基于LabVIEW的AMT下线检测试验系统

张志伟，李建锋

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710077）

基于LabVIEW的AMT下线检测试验系统

张志伟，李建锋

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710077）

设计开发了基于LabVIEW的AMT下线检测试验系统。实现了由LabVIEW和USBCAN组成的上位机系统，通过CAN总线对AMT和试验台架的控制，并实时监测AMT和试验台的运行状况。试验表明该系统工作稳定，为重型AMT批量生产提供了一个操作简单、实用的平台。

LabVIEW；AMT；下线检测；CAN总线

LabVIEW是由美国国家仪器公司（NATIONAL INSTUMENTS,简称NI）提供的虚拟仪器开发平台，是计算机处理分析系统软件之一。LabVIEW尽可能利用了工程师所熟悉的术语、图标和概念，当使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图。因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，生动有趣，同时可大大提高工作效率。电控机械式自动变速器AMT(Automated Mechanical Transmission)，是在原固定轴式机械变速器的基础上加装电控系统和执行机构，通过对发动机喷油、离合器、变速箱的控制，实现起步、选换挡的自动化。AMT既可自动变速，又具有机械变速器效率高、成本低、结构简单、容易制造的优点。在几种自动变速器中，其性价比最高，因此在中低挡轿车、城市客车、军用车辆、载货车等方面应用前景较为广阔。近年来中国市场对AMT的需求量逐步增大。AMT的下线检测是批量供货保证系统质量很重要的一环。本文利用LabVIEW系统直观友好的人机交互界面，强大的编程能力，结合TCU开发了AMT的下线检测系统。

1 系统结构

下线检测系统整体结构如图1所示。系统由上位机和下位机系统组成。其中上位机系统包括PC机和ZLG-USBCAN。下位机系统包括TCU和试验台控制系统。上下位机通过CAN总线实现通讯。

CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，具有以下特点：

1）采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作；

2）数据采用短帧格式，每帧最多包含8个字数的数据，保证了数据的实时性；

3）采用非破坏性总线仲裁技术，网络中的各节点根据总线访问优先权采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据；

4）采用了CRC检验并提供错误处理功能，保证了数据通讯的可靠性；

5）直线通讯距离可达10 m，最高通讯速率可达1Mb·s-1，节点数可达110个；

6）节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能。

CAN总线的这些特点使其在工业控制和测试等方面有很好的应用。其中它在汽车领域上的应用是最广泛的。在AMT下线检测测试系统中，CAN总线完全满足测试系统的需要，同时TCU采用的也是CAN总线通讯，因此CAN总线是本测试系统通讯的最佳选择。笔者采用周立功的USBCAN来进行上位机和下位机之间的数据交换。USBCAN通过USB和上位机中的LabVIEW系统实现数据交换。

TCU系统结构如图2所示。TCU采集离合器位置、选挡位置、换挡位置、副箱换挡位置、输入轴转速和输出轴转速等信号进行逻辑运算，然后对离合器电磁阀组、选挡电磁阀组、换挡电磁阀组和制动器等驱动机构进行控制来实现换挡。在AMT下线测试中，TCU通过CAN总线接收来自LabVIEW上位机系统的换挡指令进行换挡，并将AMT的状态和测试结果实时通过CAN反馈给上位机。

试验台控制系统结构如图3所示。它采集相关信号，并对电机系统、泵油系统、供气系统和夹紧机构等进行控制。同时也接受来自上位机的CAN命令控制，并与其交换数据。

2 系统实现

2.1 CAN通讯实现

LabVIEW测试系统的CAN通讯是基于周立功USBCAN实现的。周立功USBCAN专门提供了应用程序接口Virtual CAN Interface(VCI)函数库。库里的函数从ControlCAN.dll中导出，LabVIEW中可直接使用这些库函数。VCI函数的使用流程如图4所示。

