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控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

控制系統(tǒng)硬件由工業(yè)控制計算機、變頻器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、CAN通信卡和歐姆龍PLC組成。數(shù)據(jù)采集卡采用AC6624，通過擴展端子板可以實現(xiàn)16路模擬量采集、2路模擬量輸出、16路數(shù)字量輸入（DI）、16路數(shù)字量輸出（DO）；轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速通過PCI－9810單路非智能CAN通信卡傳送給計算機實現(xiàn)數(shù)字量讀取［6］；變頻器通過歐姆龍CPM2AH型PLC與工業(yè)控制計算機通信。

控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

1軟件總體設(shè)計

控制程序以MicrosoftWindowsXP為軟件運行環(huán)境，以美國NI（NationalInstrument）公司的虛擬儀器軟件LabWin－dows／CVI為開發(fā)平臺，在擁有工業(yè)控制計算機以及相應(yīng)硬件板卡的環(huán)境下，LabWindows／CVI以其基于C語言的開發(fā)環(huán)境、良好的用戶界面（GUI）、強大的庫函數(shù)和方便快捷的調(diào)試手段，使設(shè)計者能夠以最快的速度設(shè)計、調(diào)試和開發(fā)實際的控制系統(tǒng)。控制程序主要包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、報警參數(shù)設(shè)置、試驗項目、數(shù)據(jù)采集顯示和儲存、數(shù)據(jù)查看與報表輸出和幫助幾個組成部分，如圖3所示。以下介紹各部分的功能及實現(xiàn)方法。

2軟件功能實現(xiàn)

2．1參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置部分主要包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和用戶參數(shù)設(shè)置［8］。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置是設(shè)置PLC通信參數(shù)，PLC通信參數(shù)主要包括串口號、波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位等。用戶參數(shù)設(shè)置是設(shè)置試驗基本參數(shù)，試驗基本參數(shù)主要包括試驗日期、試驗編號、被試變速器型號、被試變速器出廠號、被試變速器總成號、變速器結(jié)構(gòu)，被試變速器檔位速比等；另外，由于在變速器試驗臺上進行試驗的變速器有多種型號，每種型號的變速器要試驗很多次，所以輸入的數(shù)據(jù)變可以保存起來，留待下次供選擇使用。

2．2報警監(jiān)控設(shè)置報警監(jiān)控設(shè)置包括上限報警值和波動報警值設(shè)置，兩者分別是對轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、溫度的上限值和波動值進行設(shè)置，當(dāng)實際轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、溫度大于設(shè)置的上限報警值或者波動范圍大于設(shè)置的波動值時，系統(tǒng)自動報警并停止試驗；同時監(jiān)控當(dāng)前檔位速比和目標(biāo)速比是否一致，如若不同，系統(tǒng)將無法進行試驗。

2．3數(shù)據(jù)采集顯示和儲存數(shù)據(jù)采集顯示與存儲主要完成對轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、油溫的采集以及對測量值的顯示和存儲［9］。同時，系統(tǒng)亦可以從TCU（自動變速箱控制單元）中獲取離合器實際位置、選檔實際位置、換檔實際位置等實時數(shù)據(jù)；試驗過程中采集轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、溫度所得數(shù)據(jù)在控制面板上用數(shù)字顯示，而離合器實際位置、選檔實際位置、換擋實際位置等數(shù)據(jù)用曲線顯示，以便實驗人員查看和對比，數(shù)據(jù)采集的頻率可以設(shè)置。數(shù)據(jù)采集過程中，同時對數(shù)據(jù)進行存儲，此系統(tǒng)采用了最新的數(shù)據(jù)記錄文件格式———TDMS，該文件是NI主推的一種二進制記錄文件，兼顧了高速、易存取和方便等多種優(yōu)勢，能夠在NI的各種數(shù)據(jù)分析或挖掘軟件之間進行無縫交互，也能夠提供一系列API函數(shù)供其它應(yīng)用程序調(diào)用。

2．4數(shù)據(jù)查看與報表輸出數(shù)據(jù)查看是試驗結(jié)束后對數(shù)據(jù)進行曲線回放，利于后期試驗及研究人員查看，但由于系統(tǒng)采用TDMS文件格式儲存，其他查看器不適用，故特意編制TDMS文件數(shù)據(jù)查看器；數(shù)據(jù)查看器能讀取當(dāng)前坐標(biāo)、局部放大、單條曲線顯示，多條曲線對比，打印試驗報表。

2．5試驗項目試驗項目包括手自動模擬試驗、選換檔機構(gòu)和離合器執(zhí)行機構(gòu)壽命試驗。根據(jù)試驗項目的不同，載荷譜中所需要編制參數(shù)亦不相同。手自動模擬試驗是按照載荷譜完成自動加檔和自動減擋試驗，試驗過程中能隨時從自動模式變?yōu)槭謩幽Ｊ?，手動完成試驗；手動試驗過程中亦可以從手動模式變?yōu)樽詣幽Ｊ剑贿x換檔機構(gòu)性能試驗是計算機按每點載荷譜設(shè)置的參數(shù)試驗，到了設(shè)定值之后，順序執(zhí)行下一點載荷譜，執(zhí)行完所有載荷譜和循環(huán)次數(shù)后，自動停機；離合器執(zhí)行機構(gòu)壽命按設(shè)定循環(huán)次數(shù)試驗，到達設(shè)定循環(huán)次數(shù)自動停機。由于試驗項目不同，操作臺所需設(shè)置不同，為降低試驗人員工作難度，保證不同試驗操作臺設(shè)置的正確性，控制系統(tǒng)開發(fā)了自檢模塊，選擇試驗項目之后，系統(tǒng)首先檢測設(shè)置與所選試驗項目是否一致，如若不一致，試驗將無法進行并提示故障原因。

系統(tǒng)運行

這是進行選換擋性能試驗和手自動模擬試驗時的系統(tǒng)運行圖，可以看出設(shè)備在運行中曲線正常，且經(jīng)過長時間的運行符合試驗要求，試驗臺能達到考核選換檔機構(gòu)性能和變速器選換檔模擬的目的。

結(jié)論

安裝試驗用amt產(chǎn)品，經(jīng)過運行之后，效果良好，達到了設(shè)計的要求和目的。自動化程度高；由于控制程序采用了PID控制算法，保證了試驗過程中轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確和穩(wěn)定；交流電封閉模式達到能量回饋的目的，節(jié)約能源，適合長期運行要求的試驗；友好的人機界面減輕了試驗人員的工作強度，該試驗臺已經(jīng)過某變速器廠驗收，獲得用戶好評，并將進一步推廣。

作者：武州石曉輝李文禮單位：重慶理工大學(xué)重慶汽車學(xué)院