開(kāi)發(fā)用于重型履帶式汽車(chē)的雙測功機道路負載仿真器

　　“通過(guò)高效利用SCXI模塊，讓我們可以只使用一個(gè)DAQ板卡就建立起一個(gè)極具成本效益的高通道數的數據采集系統。”

　　挑戰：
　　對一個(gè)雙測功機系統進(jìn)行更新，為重型履帶式車(chē)輛(如：推土機或如坦克等裝甲軍車(chē))提供可重復、可靠的測試。

　　解決方案：
　　開(kāi)發(fā)一個(gè)基于PC的采集和控制系統，使用由LabVIEW控制的SCXI和DAQ系統。

　　介紹
　　美國西南研究院(SWRI)的工程師正在著(zhù)手安裝和升級一個(gè)20世紀80年代的老式大功率動(dòng)態(tài)車(chē)輛測試系統，可以復制履帶式車(chē)輛的道路負載情況，包括轉向阻力負載等。長(cháng)久以來(lái)，履帶式車(chē)輛的檢測就有改進(jìn)的需求了，因為大多數測試設備只能夠測試單個(gè)組件，如動(dòng)力部分的發(fā)動(dòng)機、變速箱以及主減速器。而由于不同的天氣條件或駕駛員等因素，道路測試車(chē)輛會(huì )產(chǎn)生不可重復的結果。在可控的環(huán)境條件下測試整車(chē)的耐久性和性能已顯得越來(lái)越重要。

　　履帶式車(chē)輛的動(dòng)力特性與輪式車(chē)輛有著(zhù)很大的區別。當履帶式車(chē)輛與其它車(chē)輛有相同的道路工況下，它還需要經(jīng)歷“摩擦”載荷 ——車(chē)輛轉彎時(shí)，履帶所遇到的摩擦力。在轉彎時(shí)，當履帶轉動(dòng)著(zhù)推動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)時(shí)，履帶會(huì )沿著(zhù)地面滑動(dòng)。很多研究都建立了方程，能夠基于車(chē)輛幾何結構和地面條件，預測克服“摩擦”載荷所需的力矩。

　　硬件
　　我們所升級的測試系統包括兩個(gè)1250馬力的直流測功機(dyno)。它模擬道路負載情況。對于測量被測車(chē)輛的速度和轉彎??半徑，我們選擇了基于LabVIEW的數據采集系統來(lái)升級此系統。我們配置了具有370個(gè)數據采集通道的系統來(lái)監控測功機，同時(shí)監測被測車(chē)輛并衡量其性能。感謝SCXI的多路復用技術(shù)，采集任務(wù)能夠在一塊多功能數據采集板卡上完成，這塊板卡安裝在工業(yè)PC上。

　　我們使用SCXI經(jīng)過(guò)一些相對簡(jiǎn)單的設置后便實(shí)現了370個(gè)通道。SCXI附件的接線(xiàn)端子帶有連線(xiàn)接口，讓我們能夠進(jìn)行連線(xiàn)以及用手持設備檢修故障。雖然公司是不太可能使用所有通道，但他們仍然希望能夠擁有很多選擇來(lái)配置不同的測試任務(wù)。

　　我們提供：
　　•48個(gè) K型熱電偶輸入
　　•48 個(gè)J型熱電偶輸入
　　•96個(gè)模擬輸入
　　•32個(gè)隔離的模擬輸入
　　•16個(gè)頻率輸入
　　•42個(gè)模擬輸出
　　•24個(gè) SPDT繼電器輸出
　　•32位數字輸入
　　•32位數字輸出

　　雖然一些通道用于固定的硬件測試任務(wù)(控制測功機及其附件)，但是用戶(hù)可以在設置界面上自定義配置大多數通道，包括重命名通道和提供縮放系數。輸入通道提供錯誤檢查，上限 /下限報警和警報閾值，而輸出通道提供可設置的默認值。當輸入超過(guò)報警閾值時(shí)，所有的輸出恢復到指定的默認值。

　　固定的模擬輸入通道傳感器包括左/右測功機的扭矩、左/右測功機扭矩以及變速箱的溫度。固定的數字輸入包括油壓限位開(kāi)關(guān)、滅火器限位開(kāi)關(guān)、油位開(kāi)關(guān)、油溫限位開(kāi)關(guān)、測功機空氣溫度限位開(kāi)關(guān)，以及測功機氣流開(kāi)關(guān)。

　　用戶(hù)可能會(huì )使用通用輸入通道監測車(chē)輛的溫度、壓力、液位和速度等各種信號，以及環(huán)境條件，如濕度、氣壓和溫度。

　　軟件
　　SwRI選擇LabVIEW，是因為它能夠提供復雜的圖形用戶(hù)界面，能與NI硬件的簡(jiǎn)單集成，以及其快速開(kāi)發(fā)環(huán)境。擁有了LabVIEW，我們就不必依靠那些更復雜的基于文本的編程語(yǔ)言，便能夠高效地實(shí)現測試系統的復雜要求。

　　我們利用LabVIEW控件大量的顯示屬性定制自己的圖形用戶(hù)界面。由于此應用程序可能會(huì )設計大量通道，在同一屏幕上同時(shí)顯示所有通道是不可能的;此外，許多通道并不需要在屏幕上看到。通過(guò)前面板顯示控件的屬性節點(diǎn)，操作人員可以將自己需要監視的通道顯示在屏幕上指定的位置。我們在設置程序中以可滾動(dòng)的形式使用數組簇，操作人員可以定義通道的名稱(chēng)和特性。我們使用全局變量來(lái)存儲所有的系統常量以及將數據從一個(gè)子程序傳遞到另一個(gè)。

　　該程序還包含了校準程序，使得技術(shù)人員可以監控和調整每個(gè)通道的信號，然后將校準參數存儲在文件里。我們使用緩存采集，以100Hz的速度讀取所有已定義的輸入通道所采集的數值。主程序循環(huán)以10Hz的速度運行，并進(jìn)行10點(diǎn)的平均運算，以幫助消除任何噪聲信號。該程序每?jì)擅腌妼祿４娴轿募幸淮?。此外，它將最?00個(gè)的數據點(diǎn)(10Hz速率)保存在循環(huán)緩沖區中。在報警時(shí)，這個(gè)緩沖區中的數據可以幫助診斷什么地方出了錯。

　　總結
　　這個(gè)系統的開(kāi)發(fā)進(jìn)展順利。通過(guò)高效利用SCXI模塊，使得只需一個(gè)DAQ板卡，就可以建成一個(gè)極具成本效益的高通道數的數據采集系統。LabVIEW和這些NI硬件產(chǎn)品，提供了方便的軟件開(kāi)發(fā)和系統集成。我們的客戶(hù)期待著(zhù)使用該系統來(lái)測試新的原型測試車(chē)。