基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集在DSG變速箱測(cè)試的應(yīng)用

蔣 磊,湯華林（.國核自儀系統(tǒng)工程有限公司,上海 0040; .國核示范電站有限責(zé)任公司,山東 榮成 64300）

基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集在DSG變速箱測(cè)試的應(yīng)用

蔣 磊1,湯華林2
（1.國核自儀系統(tǒng)工程有限公司,上海 200240; 2.國核示范電站有限責(zé)任公司,山東 榮成 264300）

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)汽車電子行業(yè)的自動(dòng)變速箱的測(cè)試應(yīng)用來闡述LabVIEW在測(cè)試領(lǐng)域的應(yīng)用，通過真實(shí)的設(shè)計(jì)方案闡述LabVIEW如何實(shí)現(xiàn)硬件控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、測(cè)試報(bào)表生成，進(jìn)而體現(xiàn)虛擬儀器在測(cè)試領(lǐng)域具有精度高、可靠性高、性價(jià)比高、靈活性好、維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：LabVIEW;直接換擋變速器;數(shù)據(jù)采集

0 引言

DSG變速器是目前世界上最先進(jìn)的、具有革命性的變速器系統(tǒng)，德國沃爾夫斯堡首次向世界展示了這一技術(shù)創(chuàng)新。DSG可以手動(dòng)換檔也可以自動(dòng)換檔，它比傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器易于控制也能傳遞更多功率又比手動(dòng)變速器反應(yīng)更快。

對(duì)DSG變速箱測(cè)試主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：電磁閥電流、拉索位移、換擋力，在變速箱的測(cè)試過程中的操作采用PLC進(jìn)行控制，并和上位機(jī)之間相互傳遞狀態(tài)信息，以實(shí)現(xiàn)PLC控制和上位機(jī)數(shù)據(jù)采集的協(xié)調(diào)。本文主要對(duì)測(cè)試過程中的信號(hào)采集進(jìn)行闡述。

本文介紹通過LabVIEW軟件使用數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)對(duì)變速箱換擋器的信號(hào)采集和測(cè)試，可以直觀、快速地顯示測(cè)試結(jié)果。使用LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，與傳統(tǒng)的儀器相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理速度快、測(cè)量精度高、功能用戶可定義程度高、維護(hù)費(fèi)用低、數(shù)據(jù)可以編輯/存儲(chǔ)/打印。

1　測(cè)試內(nèi)容介紹

（1）檢測(cè)電磁閥功能：通電電流（12V），高低壓時(shí)的解鎖/鎖定功能（8V/14V，Dura定義）。

（2）各檔位換檔力-拉索行程曲線數(shù)據(jù)。

（3）模式按鈕的功能。

（4）節(jié)點(diǎn)電壓：D/M/M+/ M-檔位時(shí)的電路板輸出電壓。

（5）P檔鎖止功能檢測(cè)：200N

（6）所有數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫，與條碼相關(guān)聯(lián)，可查詢，可輸出報(bào)表。

2　數(shù)據(jù)采集的信號(hào)類型

2.1 模擬量采集信號(hào)如下

電磁閥通電電流信號(hào)通過I/V轉(zhuǎn)換器后轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)）；

換擋力-拉鎖行程曲線為4個(gè)信號(hào)，兩個(gè)力信號(hào)，兩個(gè)行程信號(hào)通過傳感器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；

P檔止鎖功能檢測(cè)為電壓信號(hào)；

2.2 檔位狀態(tài)信號(hào)

5個(gè)開關(guān)量檔位狀態(tài)信號(hào)采集；1個(gè)開關(guān)量復(fù)位信號(hào)采集；

5個(gè)開關(guān)量檔位狀態(tài)信號(hào)反饋；

2個(gè)開關(guān)量信號(hào)（力過載和力到達(dá)信號(hào)）的輸出到PLC控制器；

3　硬件選型

根據(jù)需求，上位機(jī)需要采集測(cè)試夾具中位移傳感器和力矩傳感器采集的數(shù)據(jù)，但所有需要采集的數(shù)據(jù)都已轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，所以數(shù)據(jù)采集功能實(shí)現(xiàn)只需要電壓信號(hào)采集卡；

