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摘要:针对变速器在线检测已经成为汽车工业生产流水线重要组成部分的情况,开发了一个基于组态王软件的变速器检测监控系统。阐述了系统的硬件结构和软件总体规划,在介绍使用组态网的数组字典定义变量的基础上,论述了软件中的核心模块-换挡控制模块的流程图和模块的详细设计过程。
关键词:变速器;检测;换挡;数组字典;流程图
中图分类号:TP319文献标识码:A文章编号:
0 引言
随着民族汽车工业的蓬勃发展,汽车发动机和变速器等关键部件的性能检测已经成为汽车企业关注的焦点之一。本文介绍了一个变速器智能化自动在线检测系统软件的结构和开发,该检测系统是为安徽江淮汽车集团研制的,目前在企业的生产线上工作状态良好,并获得了中国科学院省院共建奖。
1 系统分析
1.1 系统硬件结构
数据字典是“组态王”最核心的部分。在检测系统运行时,工厂现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上,同时工程人员在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场,所有这一切都是以实时数据库为中介环节,数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在数据库中存放的是变量的当前值,变量包括系统变量和用户定义的变量。变量的集合形象地称为“数据词典”,数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息,是数据库和用户的接口。
因为变量的个数(也称为组态软件的点数)不仅影响到系统控制硬件的响应周期,而且关系到组态软件的价格,所以合理设计变量在利用工业组态软件开发工业控制软件中具有重要地位。根据系统的硬件情况及软件规划,我们设计了全局公用变量和输入输出变量,这些变量不仅在核心的换档模块和主控模块中使用,在一些其他模块中也需要引用,因此在组态王中必须将其在数据字典中定义。这些变量在数据字典中占用点数,而对程序中用到的临时变量可以随意定义而不占用组态软件的点数。具体的数据字典如表1所示:
3 换档控制模块的开发
换档控制是系统工作中核心的操作,主要控制机械手完成换档过程,因此重点介绍换挡控制模块的开发。在系统工作的多种测试过程中,换档流程是大致相同的,所以换档控制是同一个模块,只是调用参数不同。换档流程简要的说可以分成三步:离合器打开—机械手执行换档动作—离合器闭合。
3.1 流程图
流程图是软件设计中比较重要的一环,在分析清楚用户关于换挡控制的需求后,需要画出流程图进行下一步的实现。流程图也是静态检验我们的设计是否在理论上存在问题的重要方法之一。从流程图中可以很清晰地看出机械手换档子模块的整个工作流程,根据流程图,我们可以进一步细化整个换挡工作过程。
3.2 换档控制模块设计
换档控制模块主要是为了实现换档流程中的每一步而工作的,其每个函数基本上都是对硬件的操作或者是对信号量的判断,因此其设计的主要工作就是换档流程的细化。具体的详细设计过程如下所示:
离合器打开过程子模块:离合器开闭信号置开,等待一段时间,检测离合器状态信号是否为开,如果没有打开,则先发出离合器闭合信号,再发出离合器打开信号,然后检测,如果失败,则继续此过程。持续三次如果都没有成功打开离合器,则报警离合器故障。其中先闭合后打开离合器的目的是避免离合器中的油污堵塞,造成的打开失败,反复开闭几次会消除此类问题造成的离合器开闭困难的现象。离合器闭合过程的实现和打开过程类似。
执行换档动作子模块:首先确保离合器状态信号为开,然后根据预定的工作过程和目前的档位信号,向机械手发出换档信号的值,等待一段时间后,检测限位开关的档位信号的值是否和换档信号的值相同:
如相同,则根据升档或者降档过程的不同,降低或者提高输入电机的输入转速的值到预定范围,此动作是模仿司机换档时加减油门的动作,以降低对变速箱和试验台的冲击。降低转速的缓冲动作完成后,调用离合器闭合过程。确保离合器状态信号为闭合后,计算输入转速和输出转速得比值,并将比值与该档位对应的变速比进行比较,如果在误差范围内,则认为换档成功。如果超出误差范围,则报警变速比出错。
如果不同,则离合器开闭信号置闭合,等待一段时间,离合器开闭信号置开,再次进行换档过程。换档如果不成功,会重复此过程三次,如果三次都失败,则报警换档失败。
4 结束语
通过使用组态王强大的通讯和过程控制能力,减少了控制程序的开发时间,提升了检测和控制精度,检测的结果能够为产品性能分析和市场前景预测提供参考。经过一段时间的良好运行,系统降低了企业检测成本、提高了生产效率,响应了国家建立和谐节约社会的政策。
参考文献:
[1] 王在峰.汽车变速器齿轮故障诊断方法综述[J].机械管理开发,2007,4(8):41-43.
[2] 顾磊,田晋跃.自动变速器台架试验方法综述[J].交通标准化,2007,4(4):57-59.
[3] Wang J Z,Zhou G H,Zhao X S.Gearbox eault diagnosis and prediction based on empirical mode decomposition scheme[C]//International Conference on Machine Learning and Cybernetics.Hong Kong:INSPEC,2007:1072-1075.
