道，而且性能超群、集成度高、稳定性好，还能与虚拟仪器软件平台良好的兼容。在汽车保险丝盒测试系统中，我们选择了具有32路输入，32路源极输出的NI-PCI 6514。
NI-PCI 6514数据采集卡是NI公司用于PCI系统的工业64通道隔离数字I/O接口，其示意图如图4.3.1所示。它的工业和制造低成本的解决方案，控制应用程序的功能测试先进的行业特点，高度可靠的工业24V逻辑门限值，PCI-6514输入和输出通道提供光隔离，并以8路通道为一组工作。 打开程序的电状态，我们可以配置在软件输出的初始状态，并确保工业执行器（泵，制动，发动机，继电器）是安全、无故障运行。我们采用了数字I/O看门狗，所以即使计算机或应用发生故障，本板卡也可以进入完全可配置的安全的输出状态。 NI-DAQmx帮助您充分利用LabVIEW、ANSI C、Microsoft Visual C++或Microsoft.NET语言(C# and Visual Basic .NET）都可以自动代码生成高可靠性工业的特点，便于卡配置。下图为本测试系统的1-12引脚的I/O分配表。
图4.3.1 /O分配表
NI 6514/6515上的输入线包含输入光电耦合器，可对电压的变化产生反应。如连接至数字输入的电压与连接至 PX.COM的电压的差不等于 1个逻辑阈值，即使数字线的电压小于 PX.COM上的电压，数字线的读数仍为逻辑高。信号连接方式为：连接5 V～30 V电源至 COM，连接GND至接地，在数字输出和COM间连接负载。
图4.3.2 NI-PCI 6514数据采集卡
4.4 打印机的介绍
由于本测试设备的测试结果又Cirrii测试仪通过打印机显示出来，所以，选择一台好的打印机对本测试相当重要。
该测试系统打印机用的是斑马ZM400打印机，它具有很强的实时连接性能，优良的印刷性，由于压铸金属印刷机具有坚固耐用，这样更能适应工业应用的需要，满足高质量的印刷行业的要求。下图为斑马ZM400打印机的实图。
图4.4.1 斑马ZM400打印机
4.5 信号采集与调理电路
信号采集与调理电路由电气隔离、信号放大、滤波电路等组成，通过运用隔离、放大和滤波技术，收集到的数据采集卡，不符合条件的原始信号输入要求的数据采集卡接收信号，并提供计算机处理。
4.6 本章小结
本章对汽车保险丝盒测试系统的硬件进行了系统的介绍，通过硬件系统对本测试设备进行了进一步的了解。在本章中，我们简单地描述了各个硬件的功能和部分硬件设备在测试系统中发挥的作用。
第五章 测试系统的测试软件Cirris CH2的软件实现
在前面章节已经初步了解了Cirris测试仪的概念和测试仪在工业生产中的作用等一些内容，接下来将会介绍Cirris CH2测试软件在本系统中的测试流程。
5.1 系统结构图设计
为了使本测试系统实现的灵活性和通用效果，因此，本测试系统采用了模块化进行设计。即把实现不同功能的软件系统归为一个模块。所以可以将对汽车保险丝盒测试系统分为四个模块，其中包括夹具控制模块，Cirris测试模块和打印机控制模块等一些主要的模块：
（1）夹具控制模块：该模块是通过控制设备上的气动夹具来实现对被测元件的夹紧和松动。下图为夹具控制模块的程序框图。
图5.1.1 夹具控制模块
（2）Cirris测试模块：该模块是本测试系统的主要测试模块，通过该模块对被测元件进行测试，从而得到测试数据，再进行分析。下图是Cirris测试软件的测试界面。
图5.1.2 Cirris测试界面
（3）打印机控制模块：本模块主要是用来打印出测试结果，再用扫码器进行扫描，从而得到被测元件的好坏，如果测试元件是坏的，打印机会将坏的地方打印出来。
（4）测量功能检测整体控制模块：本模块主要是实现对夹具控制模块，Cirris测试模块，打印机控制模块的整体控制，是这些模块相互结合，从而实现对汽车保险丝盒的测试。
下图为系统结构图。
图5.1.3 测试系统结构图
5.2 Cirris测试系统流程设计