對(duì)于與PLC控制器之間進(jìn)行雙向的狀態(tài)數(shù)據(jù)通訊，其所采用的基本的格雷碼編碼，實(shí)現(xiàn)該功能僅需多路的數(shù)據(jù)量輸入輸出通道即可，不需要復(fù)雜的通訊卡件。

本次測(cè)試僅需要答應(yīng)DSG的設(shè)備編號(hào)，以便根據(jù)編號(hào)從數(shù)據(jù)庫中檢索對(duì)應(yīng)設(shè)備的測(cè)試信息。采集數(shù)據(jù)的存貯采用數(shù)據(jù)報(bào)表，所有的采集數(shù)據(jù)存于一份單獨(dú)的EXCEL文件。

ADLINK DAQ卡PCI-9114ADG，該產(chǎn)品的采樣率高達(dá)250 kS/ s，分辨率16位，數(shù)據(jù)采集精度滿足系統(tǒng)需求；該卡件具備32通道單端（16通道差分）的模擬量輸入采集，可以滿足位移和力矩信號(hào)采集需求；該卡件還具有16通道的數(shù)字IO的輸入通道和16通道的數(shù)字IO輸出通道，可以滿足狀態(tài)信號(hào)傳遞的需求。其相比NI-6289DAQ采集卡，ADLINK產(chǎn)品在保證可靠性的基礎(chǔ)上，具有更高的性價(jià)比。

對(duì)于打印需求，采用力象OS-214Puls條碼打印機(jī)，可以滿足打印DSG產(chǎn)品條碼的需求。

4　測(cè)試系統(tǒng)框架圖

通過PLC控制器對(duì)DSG變速箱的實(shí)時(shí)控制，傳感器根據(jù)變速箱的狀態(tài)變化，將力矩、行程等信號(hào)以電壓信號(hào)的方式傳送到測(cè)試設(shè)備，測(cè)試設(shè)備根據(jù)PLC的狀態(tài)信號(hào)和DSG變速箱的狀態(tài)信號(hào)觸發(fā)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集功能，采集需要的測(cè)試信號(hào)，進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)處理過程和測(cè)試結(jié)果都在測(cè)試GUI上顯示出來，最終結(jié)果發(fā)送到打印設(shè)備進(jìn)行打印。具體框架示意圖見圖 1 測(cè)試系統(tǒng)框架圖。

5　軟件實(shí)現(xiàn)

軟件的架構(gòu)為LabVIEW標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)PCI-9114數(shù)據(jù)采集卡的I/O通道采集PLC的狀態(tài)信號(hào)，觸發(fā)對(duì)應(yīng)的事件，驅(qū)動(dòng)PCI-9114采集卡進(jìn)行模擬量輸入通道采集響應(yīng)的電壓信號(hào)，單行程信號(hào)采集結(jié)束后卡件卡件向PLC控制器反饋狀態(tài)信號(hào)，PLC控制器收到信號(hào)后驅(qū)動(dòng)下一個(gè)行程測(cè)試，以此往復(fù)，直至結(jié)束單件設(shè)備的測(cè)試。每個(gè)行程測(cè)試過程中將采集的數(shù)據(jù)與參數(shù)配置的限值進(jìn)行比較，符合要求的數(shù)值顯示為PASS，超出限值的數(shù)值顯示為FAIL，待程序測(cè)試完成后，將測(cè)試數(shù)據(jù)以excel的格式進(jìn)行保存，并通過串口RS232通信驅(qū)動(dòng)二維碼打印機(jī)打印條碼，測(cè)試完成。

測(cè)試工作站程序框圖如下圖 2所示。

圖 3為測(cè)試程序的前面板圖，左側(cè)為拉索行程曲線圖，中間為狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，右側(cè)有測(cè)試數(shù)據(jù)顯示表。

6　結(jié)束語

本文系統(tǒng)地介紹了如何使用LabVIEW軟件基于數(shù)據(jù)采集卡對(duì)DSG換擋器的測(cè)試，有效的進(jìn)行信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析、與PLC協(xié)調(diào)控制以及測(cè)試報(bào)表生成。充分發(fā)揮了虛擬儀器的可靠性高、性價(jià)比高、靈活性好、維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，相信LabVIEW在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳開考.自動(dòng)變速箱原理與檢修[M].浙江大學(xué)出版社.

[2]白云，高育鵬，胡小江.基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社.