基于Labview的汽車零部件電控單元下線檢測方法

劉挺銳

【摘 要】在工廠進行批量生產過程中，如何提高生產檢測效率，降低產品不良率，節省生產過程中損耗的時間、人力、成本等問題是目前各工廠面臨的一個重大問題。本文針對這個問題提出一個“基于Labview的汽車零部件電控單元下線自動化檢測”的方案。該方案利用到工業控制計算機、CAN總線通信機制、PCI板卡以及Labview軟件工具實現汽車零部件電控單元產品下線檢測的自動化。

【關鍵詞】ECU；下線檢測；Labview；工控機

0 前言

對于工廠生產而言，效率就是生命，提高效率，降低產品不良率，在生產下線檢測過程中盡量避免因為人工檢測導致的漏檢誤檢等負面因素成為現代工廠必須要面對和解決的問題。為了解決上述這些問題，工廠就必然需要開發一套測試系統來對下線的產品進行自動檢測，并將檢測數據保存于MES系統，以便于對產品信息進行追溯分析。本系統采用工業控制器計算機為控制中心，軟件采用NI公司開發的Labview虛擬技術，控制PCI板卡輸出特定信號來模擬被測ECU負載，通過CAN總線與被測ECU進行通信，通過接收CAN數據根據特定的通信協議來判斷被測ECU各個功能是否正常工作，確保每個被測ECU出廠前都不存在故障。

1 系統設計

本下線檢測方法采用工業控制計算機作為控制中心，軟件采用NI公司開發的Labview虛擬技術，硬件采用研華公司的PCI板卡作為被測ECU輸入/輸出信號負載。根據設計要求，ECU的下線檢測由兩部分組成：

1）ECU改變功能狀態， 并同時上傳其值至上位機，記為Value_ECU；負載對其功能狀態進行檢測、采集，并上傳采集到的狀態值至上位機，記為Value_Load。通過對比Value_ECU和Value_Load兩個值以判斷目標功能狀態是否正常。

2）負載根據要求產生信號，記為Value_Load；ECU對其信號進行采集并上傳其值至上位機，記為Value_ECU。即通過對比Value_ECU和Value_Load兩個值以判斷目標功能狀態是否正常。

1.1 硬件設計

汽車零部件電控單元的下線檢測主要針對其信號采集功能和信號產生功能進行檢測。因此硬件設計可選用CAN總線通信、模擬信號輸入/輸出、數字信號輸入/輸出、PWM信號輸入/輸出等一系列可以滿足要求的PCI板卡作為負載。

在實際應用中根據具體設計要求，設計對應的外圍電路以滿足實際需要。例如：某些零部件電控單元的數字信號輸入輸出驅動電壓為5V，上述PCI板卡不能滿足其要求，則需要設計外圍電路，將其3V電壓放大至5V。

1.2 軟件設計

軟件實現采用NI公司開發的Labview語言。Labview有簡潔的圖形化編程和快速的界面實現等優點，因而可在很短的時間內被掌握并應用到實踐中去，特別適合硬件工程師、實驗室技術人員、生產線工藝技術人員的學習和使用。

1.2.1 軟件結構設計

汽車零部件電控單元的下線檢測上位機軟件系統結構如圖1所示，主要包括總線模塊、功能檢測模塊和顯示模塊三個部分。

通過總線模塊獲取ECU和Loadbox上傳的數據，將獲取的數據分別傳送到功能模塊進行邏輯處理和顯示模塊進行數據顯示，功能模塊通過對獲取數據進行邏輯分析將最終的測試結果發送給顯示模塊進行顯示。

1.2.2 軟件流程

根據實際生產下線檢測情況，軟件流程可大致由版本檢測、功能檢測、讀寫SN碼檢測、輸出檢測報告四大模塊組成，其流程圖如下圖2所示。

基于平臺化設計思想，條形碼信息、版本信息等產品信息通過讀取配置文件的方式。在進行項目切換時，只需要將對應的配置文件內容更新至當前項目即可。

1.2.3 軟件代碼

1）軟件主函數

采用生產者消費者模式接收存儲數據和狀態機模式控制各個功能檢測狀態跳轉，保證傳輸數據不失幀，同時具備控制整個檢測過程，實時監控數據信息，實時評價檢測結果等功能，如下圖3所示。

2）版本號檢測模塊

版本號檢測包括零件號檢測、軟件版本號檢測、硬件版本號檢測、軟件追溯號檢測。在該函數中，通過添加移位寄存器的方法重復利用同一內存空間進行存儲零件號和版本號的測試結果，這種功能性全局變量的方法有效減少了內存空間占用，提高運行速度。程序框圖如下圖4所示。

3）功能檢測模塊

在功能檢測模塊中，選擇狀態機跳轉的機制，分別對各個目標功能進行測試，并將測試的結果存儲在對應的數組中。功能結果存儲數組可以定義兩個數組，數組一存儲目標功能的實測參數，數組二存儲目標功能的實測結果（BOOL值）。參考程序框圖如下圖5所示。

4）生成報告模塊

通過調用Labview自帶的寫入表格函數，將3）得到的數組一和數組二作為參數傳入寫入表格函數，該函數可自定義生成報告格式和路徑，參考程序框圖如下圖6所示。在該參考程序框圖中，通過讀取配置文件的方式，自定義生成報告的格式和路徑。便于修改和后續維護。

2 驗證總結

本文主要是設計開發一套針對汽車零部件電控單元產品的下線檢測系統，在設計開發過程中牽涉到上位機軟件、工業控制計算機、PCI板卡。

本系統的核心是基于Labview設計開發的上位機軟件系統。該上位機軟件系統采用模塊化和自動化的編程思想，易于整套軟件系統的移植，維護和延展。

通過大量的實驗和實際應用（該系統已經應用到實際的生產工作中），該系統工作穩定，并且便于生產一線工人操作。為汽車零部件電控單元批量生產提供了一個操作簡單，且可以根據生產線需要進行自定義自動化和半自動化模式的平臺。

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[責任編輯：田吉捷]endprint