汽车保险丝盒测试系统的主要测试软件是由Cirris CH2测试软件来实现的，Cirris测试软件通过特有的自学习系统进行分析测试。在测试前，用户要先给一个测试程序，若没有测试程序，则可以使用Cirris自学习生成一个新的测试程序，并由测试系统对自学习参数进行设定。接下来用户要给系统添加合适的连接器，这时系统就可以进行测试了，通过打印机得到测试数据与标准值进行比对，从而得出被测元件的好坏。
图5.5.5 测试软件的流程图
5.3 Cirris测试程序的编写
在测试线束连接好夹具后，打开Cirris测试软件，如果有之前编辑好的类似程序可以导入进来修改生成新的测试程序。如果没有，可以先自学习，然后在根据夹具上各元器件的测试点的位置情况，加以修改，生成一个新测试程序。这就是Cirris测试软件独有的自学习功能。
5.4 测试程序导入导出
对于测试点比较众多，不同产品有类似的情况，每次都重新添加会比较麻烦。可以采用将原有的已经编辑好的测试程序进行修改编辑，按后生成新的测试程序。一种方法是在编辑界面直接打开原有的测试程序，然后在界面中编辑修改并保存程序，但是对于继电器之类的在Cirris测试软件中编辑会比较繁琐；另一种方法是将原有的测试程序以文本形式先导出来，然后进行文本编辑，最后再将编辑好的程序导入到测试软件。这样可以方便一些。
5.5 Cirris编辑界面介绍
在前面所介绍的，在进行测试之前，要先对Cirris软件进行编辑好预定的程序。然而如果没有编辑好的测试程序，我们可以连接好产品后，点击主界面上的”Learn/Create Test Program”， 采用自学习或者手工的方式，创建一个新的测试程序。如果有了测试程序需要修改，选中此测试程序，然后点击”Edit/View”选项。 下图为Cirris软件的主界面：
图5.3.1 Cirris软件的主界面
Cirris编辑界面如下图所示：
图5.3.2 Cirris编辑界面
5.6 自学习参数设定
5.6.1 简单回路的设定
对于简单回路的设定：简单回路中只有线连接的产品 。
（1）电阻R组：在产品测试，电路连接电阻小于设定值时，系统被认为是正常的连接线。默认值为25Ω，设定范围0.1-100Ω。
（2）开路电阻R组：在产品测试，在电路中连接电阻大于设定值，该系统是开放的，默认值为5KΩ，套1.0-1.25m范围。
5.6.2 复杂回路的设定
在复杂回路的设置：另外线路连接复杂的循环，还包含一个电阻器，电容器，二极管，该产品的双铰线和其他部件。对于线路中包含元器件的复杂产品，在自学习时，需要选择“复杂自学 ”选项，这样在自学习过程中，系统就会自动识别元器件。
（1）电阻R设置：当回路电阻大于设定值，小于“开路电阻R”设置，系统被认为是组件，组件生成；系统会自动认为回路中组织小于设定值R为正常的线连接生成导线回路。默认值为25Ω，设定范围0.1-100Ω；
（2）开路电阻R组：在产品测试，在电路中连接电阻大于设定值，该系统是开放的，默认值为5K。
5.6.3 定义连接器
在Cirris测试软件中，定义连接器是一项很重要的过程。首先看定义连接器界面的右边部分，在这里可以给系统添加所适合的连接器。里面有很多种连接器，双击连接器名称可以看到各种连接器的信息。一般在自学习的时候，默认添加的连接器是”EYRODIN-32”，此型号适合于本套设备的连接器。如果是手动添加，一般也是添加”EYRODIN-32”型连接器。选择好连接器型号后，点击”Add Selected Connector Type”选择，将其添加到测试程序连接器中。
图5.4.1 定义连接器界面
对于Cirris测试机，每个模块上有5个连接器，一般自学习时，默认的连接器标号从左往右为J1，J2……而手动的是$J1，$J2……双击一个连接器，会显示出它的模拟图形。下图为一例子。
图5.4.2 Cirris模拟图形
画面中，有1-32一共32个测试点，对于每个点如果有被附加，则蓝色灯变为红色。如果测试点没有被附加则灯一直保持为蓝色。
5.7 测试界面介绍
在编辑或者修改完测试测试程序之后，保存并退出编辑界面回到Cirris测试软件主界面。在主界面中选测好测试程序，点击“Test”选项，我们就进入测试界面：
图5.5.1 测试界面
