为解决列车、电站等场景中关键设备（如电网控制器）运行前功能检测难、人工测试效率低且风险高的问题，以某电网控制器为测试对象，设计基于 LabVIEW 与 TestStand 的自动测试系统。系统通过搭建硬件平台、开发软件程序，模拟设备在线运行状态，实现离线静态自动测试，涵盖逻辑功能、启停控制、通道及通讯测试，同步自动存储数据与生成报告，大幅提升测试效率与质量。

本系统核心应用于高可靠性需求场景，具体包括：

• 列车关键控制设备：如列车电网控制器，需在出厂前验证电压信号响应、逻辑控制准确性，避免运行中故障导致行车安全风险。

• 电站核心设备：如电站配电控制模块，需模拟不同电压工况（上限、下限）测试启停功能，防止投入运行后故障引发停电事故。

• 工业重型装备控制单元：如大型工程机械控制器，需通过多通道信号采集与分析，确保设备在复杂工况下输入输出逻辑稳定。

软件架构

（一）架构分层

软件采用四层分层架构，自上至下依次为人机交互界面层、测试序列管理层、数据管理层、硬件驱动接口层，各层独立且协同，具体功能如下：

1. 人机交互界面层（LabVIEW 开发）

• 核心功能：提供简洁操作界面，支持设备配置（如选择被测设备类型）、状态监视（显示机箱条码、测试进度、当前测试部件及步骤）、参数输入（用户名、密码、序列号）。

• 实现逻辑：通过 LabVIEW 图形化编程，将复杂测试逻辑转化为直观界面元素（如进度条、状态指示灯），操作人员无需专业编程知识即可完成操作，降低使用门槛。

2.       测试序列管理层（TestStand 开发）

• 核心功能：编辑与执行测试序列，包括逻辑信号给定、启停控制流程、多线程同步等。

• 实现逻辑：采用模块化设计，将测试流程拆解为 “初始化 - 信号给定 - 数据采集 - 结果对比” 等步骤，支持步骤复用；针对设备启停控制的实时监测需求，搭建多线程结构，通过设置集合点（Rendezvous）实现线程同步，例如 “上电监测” 与 “信号采集” 线程可在集合点后同步启动，确保操作响应无延迟。

3.       数据管理层

• 核心功能：统一管理用户数据（用户名、操作记录）、硬件数据（设备型号、状态参数）、测试数据（实测值、阈值、结果），并自动存储与生成报告。

• 实现逻辑：建立标准化数据格式，测试过程中实时将数据写入指定文件（如 Excel、TXT），生成报告时将多通道信号（因数量多易混乱）转换为十六进制，提升报告可读性；支持历史数据调用，便于后续分析与追溯。

4.       硬件驱动接口层

• 核心功能：实现上位机与硬件设备的通讯控制，如程控电源电压调节、PXI 板卡信号生成与采集。

• 实现逻辑：采用模块化驱动设计，为每种硬件（如程控电源、PXIe-4304）开发独立驱动接口，接口兼容 LabVIEW 与 TestStand 指令，便于后续硬件更换时仅修改对应驱动，无需调整整体软件架构，提升可维护性。

（二）核心功能实现

以 “电网控制器逻辑关系测试” 为例，软件功能实现流程如下：

1. 初始化：TestStand 调用硬件驱动接口，检查 PXI 控制器、程控电源、板卡状态，确认无故障后进入参数设定阶段；

2. 参数设定：操作人员在 LabVIEW 界面输入电压上限 / 下限参数，数据管理层将参数传递至测试序列层；

3. 信号给定：TestStand 控制 PXI-2568/2566 继电器卡生成激励信号，程控电源输出设定电压，信号通过安装台航空插头传入被测设备；

4. 数据采集：PXIe-4304 采集被测设备反馈的模拟量信号，PXI-6508 采集数字量信号，数据实时传输至数据管理层；

5. 结果对比：数据管理层将实测值与预设阈值比较，若一致则判定 “测试通过”，否则记录错误通道号；

6. 报告生成：数据管理层自动将测试参数、结果转换为十六进制，生成报告并存储，LabVIEW 界面显示最终结论（通过 / 失败）。

系统特点

1. 高可靠性：硬件选用工业级 NI 产品，抗干扰能力强（如屏蔽线缆、紧固安装台）；软件具备故障自检功能（初始化阶段检查硬件状态），测试中实时监测启停按钮，按下 “断电” 按钮可立即切断主电源，降低设备损坏风险。

2. 易操作性：LabVIEW 图形化界面直观，操作人员仅需输入基础参数、点击 “启动测试” 即可完成流程，无需掌握编程知识；测试进度、状态（如当前测试步骤、机箱条码）实时显示，便于操作监控。

3. 强可维护性：软件采用分层架构与模块化驱动，硬件更换时仅需修改对应驱动接口；测试序列支持模块化编辑，新增测试项目时可复用现有步骤，减少开发工作量。

4. 高效性：相比人工测试（需手动接线、记录数据、分析结果），系统实现全流程自动化，多通道信号可同时处理，测试效率提升 50% 以上；数据自动存储与报告生成，避免人工记录误差，测试质量显著提高。