基于PLC和計算機的汽車(chē)同步器測試系統

摘要：同步器是汽車(chē)變速箱的核心部件，其性能對汽車(chē)變速箱以及汽車(chē)性能的提高有著(zhù)重要意義。為了評價(jià)汽車(chē)變速器中同步器的性能與壽命，相應設計了基于PLC和計算機共同控制的測試系統；計算機主要完成人機界面交互任務(wù)以及相關(guān)數據的分析與存儲，PLC根據計算機命令實(shí)現數據實(shí)時(shí)采集和對整個(gè)系統的實(shí)時(shí)控制；測試系統能夠進(jìn)行三類(lèi)長(cháng)時(shí)間、高重復性的主要測試，運行穩定可靠。本文主要介紹了測試系統的組成結構、系統設計、PLC在測試系統中的應用和控制程序設計。

關(guān)鍵詞：同步器測試；PIC；系統設計；程序設計

在汽車(chē)的傳動(dòng)系統中，若采用機械式手動(dòng)變速器，一般都配有同步器，其主要功能是：使接合套與待接合齒圈兩者之間能迅速同步，阻止在同步之前齒輪進(jìn)行嚙合，防止產(chǎn)生接合齒圈之間的沖擊，縮短換檔時(shí)間，迅速完成換檔操作，并延長(cháng)齒輪壽命。同步器的性能指標直接影響變速器的效能表現，從而影響車(chē)輛的操控性，所以要在安裝前對其技術(shù)性能和壽命進(jìn)行一系列相關(guān)測試。

研制基于PLC的變速器同步器測試系統，可以對同步器換擋過(guò)程中的關(guān)鍵參數進(jìn)行實(shí)時(shí)準確的測試記錄，通過(guò)對比分析處理，從而對被試同步器的性能與壽命作出客觀(guān)準確的評價(jià)。因為PLC具有體積小、功能強、可靠性高等特點(diǎn)，所以采用PLC作為整個(gè)測試系統的控制核心，通過(guò)驅動(dòng)電機模擬換擋過(guò)程，并且控制二個(gè)軸的轉速；同時(shí)配以計算機，設定測試條件，用以高速采集測試系統中多路傳感器信號，并對采集數據進(jìn)行后期分析處理，并發(fā)出相應指令。

1 測試系統組成

汽車(chē)同步器測試系統的主要部件有：結構臺體、變頻電機、伺服電機、慣性飛輪、被試同步器、換擋機械手、循環(huán)潤滑系統、機械手控制箱、控制柜、各種檢測傳感器、PLC、計算機等，測試臺的機械結構如圖1所示。

注：1．交流伺服電機(0．85kW)；2．減速機；3．離合器；4．交流變頻電機(3 kW)；5．機械手液壓泵站；6．皮帶輪；7．位移傳感器；8．液壓缸；9．潤滑油噴油口；10．編碼器(低速)；11．組合式慣性飛輪；12．離合器；13．轉速傳感器(高速)；14．潤滑油回油口；15．兩分力傳感器；16．齒輪錐；17．同步器；18．撥叉；19．工作倉。

測試臺能對一定型號的同步器進(jìn)行3類(lèi)主要測試：連續測試、慣性測試和擠壓測試，連續測試與慣性測試測量同步器動(dòng)摩擦系數和耐磨損性能，擠壓測試用于測量同步器的靜摩擦系數，測試是在室溫至120℃的潤滑油環(huán)境中進(jìn)行的，通過(guò)對測試臺測量數據的分析與計算，觀(guān)測并記錄同步器的摩擦性能與耐磨損性能，從而對同步器的性能作出評價(jià)，其中連續測試流程如圖2所示。

2 測試系統設計

整個(gè)測試系統的核心是測控部分，首先要求實(shí)時(shí)監控系統的運行狀況，以確保系統運行的安全可靠；同時(shí)在測試過(guò)程中，要求實(shí)時(shí)采集采集位移、轉速、同步扭矩、軸向力、潤滑油油溫和流速等一系列信號數據，通過(guò)處理采集到的信號數據及由此繪出的特性曲線(xiàn)，分析評價(jià)被測變速器同步器的相關(guān)性能，其測控系統原理框圖如圖3所示。

測控系統由PLC、計算機、各種傳感器、信號測試調理卡、驅動(dòng)與控制電機等組成。測試系統由計算機和PIC共同控制，計算機作為上位機具有良好的人機交互功能，負責對整個(gè)測控系統進(jìn)行監控，向PLC發(fā)送指令及數據，實(shí)現對現場(chǎng)設備的控制，并通過(guò)數據分析軟件對采集到的測試數據進(jìn)行進(jìn)一步的處理，從而測試同步器的性能指標；因為PLC具有操作方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，能很好地滿(mǎn)足測試系統控制的要求，所以采用PLC來(lái)采集現場(chǎng)信號和輸出控制信號；負責直接控制與監控現場(chǎng)設備，包括換擋機械手的運動(dòng)控制、電機速度的調節、變速器油溫控制等；傳感器負責采集現場(chǎng)的信號，經(jīng)信號測試調理卡轉換成模擬量傳送給PLC和計算機。需要指出的是：當測試開(kāi)始之前，必須對變速器各個(gè)擋位位置進(jìn)行預先設定，將各個(gè)擋位對應的選擋位置傳感器和掛擋位置傳感器數據存儲于PLC的存儲區，同時(shí)將機械手的控制參數如各個(gè)擋位的掛擋力、掛擋速度、擋位位置補償存儲于PLC的存儲區，在測試過(guò)程中，通過(guò)對這些數據的快速查詢(xún)而準確快速的模擬換擋過(guò)程。