点击主软件的”START”按钮，系统就按照测试程序，对连接的器件进行低压导通测试，测试完成之后，如果之前选择了进行高压测试，则会出现以下界面，如果测试程序在高压参数设置中选择了”Wait for HIPOT Button”选项，就要手动按下下图中所示的”Hipot”按钮，才进行高压测试；如果测试程序在高压参数设置中没选择”Wait for HIPOT Button”选项，那么低压导通测试结束后就直接测试高压部分。
图5.5.2 测试界面
另外如果已经按下”Hipot”按钮，或者设定没有选择”Wait for HIPOT Button”选项，出现以下画面，说明HV Safety Switch没有开，要检查Cirris设备的DI/O模块中Pin6和 Pin25有没有短接好。如果没有短接好就会出现此种情况。
图5.5.3 测试界面
测试完成后会出现Good和 Bad两者结果 。
图5.5.4 测试结果界面
选择”Retest”按钮，重新测试。选择”Done”按钮，退出测试界面。
上面就是测试过程中的测试界面的详细介绍，通过上面的界面用户可以一目了然地了解整个测试过程。
5.8 本章小结
本章节主要介绍了该汽车保险丝盒测试系统的主要测试软件的软件实现，本章通过图文结合向大家介绍了Cirris CH2测试软件在测试系统在运行前，运行时和运行后是如何实现对被测原件的测试，系统地介绍了Cirris测试仪的软件实现功能。
第六章 测试系统的调试与应用举例
由前面的介绍可知，汽车保险丝盒测试系统的作用就是测汽车保险丝的导通及绝缘性能，换句话来讲，就是通过本测试系统来检测汽车保险丝的安全性和可靠性。可以根据客户所指定的标准对被测元件进行高精度、全面性、高效性的检测。利用LabVIEW虚拟仪器软件的采集、分析、处理软件的全自动的开发平台，实现对不同被测元件的全面测试。
下面就为大家介绍下调试本测试系统的过程。
6.1 测试内容及要求
该测试系统能够提供低压和高压（1500VDC-1000VAC）进行导通、电阻、电容、二极管、三极管绝缘和耐压测试。所以对测试数据要求绝缘阻抗测试：输出电流:1～1000Vdc（可以分段设定电压）,绝缘电阻：大于10MΩ;电阻测试：1.0Ω～40MΩ,精度：0.1Ω;电感测试:1.0uH～60H,精度 0.1uH;电容测试：1pF～40mF,精度：0.1uF;二极管和三极管测试:0.1V～9.99V.用户也可以根据自己的需要，通过LabVIEW测试软件的设定数据。再由著调试软件LabVIEW软件实现对被测元件的测试，
6.2 调试软件LabVIEW的软件实现
6.2.1 前面板
该汽车保险丝盒测试系统的调试是由虚拟仪器LabVIEW开发平台实现的。首先，测试系统的调试主前面板如下图所示。
图6.2.1 前面板
图中的“设置”按钮就是我们在产品测试前，如果之前没有该产品的信息，则需要到主软件 “设置”选项中设定对应测试程序的产品信息。设定好此信息后方可进行测试。如图
图6.2.2 设置界面前面板
整个测试流程可以根据用户的需求，将需要填入的产品信息添加到里面这样就可以进行对被测元件的测试了。
用户也可以根据自己的需求按下“手动”按钮，就可以利用人工自己对被测元件进行测试。用户在登录主界面的时候是需要密码的，而“修改密码”控件就是用于我们对自己的登录密码进行修改，以确保安全性。
6.2.2 程序框图
虚拟仪器中能实现对被测数据的处理功能，主要在于它的数据采集及其数据处理功能。我们使用NI PCI 6514卡DAQ数据采集卡，它有32个输入，32个源输出可与虚拟仪器开发平台兼容。其程序框图如图。
图6.2.3 数据采集程序框图
该部分地作用主要是对数据的采集，是整个程序框图最核心的部分，以执行系统命令为主题，将由Cirris测试软件得到的测试数据采集，然后再执行接下来的步骤，可以说，如果没有这部分，整个系统将运行不起来。
整个程序框图采用了虚拟仪器技术中的生产者-消费者还有状态机的形式，从而实现LabVIEW在调试过程中的各个功能。以下是整个程序框图的生产者-消费者还有状态机的重要部分。
图6.2.4(a) 程序框图
图6.2.4(b) 程序框图
