外文翻譯--變速器綜合性能試驗臺體系結(jié)構(gòu)及控制軟件開發(fā)

附錄 A 變速器綜合性能試驗臺體系結(jié)構(gòu)及控制軟件開發(fā) 摘要 ：變速器是汽車系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，在同一試驗臺上實現(xiàn)其綜合性能的在線檢測，在國內(nèi)尚沒有先例。本文介紹的新型試驗臺系統(tǒng)，實現(xiàn)了變速器綜合性能的在線檢測。介紹了該試驗臺系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及工作原理，并詳細敘述了其控制軟件的開發(fā)及實現(xiàn)。 關(guān)鍵詞：變速器試驗臺體系結(jié)構(gòu)控制軟件 汽車變速器是汽車中的一個關(guān)鍵設(shè)備，其性能直接影響到汽車的動力性、經(jīng)濟性和可靠性。汽車變速器綜合性能的測試比較復(fù)雜，目前國內(nèi)的汽車變速器試驗臺自動化程度低、機界面不友好、測試過程依賴 于測試者的經(jīng)驗。因此，本試驗臺系統(tǒng)自動程度高、測試項目多、實時性強且完全可靠。 1 系統(tǒng)介紹 具體說來，該試驗臺系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：可進行五種不同型號變速器及其擴展類型變速器的性能測試；自動測試過程可智能控制；短時間內(nèi)可完成綜合性能（換檔、加載、同步器）測試；運行參數(shù)可實時顯示；可進行故障的自動檢測、報警及處理等。 統(tǒng)硬件介紹 本系統(tǒng)采用雙變頻電機模擬汽車變速器實現(xiàn)工況，從而實現(xiàn)對變速器性能的真實檢測。電機的控制通過西門子 6系統(tǒng)變頻器采用交流矢量控制技術(shù)，對大功率 交流電機實現(xiàn)了精確控制。因為該系統(tǒng)中變頻器數(shù)量不多、數(shù)據(jù)傳輸量不大，采用 足了實時性要求。由于 靠，所以自動換檔執(zhí)行機構(gòu)（機械手）采用 統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境 工業(yè)過程控制軟件往往需要具有很強的通訊能力、現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時檢測能力及強大的數(shù)據(jù)庫、良好的圖形界面。組態(tài)王 括大量的工業(yè)標準元件），支持多媒體和 能、具有強大的控件和控制語言，使用靈活、方便，提供給用戶一方便的集成開發(fā)環(huán)境，使開發(fā)者可快速構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)。它還具有強大的通訊能力和良好的開放性。本系統(tǒng)控制軟件基于組態(tài)王 現(xiàn)了測試過程的控制、測試數(shù)據(jù)的實時顯示，而且縮短了開發(fā)時間。 2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 統(tǒng)要求 廠方要求試驗臺系統(tǒng)能夠在線檢測變速器的綜合性能，包括以下試驗：各檔換檔試驗；變速器加載能力測試；變速器操縱（同步器）性能的測試；變檔檢測；變速器的疲勞壽命試驗；傳動效率試驗。 工作性能要求為： (1)系 統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全可靠； （ 2）測試數(shù)據(jù)報表和測試及故障診斷的界面友好； （ 3）臺架試驗方法科室、規(guī)范，達到汽車機械式變速器臺架試驗方法國家標準； （ 4）在同一臺架上對不同種變速器完成測試功能。 統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)分為三大模塊：控制部分；換檔機械手部分；試驗臺機電部分?？刂撇糠忠杂嬎銠C為中心，控制軟件根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)和當前工作狀態(tài)控制系統(tǒng)的流程、指令發(fā)送、故障檢測等；通過板卡通訊向 過 制部 分還包括變頻器、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集卡（ 頻器可以實現(xiàn)三相交流異步電動機的無級調(diào)速。變頻器選用西門子 6系列變頻器采用交流電機的矢量控制技術(shù)對電機進行控制。矢量控制也叫磁場定向控制。它的基本思路是利用 定子電流分成勵磁電流 調(diào)速過程中保持轉(zhuǎn)子磁鏈不變，即 時交流電機調(diào)速原理與直流電機相同。現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集卡將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C。 換檔機械手部分是控制部分的執(zhí)行機構(gòu)，機械手根據(jù) 送的換檔指令完成指公平的換檔動作。 試驗臺機電部分是本系統(tǒng)是最終執(zhí)行機構(gòu)，完成將變速器驅(qū)動到相應(yīng)轉(zhuǎn)速和加載扭矩，以達到特定測試工況。機械部分包括兩個功率比較大的變頻電機和試驗臺架。本系統(tǒng)中電機的性能對整體性能影響很大，因而選用交流變頻電機。該電機能滿足高精度的扭矩、轉(zhuǎn)速控制，而且功率足夠大，可以滿足本系統(tǒng)試驗工況要求。工作時，加載電機工作在發(fā)電狀態(tài)下，能量回饋到電網(wǎng)，大大節(jié)約了能源。試驗臺架包括離合器、傳動機構(gòu)和汽車變速器。