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轿车车身电器功能测试试验台的研究与开发

杨开宇  
【摘要】:质量是企业素质的标志,质量是企业效益的保证,质量是企业进步的体现,总之,产品质量是企业的生命线。而试验设备则是产品质量保证体系的重要物质基础,任何产品在推向市场之前都有必要进行质量检验。 一汽大众公司经过十年左右的发展,正逐步实现关键零部件乃至整车的国产化,而各种国产化零部件在整车装配前必须对其预期功能和可靠性进行测试,只有认定合格后方可进行整车安装。为了满足轿车零部件在国内测试的需要,本文着重进行了轿车车身电器功能测试试验台的研究与开发。 该测试试验台主要用于完成Jetta A2改型轿车车身电器系统的预期功能检测,同时也可以测试该系统器件在室内模拟试验工况下的可靠性。所谓可靠性是指系统或器件在室内模拟试验工况下和规定的时间内能够完成预期功能的概率。这里,模拟试验工况是相对于真实工况而言的。在模拟实验工况下系统主要器件的失效形式及各器件故障次数之间的比率与系统在真实工况下的失效形式及故障数比率基本保持一致。 本测试试验台对车身电器主要检测内容如下:(1)功能检验:对Jetta A2改型集中控制系统的控制功能进行检验,即顶灯控制子系统,玻璃升降器控制子系统和中央锁控制子系统三部分的预期功能是否正常;同时可检测雨刮器旋转角度是否达到要求。并可对上述功能任意可选自动检验。(2)疲劳循环试验:对所涉及的每个相应电器件可单独也可组合进行可靠性(寿命)试验。(3)性能分析:对试验中所得到的数据进行数据处理,得出结论,也为所检测的试验配件改进作进一步理论基础。 测试试验台选择计算机---PLC---执行机构---传感器反馈控制测试方式。该测试试验台微机测控系统采用德国西门子PC670工业控制机为上位机,完成试验操作规程的设定、试验过程中的数据变换、记录、处理及试验报表生成。选用西门子S7-300可编程控制器为下位机,在上位机的管理下完成控制变量的生成和输出,测量信号的采集和传输,下位机完成 WP=78 执行元件的直接控制。执行机构主要采用德国费斯托公司的气动设备控制车门及行李箱盖、日本产步进电机实现组合开关和点火开关的动作。为保证检测的可靠性及检测数据分析,使用了各种相应传感器来完成闭环控制及数据采集。为了模拟Jetta A2轿车在真实工况下的各元器件的功能和可靠性,特将测试工作台建立在一台除去动力系统的Jetta A2轿车上,相应电器件均按实际位置安装,最大程度保证其真实工作条件。整体测控系统的上下位机均放在标准控制柜中,执行机构及检测元件(传感器)安装在工作台内(即轿车相应的部位),加上电源系统和气源供给系统组成完整的Jetta A2轿车车身电器功能测试试验台。 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专门为在工业环境下应用而设计的。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器已经在各个领域得到日益广泛的应用,并取得了较好的效果。德国西门子公司在20世纪90年代初研制出了S7系列PLC,并取得了巨大成功。它包括三种产品,S7-200、S7-300、S7-400。其中S7-300是模块化中小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用。本系统采用S7-300控制各执行元件并完成数据的采集。S7-300可编程序控制器是模块化结构设计,各种单独的模块之间可进行广泛的组合以用于扩展。这样既实现了设计功能又节省了硬件,还保证了系统的扩展能力。 测试试验台的程序编写由组态王软件、Visual Basic语言和STEP 7编写而成,组态王是一个具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。应用组态王可以使工程师把主要精力放在控制对象上,而不是形形色色的通讯协议、复杂的图形处理、枯燥的数字统计。只需要进行填表式操作,即可生成适合的“监控和数据采集系统”。用Visual Basic 语言编写的程序调用组态王程序采集数据形成的数据库,完成各系统的性能分析。STEP 7是用于PLC组态和编程的标准软件包。它包含自动化项目每一阶段所需的功能,对硬件进行组态,编写程序,下载程序到可编程控制器,测试自动化系统,监视操作,诊断硬件等等,是一个功能强大的开发软件。 WP=79 系统的试验内容可区分为两类不同性质的试验。一类是可靠性循环运行试验,另一类是功能检验试验。两类试验交替进行,即第一类试验每循环k次做一次第二类试验。两类试验目的不同,第一类试验的目的在于检测系统在承受工作负荷下的可靠性;第二类试验的目的在于检验系统是否因为疲劳而丧失或部分地丧失了预期功能。软件实现如下四种试验运行工况:(1)试验台调试工况;(2)被测系统性能分析试验工况;(3)被测系统功能检测试验工况;(4)被测系统疲劳试验(循环试验)工况。除上述四种运行类程序,还有定义类程序,包括帮助文件:(1)被测系统结构组成与预期功能说明;(2)试验台硬件结构组成与工作原理说明;(3)试验台微机测控软件结构组成与说明。数据库文件:(1)被测系统结构参数管理文件;(2)被测系统性能分析结果数据文件;(3)被测系统疲劳试验结果数据文件;(4)试验台结构参数,工作


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