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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

控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)硬件由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、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(kuò)展端子板可以實(shí)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(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字量讀?。?］；變頻器通過歐姆龍CPM2AH型PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通信。

控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1軟件總體設(shè)計(jì)

控制程序以MicrosoftWindowsXP為軟件運(yùn)行環(huán)境，以美國(guó)NI（NationalInstrument）公司的虛擬儀器軟件LabWin－dows／CVI為開發(fā)平臺(tái)，在擁有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)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(qiáng)大的庫(kù)函數(shù)和方便快捷的調(diào)試手段，使設(shè)計(jì)者能夠以最快的速度設(shè)計(jì)、調(diào)試和開發(fā)實(shí)際的控制系統(tǒng)?？刂瞥绦蛑饕ㄏ到y(tǒng)參數(shù)設(shè)置、報(bào)警參數(shù)設(shè)置、試驗(yàn)項(xiàng)目、數(shù)據(jù)采集顯示和儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)查看與報(bào)表輸出和幫助幾個(gè)組成部分，如圖3所示。以下介紹各部分的功能及實(shí)現(xiàn)方法［7］。

2軟件功能實(shí)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(hào)、波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位等。用戶參數(shù)設(shè)置是設(shè)置試驗(yàn)基本參數(shù)，試驗(yàn)基本參數(shù)主要包括試驗(yàn)日期、試驗(yàn)編號(hào)、被試變速器型號(hào)、被試變速器出廠號(hào)、被試變速器總成號(hào)、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(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)的變速器有多種型號(hào)，每種型號(hào)的變速器要試驗(yàn)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(bào)警監(jiān)控設(shè)置報(bào)警監(jiān)控設(shè)置包括上限報(bào)警值和波動(dòng)報(bào)警值設(shè)置，兩者分別是對(duì)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、溫度的上限值和波動(dòng)值進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、溫度大于設(shè)置的上限報(bào)警值或者波動(dòng)范圍大于設(shè)置的波動(dòng)值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并停止試驗(yàn)；同時(shí)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(jìn)行試驗(yàn)。

2．3數(shù)據(jù)采集顯示和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)采集顯示與存儲(chǔ)主要完成對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、油溫的采集以及對(duì)測(cè)量值的顯示和存儲(chǔ)［9］。同時(shí)，系統(tǒng)亦可以從TCU（自動(dòng)變速箱控制單元）中獲取離合器實(shí)際位置、選檔實(shí)際位置、換檔實(shí)際位置等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；試驗(yàn)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(shí)際位置、選檔實(shí)際位置、換擋實(shí)際位置等數(shù)據(jù)用曲線顯示，以便實(shí)驗(yàn)人員查看和對(duì)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(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，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(jìn)制記錄文件，兼顧了高速、易存取和方便等多種優(yōu)勢(shì)，能夠在NI的各種數(shù)據(jù)分析或挖掘軟件之間進(jìn)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(bào)表輸出數(shù)據(jù)查看是試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線回放，利于后期試驗(yàn)及研究人員查看，但由于系統(tǒng)采用TDMS文件格式儲(chǔ)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(duì)比，打印試驗(yàn)報(bào)表。

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

系統(tǒng)運(yùn)行

這是進(jìn)行選換擋性能試驗(yàn)和手自動(dòng)模擬試驗(yàn)時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行圖，可以看出設(shè)備在運(yùn)行中曲線正常，且經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行符合試驗(yàn)要求，試驗(yàn)臺(tái)能達(dá)到考核選換檔機(jī)構(gòu)性能和變速器選換檔模擬的目的。

結(jié)論

安裝試驗(yàn)用amt產(chǎn)品，經(jīng)過運(yùn)行之后，效果良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求和目的。自動(dòng)化程度高；由于控制程序采用了PID控制算法，保證了試驗(yàn)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(dá)到能量回饋的目的，節(jié)約能源，適合長(zhǎng)期運(yùn)行要求的試驗(yàn)；友好的人機(jī)界面減輕了試驗(yàn)人員的工作強(qiáng)度，該試驗(yàn)臺(tái)已經(jīng)過某變速器廠驗(yàn)收，獲得用戶好評(píng)，并將進(jìn)一步推廣。