基于LABVIEW 的汽車后橋氣密性自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

廖金團(tuán)，覃京翎，王莉莉，鄭志明，曾慶文

（1.柳州城市職業(yè)學(xué)院，廣西 柳州 545036；2.柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西 柳州 545007）

0 引 言

目前，某汽車集團(tuán)汽車后橋油管及總成試漏工位仍采用傳統(tǒng)的人工涂抹肥皂水的方法來進(jìn)行氣密性測(cè)試。該方法人為因素影響較大，測(cè)試結(jié)果不夠精確，無法保證產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率低下。因此，本設(shè)計(jì)提出采用專門的氣密性檢測(cè)儀，以PLC為主控制器，通過LABVIEW分析檢測(cè)儀采集的數(shù)據(jù)，判斷后橋油管及總成氣密性的好壞，并顯示在PC機(jī)上。LABVIEW是虛擬儀器領(lǐng)域具有代表性的編程軟件，具有良好的圖形化編程環(huán)境和可視化界面，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集與分析領(lǐng)域[1]。結(jié)果顯示，利用LABVIEW作為人機(jī)交互界面，界面友好，操作簡(jiǎn)單，適用于生產(chǎn)線操作人員。

1 檢測(cè)系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖1所示。為加快生產(chǎn)節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率，對(duì)油管氣密性檢測(cè)采用雙工位結(jié)構(gòu)，即配備兩臺(tái)氣密性檢測(cè)儀，每個(gè)工位單獨(dú)檢測(cè)，互不干擾影響。目前，市面上較常用的氣密性檢測(cè)儀有直壓檢漏儀、微差壓檢漏儀和流量檢測(cè)儀。綜合各因素考慮，本設(shè)計(jì)選用COSMO計(jì)器公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的空氣檢漏儀LS-1866。該儀器內(nèi)部集成了高性能差壓傳感器和智能I型空氣回路，能進(jìn)行16個(gè)頻道的獨(dú)立設(shè)置，并配有標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口，可以連接到電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。PLC選用了臺(tái)達(dá)DVP14SS211R，該系列屬于薄型輕巧的臺(tái)達(dá)PLC，內(nèi)置RS-232與RS-485串口通信接口，并兼容了MODBUS ASCII/RTU通信協(xié)議。上位機(jī)選用西門子箱式工控機(jī)，是一種結(jié)構(gòu)極為堅(jiān)固、性能十分可靠的緊湊型工業(yè)PC，能以通用方式安裝在機(jī)器、控制柜以及控制箱中。該類型PC的特點(diǎn)是具備高性能、占用空間小，且可以靈活安裝與裝配。PLC通過與空氣檢漏儀LS-1866的控制I/O接口連接對(duì)其進(jìn)行控制，LABVIEW通過RS-232串口通信來讀取空氣檢漏儀LS-1866的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果通過RS-232串口通信傳送給PLC，使PLC執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

圖1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 通信處理

要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)功能，關(guān)鍵在于各設(shè)備之間數(shù)據(jù)的傳輸。串口通信是一種在計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)的常用方法[2]。與GPIB總線、VXI總線、PXI總線相比較，串口通信具有技術(shù)簡(jiǎn)單成熟、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉、通信快捷等優(yōu)點(diǎn)[3]。LABVIEW軟件為用戶提供了豐富的串口通信函數(shù)，如圖2所示。VISA是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序，編程接口對(duì)串口的驅(qū)動(dòng)函數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一封裝。LABVIEW通過調(diào)用VISA的串口通信功能函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)串口的初始化、讀寫及串口關(guān)閉等功能[4]。編寫串口通信程序的一般流程如圖3所示。

圖2 VISA串口功能函數(shù)

圖3 編寫串口通信程序的一般流程

圖4 是本設(shè)計(jì)LABVIEW與臺(tái)達(dá)PLC實(shí)現(xiàn)串口通信的程序框圖。

2.2 PLC控制程序

圖4 PLC與LABVIEW串口通信程序

PLC作為系統(tǒng)的主控制器，起著承上啟下的作用。它的控制流程如圖5所示。系統(tǒng)啟動(dòng)后，會(huì)先判斷工位上是否有待測(cè)工件。若有，則啟動(dòng)空氣檢漏儀，并發(fā)送指令給LABVIEW，讓其接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)、分析。LABVIEW對(duì)數(shù)據(jù)分析處理完成后，會(huì)反饋給PLC，判斷工件的氣密性是否合格。若工件氣密性合格，則將工件轉(zhuǎn)移至下一工位；若工件氣密性不合格，則轉(zhuǎn)至人工復(fù)檢。

圖5 PLC控制流程圖

2.3 LABVIEW程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中，LABVIEW作為人機(jī)交互界面起著至關(guān)重要的作用。它不僅要采集空氣檢漏儀檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并顯示在工控機(jī)上，還要保存這些數(shù)據(jù)，以便后期工作人員查看。圖6是當(dāng)前工件檢測(cè)的數(shù)據(jù)界面。通過該界面可以設(shè)定最大、最小泄漏量，可以顯示泄漏量、測(cè)試壓力及測(cè)試結(jié)果。檢測(cè)的泄漏量還可以通過曲線顯示，方便工作人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。圖7是數(shù)據(jù)查詢界面，可以查看歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)能導(dǎo)出歷史數(shù)據(jù)。

3 結(jié) 論

圖6 實(shí)時(shí)監(jiān)控界面

圖7 數(shù)據(jù)查詢界面

本文針對(duì)目前某汽車集團(tuán)后橋油管氣密性檢測(cè)方法的不足，設(shè)計(jì)了基于LABVIEW的氣密性自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以LABVIEW作為上位機(jī)，負(fù)責(zé)人機(jī)交互和對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析與存儲(chǔ)；PLC作為主控制器，

負(fù)責(zé)收集設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，接收上位機(jī)指令，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。該系統(tǒng)通過LABVIEW界面，不僅可以時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前工件的數(shù)據(jù)狀態(tài)，還可以查看之前檢測(cè)過的工件數(shù)據(jù)，方便工作人員進(jìn)一步的分析處理。目前，該系統(tǒng)已投入試運(yùn)行，并達(dá)到了預(yù)期效果。