CN108088677A - 一种汽车变速箱总成下线检测试验台电气控制系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车变速箱总成下线检测试验台电气控制系统，主要完成在正向拖动、反向拖动时控制输入端电机、输出端电机的交替启动，变频控制器控制输入端电机的转速调节，伺服控制系统调控输出端电机转速及扭矩。该车变速箱总成下线检测试验台电气控制系统为试验台实现预期的检测提供了保障，能够模拟汽车的实际工作状况，具有一定的实用价值和推广价值。

Description

一种汽车变速箱总成下线检测试验台电气控制系统

技术领域

本发明涉及一种汽车变速箱总成下线检测试验台电气控制系统，适用于机械领域。

背景技术

作为汽车传动系统核心部件之一的汽车变速箱，其质量优劣直接影响到整车性能二对于结构复杂的汽车变速箱，传统的诊断主要由技术工人凭经验操作，通常是先听噪声和异响，再操纵变速箱拉杆检测手动换挡性能；其次是观察各挡位运转是否平稳和进行外观检查。这样的诊断一方面检测效率低，耗费工时；另一方面由于工人操作技能参差不齐，不能保证正确有效地检测。为适应大规模生产的需求，汽车变速箱组装完成后下线时，必须经由专用试验台进行准确高效检测。

汽车行驶的情况复杂，根据不同的道路状况和不同的荷载，需要随时调整变速箱所传递的扭矩和转速。因此要使汽车变速箱总成下线检测设备对变速箱进行有效的检测，应该能够模拟汽车行驶时的各挡扭矩和转速。

发明内容

本发明提出了一种汽车变速箱总成下线检测试验台电气控制系统，主要完成在正向拖动、反向拖动时控制输入端电机、输出端电机的交替启动，变频控制器控制输入端电机的转速调节，伺服控制系统调控输出端电机转速及扭矩。

本发明所采用的技术方案是：

所述试验台电气控制系统主要由触摸式液晶工控机、控制器、可编程控制器、传感器和相对应的仪表以及转换器5部分组成。

所述触摸式液晶工控机包括电源、CPU卡、显卡、标准键盘、LCD触摸屏、软驱硬盘和4串口(RS232C)卡等。

所述控制器包括安川变频控制器和北科伺服控制器，两者都有RS422串口和开关量端子，安川变频控制器连接输入电机，北科伺服控制器与输出电机和编码器连接。

所述转换器包括两个RS232C/RS422/485转换器二由于控制器采用RS422串口通讯协议，仪表采用RS485串口通讯协议，故本控制系统采用了两个RS232/RS422/485转换器和一个4串口(RS232C)卡(在第一部分)，实现了控制器和工控机、仪表与工控机之间的通讯。

本发明的有益效果是：该车变速箱总成下线检测试验台电气控制系统为试验台实现预期的检测提供了保障，能够模拟汽车的实际工作状况，具有一定的实用价值和推广价值。

附图说明

图1是本发明的试验台电气控制系统结构图。

图2是本发明的试验台中变频器和伺服控制器的接线主回路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，由上述试验台的工作过程可知，电气控制系统控制输入端电机和输出端电机交替动力切换，是为了实现模拟汽车的行驶工作状况。其中输入端选用间接变频控制器实现输入端电机的转速调节，设计伺服控制系统调控在不同挡位时输出端电机的转速和扭矩，扭矩和转速的数值都由PLC设定。工控机实时控制伺服控制器、变频控制器、PLC和各个仪表之间的实时数据通讯和输出试验台各项技术指标的数据报表。试验台中设计安装各种传感器和仪表，对试验台的各项技术指标实时跟踪并实时显示。

试验台电气控制系统主要由5部分组成，各部分的组成和功能如下。

触摸式液晶工控机包括：电源、CPU卡、显卡、标准键盘、LCD触摸屏、软驱硬盘和4串口(RS232C)卡等C其中电源、CPU卡、显卡、标准键盘、软驱硬盘和LCD触摸屏用于参数设定和数据显示等；4串口(RS232C)卡用于控制器(伺服控制器、变频控制器)和仪表与工控机之可的通讯。

控制器包括安川变频控制器和北科伺服控制器，两者都有RS422串口和开关量端子，安川变频控制器连接输入电机，北科伺服控制器与输出电机和编码器连接。工作过程中，首先通过S7-200PL创在第3部分)输出开关量对变频速度、伺服速度和伺服力矩进行控制。其中伺服控制器通过编码器对速度进行闭环控制，而根据要求变频控制器采用开环控制。

可编程控制器-S7-200 PLC，在图中的左端编程口通过RS232/RS485电缆与研祥IPC上RS232C连接，右端输出的开关量用于控制操纵面板，上端输出的开关量用于控制电磁阀和继电器，下端输出开关量送入安川变频控制器、北科伺服控制器的开关量端子。其中PLC通过编程电缆RS232/RS485实现与工控机串口的通讯。

