基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集在DSG變速箱測試的應用

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任公司,山東 榮成 64300）

基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集在DSG變速箱測試的應用

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任公司,山東 榮成 264300）

摘要：針對傳統(tǒng)汽車電子行業(yè)的自動變速箱的測試應用來闡述LabVIEW在測試領域的應用，通過真實的設計方案闡述LabVIEW如何實現(xiàn)硬件控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、測試報表生成，進而體現(xiàn)虛擬儀器在測試領域具有精度高、可靠性高、性價比高、靈活性好、維護方便等優(yōu)勢。

關鍵詞：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可以手動換檔也可以自動換檔，它比傳統(tǒng)的自動變速器易于控制也能傳遞更多功率又比手動變速器反應更快。

對DSG變速箱測試主要體現(xiàn)在幾個方面：電磁閥電流、拉索位移、換擋力，在變速箱的測試過程中的操作采用PLC進行控制，并和上位機之間相互傳遞狀態(tài)信息，以實現(xiàn)PLC控制和上位機數(shù)據(jù)采集的協(xié)調(diào)。本文主要對測試過程中的信號采集進行闡述。

本文介紹通過LabVIEW軟件使用數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)對變速箱換擋器的信號采集和測試，可以直觀、快速地顯示測試結(jié)果。使用LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺進行測試，與傳統(tǒng)的儀器相比具有以下優(yōu)點：數(shù)據(jù)處理速度快、測量精度高、功能用戶可定義程度高、維護費用低、數(shù)據(jù)可以編輯/存儲/打印。

1　測試內(nèi)容介紹

（1）檢測電磁閥功能：通電電流（12V），高低壓時的解鎖/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)點電壓：D/M/M+/ M-檔位時的電路板輸出電壓。

（5）P檔鎖止功能檢測：200N

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

2　數(shù)據(jù)采集的信號類型

2.1 模擬量采集信號如下

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

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

P檔止鎖功能檢測為電壓信號；

2.2 檔位狀態(tài)信號

5個開關量檔位狀態(tài)信號采集；1個開關量復位信號采集；

5個開關量檔位狀態(tài)信號反饋；

2個開關量信號（力過載和力到達信號）的輸出到PLC控制器；

3　硬件選型

根據(jù)需求，上位機需要采集測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，所以數(shù)據(jù)采集功能實現(xiàn)只需要電壓信號采集卡；

對于與PLC控制器之間進行雙向的狀態(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，不需要復雜的通訊卡件。

本次測試僅需要答應DSG的設備編號，以便根據(jù)編號從數(shù)據(jù)庫中檢索對應設備的測試信息。采集數(shù)據(jù)的存貯采用數(shù)據(jù)報表，所有的采集數(shù)據(jù)存于一份單獨的EXCEL文件。

ADLINK DAQ卡PCI-9114ADG，該產(chǎn)品的采樣率高達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上，具有更高的性價比。

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

4　測試系統(tǒng)框架圖

通過PLC控制器對DSG變速箱的實時控制，傳感器根據(jù)變速箱的狀態(tài)變化，將力矩、行程等信號以電壓信號的方式傳送到測試設備，測試設備根據(jù)PLC的狀態(tài)信號和DSG變速箱的狀態(tài)信號觸發(fā)對應的數(shù)據(jù)采集功能，采集需要的測試信號，進行比較，數(shù)據(jù)處理過程和測試結(jié)果都在測試GUI上顯示出來，最終結(jié)果發(fā)送到打印設備進行打印。具體框架示意圖見圖 1 測試系統(tǒng)框架圖。

5　軟件實現(xiàn)

軟件的架構(gòu)為LabVIEW標準的狀態(tài)機結(jié)構(gòu)，驅(qū)動PCI-9114數(shù)據(jù)采集卡的I/O通道采集PLC的狀態(tài)信號，觸發(fā)對應的事件，驅(qū)動PCI-9114采集卡進行模擬量輸入通道采集響應的電壓信號，單行程信號采集結(jié)束后卡件卡件向PLC控制器反饋狀態(tài)信號，PLC控制器收到信號后驅(qū)動下一個行程測試，以此往復，直至結(jié)束單件設備的測試。每個行程測試過程中將采集的數(shù)據(jù)與參數(shù)配置的限值進行比較，符合要求的數(shù)值顯示為PASS，超出限值的數(shù)值顯示為FAIL，待程序測試完成后，將測試數(shù)據(jù)以excel的格式進行保存，并通過串口RS232通信驅(qū)動二維碼打印機打印條碼，測試完成。

測試工作站程序框圖如下圖 2所示。

圖 3為測試程序的前面板圖，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DSG換擋器的測試，有效的進行信號采集、數(shù)據(jù)分析、與PLC協(xié)調(diào)控制以及測試報表生成。充分發(fā)揮了虛擬儀器的可靠性高、性價比高、靈活性好、維護方便等優(yōu)勢，相信LabVIEW在數(shù)據(jù)采集領域發(fā)揮著越來越大的作用。

參考文獻：

[1]陳開考.自動變速箱原理與檢修[M].浙江大學出版社.

[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].西安電子科技大學出版社.