如何使用LABVIEW和交流伺服電機解決車輛換擋桿系統(tǒng)的失效問題

　　挑戰(zhàn)： 車輛換擋桿耐久試驗要求車輛換擋桿在指定負載條件，以一定速度在兩個確定工作位置間運行大量次數(shù)（如40萬次），并對運行中的速度、次數(shù)等參數(shù)監(jiān)控，并希望預留對系統(tǒng)電流及電壓等參數(shù)的監(jiān)控擴展能力。常見的基于PLC的耐久試驗臺設(shè)計方案顯然不能滿足運行過程中的速度、次數(shù)、電流及電壓的監(jiān)控及可擴展能力的要求?；?a href='http://www.ttokpm.com/v/tag/785/' target='_blank' class='arckwlink_none'>LABVIEW和交流伺服電機的試驗系統(tǒng)采用閉環(huán)控制策略，通過系統(tǒng)位置信號的采集，確定電機運行方向與速度的改變，并對過程中的電壓電流等監(jiān)控，為系統(tǒng)試驗的智能監(jiān)控和分析提供科學依據(jù)。

　　解決方案： 基于NI USB-6251的模擬量采集模塊，利用LABVIEW的DAQ助手的Express技術(shù)，實時采集光電開關(guān)信號，并輸入到基于 LABVIEW的開發(fā)系統(tǒng)中進行采集、比較及分析，通過基于Modbus協(xié)議二次開發(fā)的程序控制交流伺服電機以指定的速度和方向運動，并到達指定位置后及時返向運動及記數(shù)，其中針對實際運行中出現(xiàn)的系統(tǒng)失效問題，增加的極限位置反轉(zhuǎn)保護方案也是本系統(tǒng)的一個創(chuàng)新。

　　1 引言

　　車輛各系統(tǒng)及零部件的疲勞耐久性能是評價汽車質(zhì)量的重要指標。因此開發(fā)通用的耐久試驗裝置對各零部件進行測試是車輛開發(fā)過程中的極為重要的工作。本文以某款車型的換擋桿耐久試驗臺的搭建為例，系統(tǒng)說明了光電開關(guān)作用原理、開關(guān)觸發(fā)信號采集、LABVIEW編制控制程序及通過LABVIEW的Modbus協(xié)議控制伺服電機技術(shù)等關(guān)鍵問題，并針對實際中可能出現(xiàn)的問題增加了優(yōu)化程序—極限位置反轉(zhuǎn)保護方案，避免了試驗臺運行中可能出現(xiàn)的錯誤。

　　2 系統(tǒng)開發(fā)背景

　　車輛的換擋桿試驗臺用來考核換擋系統(tǒng)的耐久性能的專用設(shè)備，也是車輛零部件試驗中重要的試驗之一。如某款車型試驗要求如下：換擋桿經(jīng)40萬次試驗后，換擋桿各零部件無破裂，操作靈活且無卡滯現(xiàn)象；換擋桿力載荷60N，頻率要求0.5Hz。其中運行次數(shù)、換擋力載荷及運行頻率均要求實時可變。圖 1為最終搭建的換擋桿耐久試驗臺。其中重塊作為負載，伺服電 機帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，通過與轉(zhuǎn)盤連接的拉桿機構(gòu)實現(xiàn)換擋桿動作，換擋桿的兩個極限位置分別通過兩個鐵片和一個光點開關(guān)確定，并傳輸?shù)経SB-6251中，由于伺服電機與轉(zhuǎn)盤的傳動比為10，則電機轉(zhuǎn)速設(shè)定為33rpm，滿足試驗要求。