传感器和相对应的仪表，图中从上向下依次为油温显示仪表及温度传感器、注油流量仪表及流量传感器、噪声显示仪表及噪声传感器、扭矩显示仪表及扭矩传感器、输入轴转速仪表及磁性传感器、输出轴转速仪表及磁性传感器。工作过程中通过温度、流量、噪声、扭矩和转速传感器实时检测各个参量，再通过与前述各参量相对应的仪表处理各传感器的输出信号，进行数据显示和错误报警提示，以此实现对温度、流量、噪声、扭矩和转速的实时监控。

转换器包括两个RS232C/ RS422/485转换器，由于控制器采用RS422串口通讯协议，仪表采用RS485串口通讯协议，故本控制系统采用了两个RS232/RS422/485转换器和一个4串口(RS232C)卡(在第一部分)，实现了控制器和工控机、仪表与工控机之间的通讯。

最终实现PLC、伺服控制器、变频控制器以及仪表与工控机之间的实时通信，通过MCGS组态软件实现了操作中试验台动作过程的动画效果表现、错误报警提示等其他功能。

如图2，该系统选用异步电动机作为输入端电机。异步电动机理想的调速方案是变频调速，既能保证它高效运行在宽广的调速范围内，又能使电动机的启动特性良好。本方案中选用GSA4037型、最大适用电机容量37kW的间接变频控制器。设计变频控制器接线端子有：正转指令XT4-1、反转指令XT4-2、点动指令XT4-3，多段速1 XT4-4、多段速2 XT4-5、多段速3 XT4-6、多功能1XT4-7、多功能2XT4-8、输人公共端XT4-9、输入公共端XT4-10、输入公共端XT4-11、多功能XT4-12、多功能XT4-13、变频故障XT4-14、变频故障XT4-15。

试验台在正向拖动状态工作时，输入端电机模拟了汽车的发动机，此时输出端电机按设定扭矩进行加载，显然输出端电机变成了发电机-试验台电气控制系统设计要求中提出.加载时输出端电机产生的多余电能要在系统内回收利用，以节约能源。用滤波电路连接伺服控制系统(控制输出端电机)和变频控制器(控制输入端电机)，可使发电机发出的电反馈回输入端电机，作为输入端电机的部分驱动力，使得电能在系统内得以回收利用若尚有剩余电能，在线路中连接大阻值的电阻来消耗此加载方案是一种新型的设计，较传统加载方案有所突破。

本设计采用伺服控制系统控制输出端电机的转速和加载扭矩伺服控制系统中：有用来检测速度、扭矩的输入信号和系统输出信号的检测装置，有信号转换电路、信号放大装置和执行机构，执行机构和信号放大装置用补偿装置实现闭环控制，作为系统良好工作性能的保障，同时实现系统内各部件之间的有效组配。还有相应的电源装置、控制设备、保护装置和其它一些辅助设备。本方案选用BKSC-4037型伺服控制器，适配电机37kW。设计伺服控制器接线端子有：运行指令XT3-1、停止指令XT3-2、正点指令XT3-3、反点指令XT3-4、多段速1 XT3-5、多段速2 XT3-6、多段速3XT3-7、力矩控制1 XT3-8、力矩控制2 XT3-9、力矩控制3XT3-10、零速力矩XT3-11、力矩回零XT3-12、输入公共端XT3-13、伺服故障XT3-14、伺服故障XT3-15。

Claims (4)

1.一种汽车变速箱总成下线检测试验台电气控制系统，其特征是：所述试验台电气控制系统主要由触摸式液晶工控机、控制器、可编程控制器、传感器和相对应的仪表以及转换器5部分组成。

2.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱总成下线检测试验台电气控制系统，其特征是：所述触摸式液晶工控机包括电源、CPU卡、显卡、标准键盘、LCD触摸屏、软驱硬盘和4串口(RS232C)卡等。

3.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱总成下线检测试验台电气控制系统，其特征是：所述控制器包括安川变频控制器和北科伺服控制器，两者都有RS422串口和开关量端子，安川变频控制器连接输入电机，北科伺服控制器与输出电机和编码器连接。

4.根据权利要求1所述的一种汽车变速箱总成下线检测试验台电气控制系统，其特征是：所述转换器包括两个RS232C/RS422/485转换器二由于控制器采用RS422串口通讯协议，仪表采用RS485串口通讯协议，故本控制系统采用了两个RS232/RS422/485转换器和一个4串口(RS232C)卡(在第一部分)，实现了控制器和工控机、仪表与工控机之间的通讯。