利用XY圖表功能繪制汽車變速器試驗臺的試驗曲線

許　靜，盧　婷，李　松，程　金，白明磊XU Jing，　LU Ting，　LI Song，　CHENG Jin，　BAI Ming-lei（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

利用XY圖表功能繪制汽車變速器試驗臺的試驗曲線

許靜，盧婷，李松，程金，白明磊
XU Jing，LU Ting，LI Song，CHENG Jin，BAI Ming-lei
（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

介紹了如何利用GE組態軟件Proficy iFIXLE開發上位機監控畫面，監控設備運行狀態。重點描述了利用XY圖表功能繪制實時轉速扭矩曲線，工程效果響應速度高，采樣準確，界面友好，為類似項目中如何繪制XY曲線圖提供了一種解決方法。

組態軟件Proficy iFIXLE；XY曲線；汽車變速器試驗臺

0　引言

汽車變速器試驗臺是汽車變速器出廠檢測設備，變速器出廠需按照預定的試驗參數進行出廠測試。試驗曲線的良好展示是能否檢測變速器質量好壞的重要保障，因此試驗曲線展示效果是判斷試驗臺性能的重要參照。系統中利用的PLC中斷技術和Proficy iFIXLE具有的數據采集的高速跟隨特性解決了PLC的掃描周期與數據庫掃描周期不同步、容易出現曲線峰值點丟失及Y軸位置不準確的難題，繪制出了理想的曲線。

1　系統介紹

汽車變速器試驗臺是用于檢測汽車變速器各檔位齒輪嚙合狀況的設備。變速器包含輸入軸和輸出軸，汽車上動力系統中，輸入軸連接發動機，輸出軸連接后橋。汽車變速器試驗臺利用三臺電機模擬汽車運轉狀態。電機1模擬發動機連接到變速器輸入軸，電機2、電機3模擬車輪連接變速器輸出軸，三臺電機的編碼器反饋回電機轉速，輸入軸與電機之間裝有離合器和扭矩儀。離合器用于換擋時將電機1和變速器輸入軸分離。扭矩儀用于測量加載扭矩，輸入軸側安裝測速開關，實時監測變速器輸入軸轉速。三電機按照預置試驗參數運行，運行過程中測試齒輪有無異響來判斷變速器是否合格。

2　硬件配置

系統硬件結構圖如圖2所示。系統包括三個組成部分：PLC控制單元、電機驅動單元和上位監控單元。

圖1　變速器試驗臺原理圖

圖2　系統結構圖

PLC控制單元用于完成設備動作及對電機驅動單元的控制，電機驅動單元用于控制電機運轉，上位監控單元的工控機按照Proficy iFIXLE組態軟件，用于顯示設備工作狀態及機型和試驗參數的顯示和設置，實現柔性化設計。

圖3　試驗參數設置畫面

3　軟件設計

系統選用工控機配組態軟件實現人機界面。人機界面含有輸入輸出點監控、實時數據顯示、參數設置、程序選擇以及試驗曲線的監測顯示。

3.1試驗參數預置

將試驗參數輸入到參數設置畫面中：

組態軟件通過通訊協議與PLC通訊，PLC依據預置的試驗數據控制驅動系統完成每檔試驗過程。

檔位測試過程為：一檔升速/一檔降速/二檔升速/二檔降速/三檔升速/三檔降速/四檔升速/四檔降速/五檔升速/五檔降速/六檔升速/六檔降速/倒檔升速/倒檔降速。

3.2繪制試驗曲線

試驗曲線的顯示直觀準確地反映了設備的性能。試驗曲線為時間-輸入軸力矩/輸入軸轉速/輸出軸轉速曲線。試驗曲線X軸為時間，即一檔測試開始到倒檔測試結束時間。Y軸為力、速度值。由于采樣時間短，PLC的掃描周期與數據庫掃描周期不同步會出現曲線峰值點丟失，Y軸位置不準確。系統中利用的PLC中斷和Proficy iFIXLE數據采集的跟隨解決了這個問題，繪制出了理性的曲線。

3.3數據采集

系統中將X軸考慮成一個相對時間。PLC中建立一個變量X_axis，采用中斷模式100ms中斷一次并將X_ axis變量加1，代表時間增加100ms，同時PLC中的力和速度等變量值更新一次。所有檔位執行結束后變量X_ axis清0，曲線坐標回原點。

Proficy iFIXLE數據庫管理中增加模擬量輸入點，建立X_axis，inputspeed，inputtorque，LF_speed.RT_ speed等變量的數據。數據定義中掃描設置選擇例外處理：掃描時間為E。這個設置是繪制曲線的關鍵。它的掃描方式是跟隨PLC變量數值發生變化而變化。在PLC中由中斷產生的數字輸出數據將不受程序掃描周期影響，否則不能繪制出準確的曲線。

圖4　數據庫變量設置

3.4曲線繪制

建立新畫面，選擇XY圖，定義曲線的數據源：X軸為時間X_axis變量，Y軸分別為扭矩、轉速等變量，如圖5所示。

XY曲線是由若干個XY坐標的點連成的曲線。軟件默認繪制成點陣圖，繪制樣式改成線后，軟件將會將每一個XY點坐標連成線。

畫面運行后曲線開始繪制，但要實現試驗開始時啟動曲線，試驗結束時停止，第二臺變速器開始試驗時清屏，重新繪制，還需編制一小段腳本來實現。XY圖表功能下，每條曲線可以繪制5000個像素點，超出后前面的像素點自動清除。利用這個特性。試驗開始時觸發事件1將曲線像素點定義為5000個。X_axis變量從0開始加1，試驗結束時停止增加，曲線繪制結束。開始第二臺試驗前執行事件2，達到清屏效果。

事件1：

Private Sub xy_start_OnTrue （）

XYChart2.NumOfPoints = 5000

End Sub

事件2：

Private Sub xy_clear_OnTrue（）

XYChart2.NumOfPoints = 2

End Sub

圖5　曲線參數設制

圖6　試驗曲線重疊顯示

圖6、圖7為試驗中錄制的100秒的一檔-倒檔試驗曲線，圖6為各數據重疊顯示，圖7為多軸顯示。將鼠標點到曲線上彈出當前點的日期時間和數值窗口，利用此功能可以查詢每個坐標點的數據。

圖7　試驗曲線多軸顯示

圖8　坐標點數據查詢

4　結束語

本文介紹了利用Proficy iFIXLE組態軟件的XY圖表功能繪制變速器試驗臺試驗曲線的實例。系統運行穩定，曲線畫面響應速度高，采樣準確，界面友好，為繪制曲線圖形提供了一種簡單的解決方法。

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Drawing gearbox testing curve by developing XY chart function of GEIP Proficy iFIXLE HMI/SCADA software

TP29

B

1009-0134（2016）06-0114-03

2016-04-04

許靜（1973 -），女，遼寧沈陽人，本科，主要從事汽車制造裝備的設計研究工作。