汽車(chē)發(fā)動(dòng)機管理模塊測試系統的設計

發(fā)動(dòng)機管理模塊作為汽車(chē)傳動(dòng)力控制的核心部件，其生產(chǎn)質(zhì)量檢測是保證整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程完整的重要步驟。為了模擬發(fā)動(dòng)機特定的實(shí)際工作狀況，需要在同一系統實(shí)現多輸入輸出信號的集成控制和采集。由于輸入輸出信號繁多，使用傳統的儀器很難實(shí)現很好的系統集成和通信。隨著(zhù)測試過(guò)程的日趨復雜化和生產(chǎn)過(guò)程越來(lái)越高的自動(dòng)化要求，設計開(kāi)發(fā)一個(gè)界面友好簡(jiǎn)單、性能穩定、高度集成化和自動(dòng)化的測試系統的需求也日漸迫切。

本文介紹了基于PXI總線(xiàn)及其部件的硬件平臺，配以用LabVIEW開(kāi)發(fā)的軟件控制系統，設計的一套高度集成、穩定可靠的自動(dòng)化測試系統。該測試系統由PXI測試儀、配線(xiàn)板、信號調理及通信板、電源、負載箱和測試夾具組成。測試時(shí)操作人員將模塊放入夾具，掃描條碼后開(kāi)始自動(dòng)測試。根據不同的車(chē)型編寫(xiě)配置文件，完成對康佳AE06 ECM模塊生產(chǎn)質(zhì)量的全面判定并生成可追溯性數據庫記錄。該測試系統解決了ECM模塊在生產(chǎn)線(xiàn)上全自動(dòng)快速測試的難題，突破了手動(dòng)測試的局限，并避免了人工判定的不可靠性。

系統硬件設計

此臺測試儀為生產(chǎn)線(xiàn)設計，分別在不同的工位配合不同的夾具使用，其架構如圖1所示。

圖1  測試原理示意圖

1 總體架構

由于業(yè)界主導的PXI架構采用PC技術(shù)，保持了PCI總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，NI公司的PXI平臺堅固耐用。因此，在本系統中，選用了基于PXI總線(xiàn)結構的虛擬儀器系統，其中PXI系統由嵌入式PXI控制器PXI8196和PXI機箱組成，起到控制中心的重要作用。

2 模擬量輸入部分

使用M系列NI PXI-6251數據采集板卡的一個(gè)模擬輸出通道模擬8個(gè)車(chē)載傳感器（此模塊為KONKA AE06 0III系統）狀態(tài)，對 ECM 模塊 A/D 部分的懸空、對地短路、高電平和中電平進(jìn)行測試。將模擬輸出值與ECM通過(guò)K-Line通信值比較，如誤差在標定的許可范圍內，則判定此部分電路質(zhì)量合格。測試結果存入數據庫，以文字方式顯示在屏幕上，方便操作人員識別；同時(shí)，在后臺顯示測量數據，方便現場(chǎng)工程師調閱。

3 開(kāi)關(guān)量輸入部分

使用NI PXI-6528工業(yè)數字I/O板卡模擬0/12V開(kāi)關(guān)信號，用輸入值與ECM通信后的讀取值判定模塊硬件功能是否符合質(zhì)量要求。PXI-6528的各通道間隔離特性完全可以承受高頻干擾和尖峰高電壓的沖擊，避免了因設備或人為誤動(dòng)作造成的不必要的損失。

4 頻率輸入部分

使用M系列NI PXI-6251數據采集板卡的另一個(gè)模擬輸出通道模擬不同轉速下的發(fā)動(dòng)機曲軸（60-2齒）轉速信號，測量ECM模塊轉速調理電路是否正常工作。

5 開(kāi)關(guān)量輸出部分

為確保該部分驅動(dòng)IC具有足夠的驅動(dòng)能力，使用NI PXI-6251板卡的8個(gè)AI通道測量驅動(dòng)IC內MOSFET鉗位與導通電壓。

