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AMT变速器试验台控制系统研发

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AMT变速器试验台控制系统研发

控制系统硬件设计

控制系统硬件由工业控制计算机、变频器、转矩转速传感器、温度传感器、数据采集卡、CAN通信卡和欧姆龙PLC组成。数据采集卡采用AC6624,通过扩展端子板可以实现16路模拟量采集、2路模拟量输出、16路数字量输入(DI)、16路数字量输出(DO);转矩转速通过PCI-9810单路非智能CAN通信卡传送给计算机实现数字量读取[6];变频器通过欧姆龙CPM2AH型PLC与工业控制计算机通信。

控制系统软件设计

1软件总体设计

控制程序以MicrosoftWindowsXP为软件运行环境,以美国NI(NationalInstrument)公司的虚拟仪器软件LabWin-dows/CVI为开发平台,在拥有工业控制计算机以及相应硬件板卡的环境下,LabWindows/CVI以其基于C语言的开发环境、良好的用户界面(GUI)、强大的库函数和方便快捷的调试手段,使设计者能够以最快的速度设计、调试和开发实际的控制系统。控制程序主要包括系统参数设置、报警参数设置、试验项目、数据采集显示和储存、数据查看与报表输出和帮助几个组成部分,如图3所示。以下介绍各部分的功能及实现方法。

2软件功能实现

2.1参数设置参数设置部分主要包括系统参数设置和用户参数设置[8]。系统参数设置是设置PLC通信参数,PLC通信参数主要包括串口号、波特率、奇偶校验、数据位、停止位等。用户参数设置是设置试验基本参数,试验基本参数主要包括试验日期、试验编号、被试变速器型号、被试变速器出厂号、被试变速器总成号、变速器结构,被试变速器档位速比等;另外,由于在变速器试验台上进行试验的变速器有多种型号,每种型号的变速器要试验很多次,所以输入的数据变可以保存起来,留待下次供选择使用。

2.2报警监控设置报警监控设置包括上限报警值和波动报警值设置,两者分别是对转矩、转速、温度的上限值和波动值进行设置,当实际转矩、转速、温度大于设置的上限报警值或者波动范围大于设置的波动值时,系统自动报警并停止试验;同时监控当前档位速比和目标速比是否一致,如若不同,系统将无法进行试验。

2.3数据采集显示和储存数据采集显示与存储主要完成对转速、转矩、油温的采集以及对测量值的显示和存储[9]。同时,系统亦可以从TCU(自动变速箱控制单元)中获取离合器实际位置、选档实际位置、换档实际位置等实时数据;试验过程中采集转速、转矩、温度所得数据在控制面板上用数字显示,而离合器实际位置、选档实际位置、换挡实际位置等数据用曲线显示,以便实验人员查看和对比,数据采集的频率可以设置。数据采集过程中,同时对数据进行存储,此系统采用了最新的数据记录文件格式———TDMS,该文件是NI主推的一种二进制记录文件,兼顾了高速、易存取和方便等多种优势,能够在NI的各种数据分析或挖掘软件之间进行无缝交互,也能够提供一系列API函数供其它应用程序调用。

2.4数据查看与报表输出数据查看是试验结束后对数据进行曲线回放,利于后期试验及研究人员查看,但由于系统采用TDMS文件格式储存,其他查看器不适用,故特意编制TDMS文件数据查看器;数据查看器能读取当前坐标、局部放大、单条曲线显示,多条曲线对比,打印试验报表。

2.5试验项目试验项目包括手自动模拟试验、选换档机构和离合器执行机构寿命试验。根据试验项目的不同,载荷谱中所需要编制参数亦不相同。手自动模拟试验是按照载荷谱完成自动加档和自动减挡试验,试验过程中能随时从自动模式变为手动模式,手动完成试验;手动试验过程中亦可以从手动模式变为自动模式;选换档机构性能试验是计算机按每点载荷谱设置的参数试验,到了设定值之后,顺序执行下一点载荷谱,执行完所有载荷谱和循环次数后,自动停机;离合器执行机构寿命按设定循环次数试验,到达设定循环次数自动停机。由于试验项目不同,操作台所需设置不同,为降低试验人员工作难度,保证不同试验操作台设置的正确性,控制系统开发了自检模块,选择试验项目之后,系统首先检测设置与所选试验项目是否一致,如若不一致,试验将无法进行并提示故障原因。

系统运行

这是进行选换挡性能试验和手自动模拟试验时的系统运行图,可以看出设备在运行中曲线正常,且经过长时间的运行符合试验要求,试验台能达到考核选换档机构性能和变速器选换档模拟的目的。

结论

安装试验用amt产品,经过运行之后,效果良好,达到了设计的要求和目的。自动化程度高;由于控制程序采用了PID控制算法,保证了试验过程中转速和转矩的准确和稳定;交流电封闭模式达到能量回馈的目的,节约能源,适合长期运行要求的试验;友好的人机界面减轻了试验人员的工作强度,该试验台已经过某变速器厂验收,获得用户好评,并将进一步推广。

作者:武州石晓辉李文礼单位:重庆理工大学重庆汽车学院

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