[4] Yang S L,Li W H,Zhen H.Intelligent condition monitoring and fault diagnosis of a gearbox based on Artificial Neural Network[C]//The Eighth International Conference on Electronic Measurement and Instruments,ICEMI.Xi’an:INSPEC,2007:3560-3564.
关键词:变速器;检测;换挡;数组字典;流程图
中图分类号:TP319文献标识码:A文章编号:
0 引言
随着民族汽车工业的蓬勃发展,汽车发动机和变速器等关键部件的性能检测已经成为汽车企业关注的焦点之一。本文介绍了一个变速器智能化自动在线检测系统软件的结构和开发,该检测系统是为安徽江淮汽车集团研制的,目前在企业的生产线上工作状态良好,并获得了中国科学院省院共建奖。
1 系统分析
1.1 系统硬件结构
数据字典是“组态王”最核心的部分。在检测系统运行时,工厂现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上,同时工程人员在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场,所有这一切都是以实时数据库为中介环节,数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在数据库中存放的是变量的当前值,变量包括系统变量和用户定义的变量。变量的集合形象地称为“数据词典”,数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息,是数据库和用户的接口。
因为变量的个数(也称为组态软件的点数)不仅影响到系统控制硬件的响应周期,而且关系到组态软件的价格,所以合理设计变量在利用工业组态软件开发工业控制软件中具有重要地位。根据系统的硬件情况及软件规划,我们设计了全局公用变量和输入输出变量,这些变量不仅在核心的换档模块和主控模块中使用,在一些其他模块中也需要引用,因此在组态王中必须将其在数据字典中定义。这些变量在数据字典中占用点数,而对程序中用到的临时变量可以随意定义而不占用组态软件的点数。具体的数据字典如表1所示:
3 换档控制模块的开发
换档控制是系统工作中核心的操作,主要控制机械手完成换档过程,因此重点介绍换挡控制模块的开发。在系统工作的多种测试过程中,换档流程是大致相同的,所以换档控制是同一个模块,只是调用参数不同。换档流程简要的说可以分成三步:离合器打开—机械手执行换档动作—离合器闭合。
3.1 流程图
流程图是软件设计中比较重要的一环,在分析清楚用户关于换挡控制的需求后,需要画出流程图进行下一步的实现。流程图也是静态检验我们的设计是否在理论上存在问题的重要方法之一。从流程图中可以很清晰地看出机械手换档子模块的整个工作流程,根据流程图,我们可以进一步细化整个换挡工作过程。
3.2 换档控制模块设计
换档控制模块主要是为了实现换档流程中的每一步而工作的,其每个函数基本上都是对硬件的操作或者是对信号量的判断,因此其设计的主要工作就是换档流程的细化。具体的详细设计过程如下所示:
离合器打开过程子模块:离合器开闭信号置开,等待一段时间,检测离合器状态信号是否为开,如果没有打开,则先发出离合器闭合信号,再发出离合器打开信号,然后检测,如果失败,则继续此过程。持续三次如果都没有成功打开离合器,则报警离合器故障。其中先闭合后打开离合器的目的是避免离合器中的油污堵塞,造成的打开失败,反复开闭几次会消除此类问题造成的离合器开闭困难的现象。离合器闭合过程的实现和打开过程类似。
执行换档动作子模块:首先确保离合器状态信号为开,然后根据预定的工作过程和目前的档位信号,向机械手发出换档信号的值,等待一段时间后,检测限位开关的档位信号的值是否和换档信号的值相同:
如相同,则根据升档或者降档过程的不同,降低或者提高输入电机的输入转速的值到预定范围,此动作是模仿司机换档时加减油门的动作,以降低对变速箱和试验台的冲击。降低转速的缓冲动作完成后,调用离合器闭合过程。确保离合器状态信号为闭合后,计算输入转速和输出转速得比值,并将比值与该档位对应的变速比进行比较,如果在误差范围内,则认为换档成功。如果超出误差范围,则报警变速比出错。
如果不同,则离合器开闭信号置闭合,等待一段时间,离合器开闭信号置开,再次进行换档过程。换档如果不成功,会重复此过程三次,如果三次都失败,则报警换档失败。
4 结束语
通过使用组态王强大的通讯和过程控制能力,减少了控制程序的开发时间,提升了检测和控制精度,检测的结果能够为产品性能分析和市场前景预测提供参考。经过一段时间的良好运行,系统降低了企业检测成本、提高了生产效率,响应了国家建立和谐节约社会的政策。
参考文献:
[1] 王在峰.汽车变速器齿轮故障诊断方法综述[J].机械管理开发,2007,4(8):41-43.
[2] 顾磊,田晋跃.自动变速器台架试验方法综述[J].交通标准化,2007,4(4):57-59.
[3] Wang J Z,Zhou G H,Zhao X S.Gearbox eault diagnosis and prediction based on empirical mode decomposition scheme[C]//International Conference on Machine Learning and Cybernetics.Hong Kong:INSPEC,2007:1072-1075.
[4] Yang S L,Li W H,Zhen H.Intelligent condition monitoring and fault diagnosis of a gearbox based on Artificial Neural Network[C]//The Eighth International Conference on Electronic Measurement and Instruments,ICEMI.Xi’an:INSPEC,2007:3560-3564.