6 PWM量輸出部分

這部分的8個(gè)輸出量為模塊重要輸出信號，方便驅動(dòng)點(diǎn)火線(xiàn)圈、噴油器和怠速空氣調整馬達。對于怠速馬達IAC，使用負載箱的步進(jìn)馬達，測量線(xiàn)圈驅動(dòng)電流是否達到要求。對于點(diǎn)火和噴油共6個(gè)感性負載，噴油器flyback電壓達70V左右，點(diǎn)火線(xiàn)圈flyback尖峰值電壓高達380V，使用調理電路衰減后用NI PXI-6251的模擬輸入通道進(jìn)行采集測量。

7 通信部分

采用RS232與K-Line兩種方式與ECM測試模塊進(jìn)行通信，在生產(chǎn)測試的時(shí)候可以通過(guò)一個(gè)硬件切換開(kāi)關(guān)任選一種切換方式。通過(guò)正常的問(wèn)答式通信判斷此部分電路是否合格。

軟件設計

本系統使用的是LabVIEW 7.1開(kāi)發(fā)環(huán)境，軟件主要設計思想為建立良好直觀(guān)地交互式人機界面，使整個(gè)測試的操作工作變的簡(jiǎn)單、易行，減少錯誤操作率。為了使操作人員和現場(chǎng)工程師都可以方便快速判定目前的測試狀況，把整個(gè)交互界面分為文字界面與數字界面。測試系統軟件流程如圖2所示。

圖2  測試軟件流程圖

操作人員或工程師輸入相應的ID和密碼認證后，將所測試的產(chǎn)品放置在夾具上，界面上相應的限位指示燈電點(diǎn)亮。配置相應的XML格式的Config文件之后，掃描產(chǎn)品條形碼，即開(kāi)始測試。

開(kāi)始測試時(shí)系統先檢查ECM模塊是否在夾具上放置到位，如未放置好將無(wú)法進(jìn)行下一步測試，系統產(chǎn)生提示。隨后軟件開(kāi)始工廠(chǎng)測試模式步驟。

ECM模塊各個(gè)部分的測試結果顯示在主操作界面上，如圖3所示，以向下滾動(dòng)方式出現在文字檔內，提示目前的測試進(jìn)度。同時(shí)測試燈會(huì )以2Hz的頻率開(kāi)始閃爍提示目前正在進(jìn)行測試。

圖3  軟件主界面

單個(gè)循環(huán)測試速度可以在20s內完成。整個(gè)測試設計為順序步驟測試，但是為使整個(gè)模塊功能測試全部完成，前一步測試結果只存入數據庫，軟件繼續進(jìn)行下一步測試，測試完成后所有模塊測試數據顯示在測試結果界面，如圖4所示，同時(shí)將測試數據與最終質(zhì)量判定結果存入數據庫。

圖4  測試數據顯示界面

存檔數據庫設計項目包括測試時(shí)間、測試人、S/N碼、單項測試數據和測試結果等，每個(gè)產(chǎn)品的測試記錄生成一行記錄，同列數據記錄可以用來(lái)分析此批產(chǎn)品的質(zhì)量穩定性，以方便質(zhì)量控制工程師做出進(jìn)一步的零部件質(zhì)量管控。

測試完成后，使所測試的產(chǎn)品退出工廠(chǎng)測試模式，在FQC工位的測試儀器將清除模塊故障碼。軟件斷開(kāi)點(diǎn)火鑰匙，停止發(fā)動(dòng)機，控制繼電器切斷ECM模塊電源供應，這樣就完成了一個(gè)發(fā)動(dòng)機管理系統模塊在汽車(chē)上的停機步驟。

結論

本系統是為國內第一款完全自主研發(fā)的發(fā)動(dòng)機管理系統而設計開(kāi)發(fā)的。盡管應用于存在著(zhù)大量線(xiàn)束并伴有高壓電磁干擾的環(huán)境中，整個(gè)測試系統的質(zhì)量缺陷誤報率和漏報率都很低。

基于PXI總線(xiàn)的虛擬儀器系統以及功能強大的硬件及其硬件驅動(dòng)庫，配以L(fǎng)abVIEW所提供的簡(jiǎn)便的編程環(huán)境、強大的數據顯示、數據存儲和數據處理能力，整個(gè)測試系統從系統硬件設計調試，到軟件設計調試、驗收的開(kāi)發(fā)周期大大縮短，提高了系統測試的效率和生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)能。