如图，、可以看见，根据生产者-消费者模式，在第一个框图中，当执行其中一个状态时,就相当于消费者在买一样物品，而生产者就会将消费者带到第二个框图，执行消费者所要执行的程序。
6.3 手动执行
在前面的介绍中，可以知道，本测试设备不仅可以自动进行测试任务，而且还可以手动执行任务，本测试可以通过LabVIEW图形化虚拟仪器控制系统进行测试操作，对设备上的气动夹具、磁性开关、安全门开关和光栅等一些硬件进行手动操作，并达到测试的效果。如图所示。
图6.3.1 手动测试前面板
从前面板可以知道，这次所进行测试的左侧产品是合格的。我们也可以从此前面板知道，在测试过程中在那个环节出现了故障，如果有，前面板的指示灯就会亮，以此来对整个测试环节起到保护和观察的作用。
6.4 测试系统的应用举例
测试系统的测试过程中，有两种测试，分别为：单工位测试和双工位测试。下面将以一次单工位测试数据为例来介绍调试结果。
图6.4.1 单工位测试数据
可以从数据表格可以了解到，此次单工位测试用到了200个BU测试引脚的Cirris测试仪。该测试是导通测试的电阻测试，在测试前将预期的电阻值设定为20.0Ohm，这样就可以从数据表得到的信息，可知改测试元件的所有点位的电阻测试值都在预定值的范围内，所以该测试元件是合格的。
6.4 本章小结
本章通过对汽车保险丝盒测试系统的调试过程进行了系统的介绍，并通过应用举例来进行详细的说明。为了证明此测试系统的优越性和实用性。
第七章 总结
本设计主要是通过研究虚拟仪器技术、Cirris测试技术以及软件开发的基础上，采用虚拟仪器技术实现了通过数据采集与应用，进而设计了一套汽车保险丝盒的测试系统。虚拟仪器拥有图形化数据流语言和程序框图能自然地显示出数据流，同时图形化的用户界面直观的显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。所以，使用LabVIEW2012进行工业上的测试系统软件将成为当今社会发展的主流。
本论文主要介绍了以LabVIEW虚拟仪器和Cirris测试软件和相关硬件所设计的汽车保险丝盒测试系统。该系统以虚拟仪器为测试平台，结合Cirris测试仪以及工业控制计算机、 Cirris CH2机箱、光栅、安全门开关、光纤传感器、接线板、电磁阀、减压阀、打印机和气动夹具等硬件，通过NI-PCI 6514 数据采集卡实现虚拟仪器对数据的采集于处理。该设备的实用性强、可靠性强并具有特有的自学习功能，在市场上具有一定的推广价值和应用前景。
随着现代汽车系统化、模块化的设计要求，车用中央电气接线盒也改变了其最开始的简单单一的结构，形成了形式多样，具有复杂功能的结构。然而汽车保险丝盒的安全性能也成为了汽车的发展至关重要的一个问题。所以，在一辆汽车出厂之前对其中央电气盒产品的导通及绝缘性能的检测是一项很重要的流程，必须保证对其测量功能进行准确的测试，否则对出产后的汽车的安全性能将得不到保证。因此，设计一个完善的汽车保险丝盒测试系统就具有很强的实用价值和现实意义。
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致谢
本课题研究是在我的导师徐伟副教授的细心指导还有在实习企业的鼎力支持下完成的，在此，我向我敬爱的的导师和苏州凌创电子系统有限公司表示崇高的敬意和感谢，感谢先进仪器实验室的老师对我的培养，感谢测控101班所有同学在毕业设计期间对我的帮助和支持。四年的大学生活转眼将就要到了离别的季节了，在这四年里，正是在所有老师和导师的严格要求和培养下，才有现在的我。我们知道，老师都是有很多工作要做的，甚至还会着手科研项目。可是我的导师徐伟徐老师不论多忙都会抽空指导我做我的毕业设计，特别实在撰写论文期间，徐老师给了我很大的支持。
最后，感谢我的父母在这大学四年间对我无尽的支持，他们省吃俭用，就是为了让我在大学期间能好好学习。我即将步入社会，即将工作，在将来的日子里，我会以我的实际行动来报答你的养育之恩。
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