【doc】汽車變速箱性能檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

1、汽車變速箱性能檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)汽車電子中文核心期刊1:微計算機信息(嵌入式與soc)2006年第22卷第1_2期汽車變速箱性能檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)thedesignandimplementationofatestsystemfortheperformanceofautomobilegearbox(1.中科院沈陽自動化研究所;2.北京中科院研究生院)李冰鋒-陳書宏li,bingfengchen.shuhng摘要:本文從整體上論述了汽車變速箱性能檢測系統(tǒng)的測試原理和設(shè)計方案,并從硬件和軟件兩方面詳細闡述了汽車變速箱性能檢測系統(tǒng)的組成.現(xiàn)場總線的采用,使本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡單,實施更加方便.實踐證明,

2、誼方法是可行的,可靠的.關(guān)鍵詞:變速箱;可編程控制器;cc-link;觸摸屏中圈分類號:tp273文獻標識碼:aabstract:thispaperdiscussesthetesttheoryanddesignprojectofatestsystemfortheperformanceofautomobilegearbox,anddescribesthemakeupofthesystemfromhardwareandsoftware.theuseoffieldbusmakesthesystemsimplerandmorcconvenient.itisprovethatthisapproachis

3、practicableandreliableinpractice.keywords:automobfle-gearbox;plc;cc-link;touchscreen1前言變速箱以其傳動力矩大,傳動比固定,結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點.成為汽車的關(guān)鍵傳動部件之一.其操作性,傳動性和安全性的好壞將直接影響到汽車的整體性能.因此,在變速箱總裝完成之后,必須對其進行系統(tǒng)全面的性能檢測.以保證每臺變速箱的內(nèi)在質(zhì)量.目前,汽車行業(yè)中,用于汽車變速箱性能檢測的試驗臺主要有機械功率封閉式試驗臺和電功率封閉式試驗臺兩種.由于機械功率封閉式試驗臺存在著加工量大,機械結(jié)構(gòu)復雜,傳動效率低,能量損耗大,通用性較差等缺點,已逐漸

4、被淘汰:現(xiàn)在廣泛采用的是機械結(jié)構(gòu)簡單,通用性較強的電功率封閉式試驗臺.本文介紹的就是一種基于工業(yè)現(xiàn)場的電封閉式的變速箱綜合性能檢測系統(tǒng).2系統(tǒng)的總體設(shè)計整個檢測系統(tǒng)由注,排油裝置,輔助裝置和試驗臺主體三部分組成.其工作流程如下:變速箱總成裝配完畢后,被送入到注油工位,由注油裝置向變速箱注入潤滑油,注油量合格后,變速箱被輔助裝置送至試驗臺進行性能檢測,檢測完畢后.再由輔助裝置將變速箱送到排油工位進行排油.排出的潤滑油經(jīng)油路自動回流到注油裝置,以循環(huán)利用.由于注,排油裝置和輔助裝置的控制比較簡單,在此不做詳述.試驗臺主體是整個檢測系統(tǒng)的核心部分.其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示:李冰鋒:碩士中國科學院知識創(chuàng)新

5、工程重大項目,編號:kgcx_,v一15動力區(qū)(直流電機)(測速電機)直流調(diào)速器試驗區(qū)(變速箱)(扭矩傳感器)模擬負載區(qū)(直流電機)(測速電機)壅墮皇塑卜真墮婆墨圖1動力區(qū)和模擬負載區(qū)的直流電機均由轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)的可控硅可逆直流調(diào)速器供電.兩者的不同在于,動力區(qū)的直流電機處于轉(zhuǎn)速和電流的雙閉環(huán)控制,可以運行于期望的轉(zhuǎn)速上;而模擬負載區(qū)的電機則采用電流閉環(huán)來間接地控制加載扭矩.在整個試驗過程中,動力區(qū)電機工作于電動狀態(tài),其直流調(diào)速器工作在整流狀態(tài),將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化為機械能,驅(qū)動變速箱運轉(zhuǎn);而模擬負載區(qū)電機則處于發(fā)電狀態(tài),其直流調(diào)速器工作在逆變狀態(tài).將機械能轉(zhuǎn)化成電能并回饋電網(wǎng).可見整個系統(tǒng)構(gòu)成了