因為試驗時要達到高轉(zhuǎn)速、高扭矩 的工作狀態(tài)，所以機械部分加精度要高。汽車變速器是本系統(tǒng)測試對象，為了使裝卸變速器的時間短，本試驗臺變速器的夾緊松開操作是通過油缸 4 軸連動壓板來實現(xiàn)的。 統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)采用雙電機模擬汽車工況，其中驅(qū)動電機通過變頻器的速度閉環(huán)控制模擬汽車的驅(qū)動機構(gòu)，加載電機通過變頻器的扭矩閉環(huán)控制模擬汽車加載。機械手根據(jù)計算機發(fā)出的指令信號完成對不同型號變速器的換檔動作，從而能控制變速器換檔到指定檔位。在測試過程中，控制軟件對系統(tǒng)的運行參數(shù)實時記錄顯示，并對溫度、轉(zhuǎn)速、扭矩、電流、完全罩到位信號等實時監(jiān)控，遇到故障 自動報警、自動分析。 3 系統(tǒng)軟件的開發(fā)與實現(xiàn) 本系統(tǒng)控制軟件是基于組態(tài)王 次開發(fā)的、功能結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。 本系統(tǒng)從功能上完成了自動試驗、手動試驗、單獨換檔試驗、疲勞試驗和效率試驗。計算機自動試驗是本系統(tǒng)的主要部分，在這種狀態(tài)下計算機控制變速器的測試過程，包括：試驗流程、試驗過程中換檔順序、各個檔位的轉(zhuǎn)速給定、加載扭矩給定、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、信號檢測及處理等。在自動試驗控制下，完成從空檔到最高檔位的換檔和加載交替過程，接著完成從最高檔位降低到最低檔位的降檔換檔，最后完成倒檔測試。手動試驗是由人操作手動操作臺 的扭鈕完成的，其程序主要完成監(jiān)測、報警功能。單獨換檔是應(yīng)廠家要求對某一指定檔位進行試驗。疲勞試驗和效率試驗分別對變速器的耐久性和傳動效率進行測試。組態(tài)王 豐富的畫面制作系統(tǒng)，支持無限色和二十四種過濾色，并具有豐富的圖庫和圖庫精靈、豐富的動畫連接向?qū)А＠媒M態(tài)王 面開發(fā)系統(tǒng)可給各種控制模式開發(fā)生動的界面，非常形象、美觀。由于自動試驗過程是本軟件系統(tǒng)的關(guān)鍵，故以下僅對自動試驗進行討論。 口通訊參數(shù) 組態(tài)王與 I/O 設(shè)備之間的通訊很方便，主要通過以下幾種方式進行通訊：串口通訊方式、 式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點方式、人機接口方式。組態(tài)王有豐富的數(shù)據(jù)類型，使用起來特別方便。 接口通訊參數(shù)如圖 2 所示。 計算機通過檢測現(xiàn)場數(shù)據(jù)，根據(jù)任務(wù)規(guī)劃狀態(tài)向 變頻器發(fā)送相應(yīng)的控制指令。 現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括：變速器當前檔位、轉(zhuǎn)速、扭矩、通過拉壓力傳感所測得的掛檔力、離合器開關(guān)信號、變速器夾緊信號、軸承溫度等。其中與 態(tài)王與變頻器通訊采用組態(tài)王的串口通訊方式，組態(tài)王與現(xiàn)場數(shù)據(jù)通訊通過 場數(shù)據(jù)用于檢測工作狀態(tài)是否到位和故障報警等，如機械手是 否換檔到位是根據(jù)現(xiàn)場采集的速度之比和配方中的速比是否一致來判斷的，而溫度、轉(zhuǎn)速等指標又是故障報警的依據(jù)。 計算機通過檢測現(xiàn)場數(shù)據(jù)，根據(jù)任務(wù)規(guī)劃狀態(tài)向 變頻器發(fā)送相應(yīng)的控制指令。 現(xiàn)場數(shù)據(jù)包括：變速器當前檔位、轉(zhuǎn)速、扭矩、通過拉壓力傳感所測得的掛檔力、離合器開關(guān)信號、變速器夾緊信號、軸承溫度等。其中與 態(tài)王與變頻器通訊采用組態(tài)王的串口通訊方式，組態(tài)王與現(xiàn)場數(shù)據(jù)通訊通過 場數(shù)據(jù)用于檢測工作狀態(tài)是否到位和故障報警等，如機械手是否換檔到位是 根據(jù)現(xiàn)場采集的速度之比和配方中的速比是否一致來判斷的，而溫度、轉(zhuǎn)速等指標又是故障報警的依據(jù)。 動換檔過程的實現(xiàn) 動換檔過程流程圖 自動換檔過程流程圖如圖 4所示 自動換檔過程要完成松開離合器、換檔、閉合離合器的動作和定時加載以及檔位的自動更替。由于松開離合器、換檔、閉合離合器都是在電機運轉(zhuǎn)的情況下工作的，因而每一動作命令的發(fā)出都要先檢驗其條件是否嚴格滿足以保證安全。離合器松開的條件為：電機的轉(zhuǎn)速必須在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)；檔檔的條件為：必須檢測到離合器已松開；離合器閉合條件為：換檔到位。 如果條件不滿足就等待條件滿足，但是等待時間也是有限制的，故采用定時器計時的方法來控制順序動作等待時間。當檔位換到位時，按該檔位的測試參數(shù)加載，加載一段時間就可以測得變速器的加載能力，因而加載的定時也采用定時器來完成。加載計時完畢，將進行下一檔位的測試，在程序中進入換檔準備過程。在換檔準備過程中，當前檔位標志更替為下一個測試檔位的標志，檔位參數(shù)（變比、檔位、加載扭矩、加載轉(zhuǎn)速）更改為下一測試檔位的參數(shù)。 自動換檔命令語言可以規(guī)定在事件發(fā)生、存在和消失時分別執(zhí)行的程序。離散變量名或表達式都可以作為事件 。