附錄A變速器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)體系結(jié)構(gòu)及控制軟件開(kāi)發(fā)摘要：變速器是汽車(chē)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，在同一試驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)其綜合性能的在線檢測(cè)，在國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有先例。本文介紹的新型試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變速器綜合性能的在線檢測(cè)。介紹了該試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及工作原理，并詳細(xì)敘述了其控制軟件的開(kāi)發(fā)及實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：變速器試驗(yàn)臺(tái)體系結(jié)構(gòu)控制軟件汽車(chē)變速器是汽車(chē)中的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，其性能直接影響到汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。汽車(chē)變速器綜合性能的測(cè)試比較復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)的汽車(chē)變速器試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)化程度低、機(jī)界面不友好、測(cè)試過(guò)程依賴(lài)于測(cè)試者的經(jīng)驗(yàn)。因此，本試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)程度高、測(cè)試項(xiàng)目多、實(shí)時(shí)性強(qiáng)且完全可靠。1系統(tǒng)介紹具體說(shuō)來(lái)，該試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：可進(jìn)行五種不同型號(hào)變速器及其擴(kuò)展類(lèi)型變速器的性能測(cè)試；自動(dòng)測(cè)試過(guò)程可智能控制；短時(shí)間內(nèi)可完成綜合性能（換檔、加載、同步器）測(cè)試；運(yùn)行參數(shù)可實(shí)時(shí)顯示；可進(jìn)行故障的自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警及處理等。1.1系統(tǒng)硬件介紹本系統(tǒng)采用雙變頻電機(jī)模擬汽車(chē)變速器實(shí)現(xiàn)工況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器性能的真實(shí)檢測(cè)。電機(jī)的控制通過(guò)西門(mén)子6SE70系列變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)變頻器采用交流矢量控制技術(shù)，對(duì)大功率交流電機(jī)實(shí)現(xiàn)了精確控制。因?yàn)樵撓到y(tǒng)中變頻器數(shù)量不多、數(shù)據(jù)傳輸量不大，采用RS485總線來(lái)實(shí)現(xiàn)工控機(jī)與變頻器之間的通訊，滿(mǎn)足了實(shí)時(shí)性要求。由于PLC控制穩(wěn)定、可靠，所以自動(dòng)換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)（機(jī)械手）采用PLC控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同型號(hào)變速器的自動(dòng)換檔動(dòng)作。1.2系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境工業(yè)過(guò)程控制軟件往往需要具有很強(qiáng)的通訊能力、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)能力及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)、良好的圖形界面。組態(tài)王6.01采用全新中文Explorer界面并擁有豐富的繪圖工具和龐大的圖形庫(kù)（包括大量的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)元件），支持多媒體和ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)提供的功能、具有強(qiáng)大的控件和控制語(yǔ)言，使用靈活、方便，提供給用戶(hù)一方便的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，使開(kāi)發(fā)者可快速構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)。它還具有強(qiáng)大的通訊能力和良好的開(kāi)放性。本系統(tǒng)控制軟件基于組態(tài)王6.01二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試過(guò)程的控制、測(cè)試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，而且縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間。2系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)2.1系統(tǒng)要求廠方要求試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)能夠在線檢測(cè)變速器的綜合性能，包括以下試驗(yàn)：各檔換檔試驗(yàn)；變速器加載能力測(cè)試；變速器操縱（同步器）性能的測(cè)試；變檔檢測(cè)；變速器的疲勞壽命試驗(yàn)；傳動(dòng)效率試驗(yàn)。工作性能要求為：(1)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠；（2）測(cè)試數(shù)據(jù)報(bào)表和測(cè)試及故障診斷的界面友好；（3）臺(tái)架試驗(yàn)方法科室、規(guī)范，達(dá)到汽車(chē)機(jī)械式變速器臺(tái)架試驗(yàn)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；（4）在同一臺(tái)架上對(duì)不同種變速器完成測(cè)試功能。2.2系統(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(jī)械手部分；試驗(yàn)臺(tái)機(jī)電部分?？