6、電能的封閉系統(tǒng).故稱為電功率封閉試驗臺.3測控系統(tǒng)組成(1)硬件構(gòu)成及其特點變速箱生產(chǎn)廠商一般要求對其生產(chǎn)的變速箱進行多方面的檢測.例如,變速箱的油溫,油壓檢測.變速箱冷卻泵流量檢測,換檔力檢測,噪音檢測等.根據(jù)客戶的需求,本系統(tǒng)選擇了如下幾個主要的性能指標作為檢測對象:振動和噪聲,換檔力,變速箱油溫,油壓和冷卻泵流量,里程表編碼器,另外還要求對變速箱的輸入,輸出轉(zhuǎn)速,扭矩和功率等參數(shù)進行檢測.由于變速箱,試驗臺主體,注,排油裝置和輔助裝置枉空間上的分散性.使得上述檢測和控制信號在空間上也呈現(xiàn)出較大的分散性.這使的系統(tǒng)的布線相當一230360元,年郵局訂閱號:82-946汽車電子繁瑣,也對以后

7、的系統(tǒng)維護和擴展帶來了很大的麻煩.為此,本系統(tǒng)采用了現(xiàn)場總線的控制方式.cclink是control&communicationlink的簡稱.是三菱電機于1996年推出的開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)其數(shù)據(jù)容量大,傳輸速率快,是一種可靠性高,性能較強的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò),支持瞬時傳送和即插即用功能.當傳輸速率小于lo0米時,最高傳輸速率可達到10bps.完全能夠滿足本系統(tǒng)的要求.系統(tǒng)的測控原理圖如圖2所示:l皇旦堡jl墜墮夔ll墮lplclee-link同lli遠程a/d模塊il遠程i/o模塊ll直流調(diào)速器fl流量,壓力,溫度,扭矩,拉壓l變速箱,注,排油裝置i加速度傳感器.里程表編碼器i輔助

8、裝置的開關(guān)量信號ll璺l2plc采用三菱的q系列,cclink總線模塊連接遠程a/d模塊和遠程i/o模塊.由于本系統(tǒng)中傳感器輸出的信號類型有電壓信號和電流信號兩種.所以各采用一塊遠程a/di模塊和遠程a/dv模塊.用于測量和采集輸入和輸出扭矩信號,速度信號,加速度傳感器信號,以及變速箱自身信號.變速箱的噪聲是其檢測過程中的一項重要性能指標,由于現(xiàn)場存在著其它干擾噪聲.若采用聲級計直接來測量變速箱噪聲.則噪聲信號將不可避免的存在著失真,甚至被其它現(xiàn)場噪聲所淹沒.為了比較準確地測得變速箱的噪音信號,本系統(tǒng)采用了以振動來評價噪聲的技術(shù).由加速度傳感器來間接測量變速箱的噪聲.由于本系統(tǒng)只是整個變速箱裝

9、配線中的一個環(huán)節(jié).當被檢測變速箱進入此工位時,需用掃描儀來識別其序列號.并通過以太網(wǎng)模塊從上位系統(tǒng)獲取此種型號變速箱的各種性能指標值的極限值及其它相關(guān)數(shù)據(jù).當檢測完畢后又需要通過以太網(wǎng)模塊將實際的性能指標值及其相關(guān)數(shù)據(jù)送上位系統(tǒng)保存.4軟件系統(tǒng)該系統(tǒng)的軟件整體上分為plc控制軟件和觸摸屏的監(jiān)控軟件兩部分.plc的控制軟件分為:主程序,故障報警子程序,與遠程模塊的通訊子程序,從上位系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)子程序和向上位系統(tǒng)反饋數(shù)據(jù)子程序四個部分.(1)plc控制軟件主程序應(yīng)根據(jù)性能檢測系統(tǒng)各部分工作的要求,總結(jié)出各部分工作的相互關(guān)系,畫出程序流程圖,再由plc的輸入輸出邏輯關(guān)系編寫程序的梯形圖.限于篇幅,其