當該事件剛剛發(fā)生時，該單元的程序只執(zhí)行一次；當該事件存在時，按照設(shè)定的時間間隔反復(fù)執(zhí)行該單元程序；當該事件消失時，該單元程序只執(zhí)行一次。事件命令語言存在時的循環(huán)執(zhí)行程序與普通程序的不完全相同。事件命令語言在事件存在條件下可以控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行的時間，因而有利于過程控制的定時操作。事件命令語言可以完成普通程序的 時可以達到定時功能。而且工業(yè)控制中很多都是通過離散狀態(tài)變更來激發(fā)程序的流程。組態(tài)王命令語言形式很適合開發(fā)這種過程。 自動換檔過程建立了多種工作狀態(tài)： “ 換檔準備 ” 、 “ 換檔開始 ” 、 “ 換檔成功 ” 、 “ 加載 ” 、 “ 運行 ” 、 “ 試驗完成 ” 等。以這些工作狀態(tài)和計算機檢測到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)組合構(gòu)成不同的事件，再以這些不同的事件之間相互激發(fā)、轉(zhuǎn)換的邏輯關(guān)系實現(xiàn)自動換檔過程的邏輯關(guān)系。 這里采用了自動換檔命令語言中事件存在時循環(huán)的定時功能。當程序進入定時器狀態(tài)時，采用計數(shù)器進行倒計時，事件存在時命令語言其它的程序都處于不被激發(fā)狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，通過設(shè)定計數(shù)器起始計數(shù)值 t，可以設(shè)定定時器的定時 T（ T=n× t）。 組態(tài)王還具有配方功能。在制 造領(lǐng)域，配方用來描述生產(chǎn)一件產(chǎn)品所用的不同配料之間的比例關(guān)系，具生產(chǎn)過程中一些變量對應(yīng)的參數(shù)設(shè)定值的集合。不同型號變速器和不同檔位的測試參數(shù)（轉(zhuǎn)速、加載扭矩等）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型是一致的，只是比例關(guān)系不同，因而采用配方功能比例方便。 該軟件系統(tǒng)具有連網(wǎng)功能，可以遠程檢測現(xiàn)場工作狀態(tài)，可并入企業(yè)的 本試驗臺系統(tǒng)綜合了計算機、通訊、自動化、電子、電氣、機械等方面知識，是一個智能化的變速器綜合性能在線檢測機電一體化試驗系統(tǒng)，自動化程序度、檢測時間縮短，大大降低了運行成本、提高了生產(chǎn)效率。制動電機采用回 饋制動，節(jié)約能源。系統(tǒng)控制方法精確，檢測傳感器精度高，達到了很高的精度。應(yīng)用組通訊和過程控制能力，減少了控制程序的開發(fā)時間。試驗臺已經(jīng)通過廠方驗收，即將投入生產(chǎn)一線，并將被廣泛推廣。 附錄 B a he is in at on to it to no in is of of it a in of he he is a in to of of is is on in of is 1 to a an on of it of he in a a to he an on of to 1.1 to of to to a a in to to of LC so LC to to 1.2 he to a of a of of to to of a s to to of of 2 .1 to be of to to an of a he of to an to (1)a (2)a of (3)to of (4)to at 2.2 as is as to of to an LC to to to to a to to to to a to s),of to of to on a to of of to to to be to , to of is a at on to to LD to to an is to LD of to of is is to to to to to to a a of to in as a to to to is to to to a to to to be to of so to is to of to to to an is to to to to he he a of to to an of to to to to to to to to to to to of is to of a to ,to to to 3 of is to s as an au to to s is of of of to in in to to to Be a to on to to be as as to to a to is by to an a to a to on to at of a to of to an to on a 4 of of of of a s is of to to on a a s he an a to LC to of to to of to of a s LC s s to to to or as to is to on of of in of to is to to 3.2 of to to a of to in to to to a to of is as a of to to to a or s he to be in he of to to to to he to a a in to to in to to to a of of as a to of in in a to to to on of to to in of to of a 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