刂撇糠忠杂?jì)算機(jī)為中心，控制軟件根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和當(dāng)前工作狀態(tài)控制系統(tǒng)的流程、指令發(fā)送、故障檢測(cè)等；通過(guò)板卡通訊向PLC機(jī)械手發(fā)送換檔控制指令、通過(guò)RS485總線變頻器發(fā)送測(cè)試所需的轉(zhuǎn)速和加載扭矩信號(hào)?？刂撇糠诌€包括變頻器、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集卡（PCL818L）、PLC控制器。變頻器可以實(shí)現(xiàn)三相交流異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。變頻器選用西門(mén)子6SE70系列變頻器，該系列變頻器采用交流電機(jī)的矢量控制技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。矢量控制也叫磁場(chǎng)定向控制。它的基本思路是利用d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，將定子電流分成勵(lì)磁電流id1和轉(zhuǎn)矩電流，在調(diào)速過(guò)程中保持轉(zhuǎn)子磁鏈不變，即id1為常數(shù)，此時(shí)交流電機(jī)調(diào)速原理與直流電機(jī)相同?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集卡將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。PLD控制器根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)送的指令完成將換檔信號(hào)轉(zhuǎn)換為換機(jī)械手的執(zhí)行命令。換檔機(jī)械手部分是控制部分的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，機(jī)械手根據(jù)PLD發(fā)送的換檔指令完成指公平的換檔動(dòng)作。試驗(yàn)臺(tái)機(jī)電部分是本系統(tǒng)是最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成將變速器驅(qū)動(dòng)到相應(yīng)轉(zhuǎn)速和加載扭矩，以達(dá)到特定測(cè)試工況。機(jī)械部分包括兩個(gè)功率比較大的變頻電機(jī)和試驗(yàn)臺(tái)架。本系統(tǒng)中電機(jī)的性能對(duì)整體性能影響很大，因而選用交流變頻電機(jī)。該電機(jī)能滿(mǎn)足高精度的扭矩、轉(zhuǎn)速控制，而且功率足夠大，可以滿(mǎn)足本系統(tǒng)試驗(yàn)工況要求。工作時(shí)，加載電機(jī)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(yàn)臺(tái)架包括離合器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和汽車(chē)變速器。因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)要達(dá)到高轉(zhuǎn)速、高扭矩的工作狀態(tài)，所以機(jī)械部分加精度要高。汽車(chē)變速器是本系統(tǒng)測(cè)試對(duì)象，為了使裝卸變速器的時(shí)間短，本試驗(yàn)臺(tái)變速器的夾緊松開(kāi)操作是通過(guò)油缸4軸連動(dòng)壓板來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2.3系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)采用雙電機(jī)模擬汽車(chē)工況，其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)變頻器的速度閉環(huán)控制模擬汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，加載電機(jī)通過(guò)變頻器的扭矩閉環(huán)控制模擬汽車(chē)加載。機(jī)械手根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令信號(hào)完成對(duì)不同型號(hào)變速器的換檔動(dòng)作，從而能控制變速器換檔到指定檔位。在測(cè)試過(guò)程中，控制軟件對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)記錄顯示，并對(duì)溫度、轉(zhuǎn)速、扭矩、電流、完全罩到位信號(hào)等實(shí)時(shí)監(jiān)控，遇到故障自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)分析。3系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)控制軟件是基于組態(tài)王6.01二次開(kāi)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(dòng)試驗(yàn)、手動(dòng)試驗(yàn)、單獨(dú)換檔試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)和效率試驗(yàn)。計(jì)算機(jī)自動(dòng)試驗(yàn)是本系統(tǒng)的主要部分，在這種狀態(tài)下計(jì)算機(jī)控制變速器的測(cè)試過(guò)程，包括：試驗(yàn)流程、試驗(yàn)過(guò)程中換檔順序、各個(gè)檔位的轉(zhuǎn)速給定、加載扭矩給定、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、信號(hào)檢測(cè)及處理等。在自動(dòng)試驗(yàn)控制下，完成從空檔到最高檔位的換檔和加載交替過(guò)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(cè)試。手動(dòng)試驗(yàn)是由人操作手動(dòng)操作臺(tái)的扭鈕完成的，其程序主要完成監(jiān)測(cè)、報(bào)警功能。單獨(dú)換檔是應(yīng)廠家要求對(duì)某一指定檔位進(jìn)行試驗(yàn)。疲勞試驗(yàn)和效率試驗(yàn)分別對(duì)變速器的耐久性和傳動(dòng)效率進(jìn)行測(cè)試。組態(tài)王6.01有豐富的畫(huà)面制作系統(tǒng)，支持無(wú)限色和二十四種過(guò)濾色，并具有豐富的圖庫(kù)和圖庫(kù)精靈、豐富的動(dòng)畫(huà)連接向?qū)?。利用組態(tài)王6.01界面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)可給各種控制模式開(kāi)發(fā)生動(dòng)的界面，非常形象、美觀。由于自動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程是本軟件