10、具體的程序不再給出.故障子程序用于檢測性能試驗臺和變速箱的故障,當試驗臺或者變速箱發(fā)生故障時.應(yīng)置位在plc中定義的相應(yīng)的故障位,并自動結(jié)束試驗臺的運行狀態(tài).然后,根據(jù)故障類型的不同對顯示故障字進行不同的賦值,觸摸屏會根據(jù)讀取的顯示故障字不同而顯示不同的故障,同時把所有定義的故障位定義為一個上傳故障字,故障類型被上傳于上位管理系統(tǒng)進行故障的存儲.與遠程模塊的通訊子程序編制.只是配置一個實際cclink系統(tǒng)的其中一個環(huán)節(jié).而配置整個cclink系統(tǒng)則需要模塊設(shè)置,參數(shù)設(shè)置,編程和最后的啟動檢查等過程.其中參數(shù)設(shè)置因從站的類型不同會有所區(qū)別.圖3示出了主站控制三個遠程i/o站和一個遠程設(shè)備站的程序

11、例子ofx1h卜_bmovesw80k4mok4】m1m2(y50)fy51)(y52)fy53)callp10】callp20】callp301callp40】104oend1fy40)【re110201re1l04811040)$800】$8001movd1000di500k1】movd1001d1051k1】movdl002d1502ki】movd1004di504k1】圖3由于檢測的變速箱型號不同,變速箱的性能指標也不盡相同.當變速箱到達試驗臺后,首先用掃描儀讀取變速箱的序列號.從上位系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)子程序會比較本次檢測的變速箱型號與上次檢測的變速箱型號是否相同,如果型號不同,則從上位系統(tǒng)

12、讀取本次檢測的變速箱的相關(guān)數(shù)據(jù);如果型號相同,則不進行任何操作._自飪啊郵局訂閱號.82.946360,/if-23l一一屠o卜o-廠汽車電子中文核心期刊i:微計算機信息>【嵌入式與soc)2006年第22卷第1-2期當變速箱順利檢測完畢或者檢測過程中出現(xiàn)故障時,向上位系統(tǒng)反饋數(shù)據(jù)子程序?qū)z測結(jié)果或故障數(shù)據(jù)上傳到上位管理系統(tǒng).如果上傳的是順利檢測完畢的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)將和被檢測變速箱的序列號一起被存人數(shù)據(jù)庫;如果上傳得是故障數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)將和變速箱序列號一起下傳至返修區(qū)plc,以指導返修區(qū)的操作.(2)觸摸屏監(jiān)控軟件觸摸屏監(jiān)控軟件可以在其支持的軟件上編制,通過調(diào)用軟件工具庫的工具以

13、及相關(guān)項的設(shè)定或通過宏定義可設(shè)計出所需的畫面.程序設(shè)計完畢后從個人電腦下傳到觸摸屏即可使用.觸摸屏與plc通過串口進行通訊.軟件的不同功能可以通過不同的畫面顯示出來.本系統(tǒng)的觸摸屏畫面設(shè)計為4個:主畫面,操作畫面和狀態(tài)顯示畫面和幫助畫面.主畫面其實只是一個用于畫面切換的畫面.通過觸發(fā)不同的觸摸按鈕,即可以切換到相應(yīng)的畫面進行進一步的操作.操作畫面用于顯示各種用于實際操作的觸摸按鈕.當定義觸摸屏上的按鈕時應(yīng)使觸摸按鈕與在plc定義的位按鈕形成一種一一對應(yīng)的關(guān)系,這樣當對觸摸屏上的按鈕進行操作時plc中相應(yīng)的位按鈕就會被置位或復位.其操作效果可以等同于實際的按鈕.,狀態(tài)顯示畫面是包含信息量最為豐富

14、的一個畫面.需要顯示的內(nèi)容包括實際的檢測值:各檔的轉(zhuǎn)速比和扭矩值,里程表數(shù)據(jù),變速箱的流量,壓力,溫度,噪音等數(shù)據(jù)以及換檔力的值等.另外.不管是操作畫面還是狀態(tài)顯示畫面都應(yīng)該顯示變速箱的型號和故障的類型.考慮到實際需要,增加了大量的幫助畫面,包括觸摸屏的維護,參數(shù)說明,操作的注意事項等.5結(jié)論本文闡述了用于工業(yè)現(xiàn)場的變速箱性能檢測系統(tǒng).采用了plc加觸摸屏的監(jiān)控方案.實際應(yīng)用表明該系統(tǒng)性能穩(wěn)定,可靠性高.特別是采用了cclink現(xiàn)場總線系統(tǒng),使得整個系統(tǒng)的布線大為簡單,同時也為以后系統(tǒng)的擴展和維修提供了方便.參考文獻1廖軍.汽車變速箱系統(tǒng)綜合試驗臺的分析研究.廣西機械.2000(4).2mel

15、sec-q系列plc大全.2001.3melsec-qcc-link模塊應(yīng)用指南.2007.4】張永強.申利永.delphi多線程技術(shù)在汽車檢測系統(tǒng)主控程序中的應(yīng)用j.微計算機信息,2005,3;138140作者簡介:李冰鋒:男,1979年12月生,漢,中科院在讀碩士.模式識別與智能系統(tǒng)專業(yè).email:libingfeng;陳書宏:男,漢,碩士生導師,主要從事機械電子工程方面的研究與應(yīng)用.authorbriefintroduction:li,bingfeng:male,borninnovember1979,han,graduatestudentofchineseacademyofscienc

16、es,majorinpatternrecognitionandintelligentsystem.chen,shuhong:male,han,mastersupervisor,mainfield:machineandelectronicengineer-ing.(110016沈陽中國科學院沈陽自動化研究所)李冰鋒陳書宏(10o039北京中國科學院研究生院)李冰鋒rshenyanginstllti咖ofautomationchilleseacade-myofsciences,shenyang110016;li,bingfengchen,shuhng(graduateschoolchineseac

17、ademyofsciences,beijing1oo0391li,bingfeng聯(lián)系方式:(1100160遼寧省沈陽市東陵區(qū)南塔街114號沈陽自動化研究所第五研究窒)李冰鋒(投稿日期:2005.6.16)(修稿日期:2005.7.1)(接235頁)自芯片的成本,另一個問題是為應(yīng)用rifd而引起的整個信息系統(tǒng)的更新?lián)Q代也是巨大的經(jīng)濟負擔,標準的不統(tǒng)一也是制約rfid得以推廣的另外一個因素.還有較高的差錯率也是rfid技術(shù)需要改進的方面.包含有rfid的電子標簽還會引起隱私權(quán)的侵犯也是一個問題.這些問題正在不斷地改進之中,隨著rfid電子標簽的日益普及,rfid技術(shù)將會遂步完善.這個任何一個新技

18、術(shù)的必由之路.9結(jié)尾rfid電子標簽的優(yōu)良特性及智能管理,在不久的將來會取代條形碼技術(shù),rfid電子標簽技術(shù)的更新?lián)Q代,將對商品包裝和物流管理產(chǎn)生深遠的影響,我們要把握這個信息時代產(chǎn)生的巨大的商機,立于商海的不敗之地.參考文獻【1】c.;deelercq.m.;joehl,n.;curty,j.-p.dehollain,”agl0halsurveyonshortrangelowpowerwirelessdatatransmissionarehitee-turesforismapplications.”c,semiconductorconference,2007.cas2007proceedings.international,volume:1,2001page(s):117-126vo1.12lrao,k.v.s,”anoverviewofbackscatteredradiofrequencyidentificationsystem(rfid)”,cmicrowaveconference,1999asiapa-cific,volume:3,1999,page(s):746749vo1.3.【3】蘇榮艷,常久鵬.邵力清,鄧康耀.基于can總線的發(fā)動機測