使用VCI函数库需要定义簇和调用VCI函数。簇就是一个由若干不同的数据类型的成员组成的集合体。参照图 5在 LabVIEW8.6中创建VCI_INIT_CONFIG结构。其余簇的定义可参照VCI_INIT_CONFIG定义。

参照图6在LabVIEW8.6中调用VCI_InitCAN函数。其余函数的调用可参照VCI_InitCAN调用。

CAN通讯模块的部分程序框图如图7所示。该模块共使用3个While循环。第1个循环用于打开CAN设备，如果设备打开，则停止该循环。其余2个循环分别实现CAN报文的接受和发送。这3个循环是并行运行的。

2.2 试验台控制

LabVIEW通过CAN命令序列完成对试验台架和AMT的控制，同时接受由试验台控制器和TCU反馈回来的状态及故障信息。通讯的速率定为250 kb·s-1。

源地址分配见表1。CAN报文定义见表2。

表1 源地址

限于篇幅，下面只介绍换挡命令序列指令。

1～5字节定义参照表3中字节0的定义。这样0～5字节就可定义12挡变速箱的换挡命令。1个字节的每2位表示1个挡位，每2个挡位之间有1个空挡，以便随时设置变速器挂入换入空挡。如果不打算换入该挡位，只需将该值置为“00”即可。

表3 换挡命令序列字节0定义

6字节保留。7字节定义为命令序列说明，具体见表4。第0，1位表示需要循环的次数。01～11表示可循环执行1～3次，00表示不执行。第2，3位表示换挡序列的执行方式。

表4 换挡命令序列字节7定义

操作人员编写换挡序列命令，发送给TCU。 TCU将检查该命令序列并进行确认，确认完之后，将返回一个信息，表示命令序列可以执行。这时操作人员可点击确认按钮。TCU开始执行该命令序列。试验过程中，TCU将会把测试进程按照约定发送给上位机。如TCU发现故障，也会把故障码发送给上位机，上位机进行显示。上位机可以控制启动和停止试验台，同时试验台会把试验台的状态和故障信息发送给上位机。

2.3 界面显示

基于LabVIEW的AMT下线测试界面如图8所示，主要分为5个部分，分别是AMT状态、试验状态、故障码显示和查询、转速监测和操作面板。

AMT状态界面，显示变速器的状态。试验状态界面，显示下线测试状态。如有故障，故障指示灯会红灯显示。如设备灯显示为绿色，表示设备运转正常，开始和结束灯为绿色时，分别表示下线测试已经正常开始和结束。当AMT系统、试验台及上位机出现故障时，会有红灯闪烁，并显示相关故障码。这时，操作者只需在故障码查询框中输入故障码，并点击确定，系统就会在下方的条框中显示该故障码的相关信息和维修建议。转速监测界面直观地告诉操作者变速器输入轴和输出轴转速。

操作者可通过操作面板中完成AMT下线测试。操作者先选择变速器状态，再输入变速器编号，此时可开启试验台，当试验状态监测界面中的设备指示灯为绿色的时候，就可以选择换挡序列，然后点击发送按钮，这时如果故障指示灯没有变为红色，表示所设定换挡序列正常。点击确认按钮，这时变速器开始测试。当测试结束的时候，操作者可以点击保存数据按钮，数据就会按照既定格式保存在Excel表格中，以便于查询该AMT的出厂状态。

3 试验

测试流程如图9所示。

该下线检测系统在公司的12挡AMT的下线检测中进行了测试并应用。

操作人员选择变速器类型为12JZSD160，并输入变速器的出场编号。设定了从1挡依次挂入12挡的换挡，最后回空挡的挂挡序列。

变速器顺利通过测试。试验过程界面见图10。

为了验证测试系统的故障检测功能，操作者先后断开了输入轴转速传感器和换挡电磁阀线束。测试系统均正确显示故障码。随后操作者在故障码查询栏中，输入了故障码，并查询，测试系统给出了该故障码的故障信息和维修建议，如图11所示。按照测试系统建议，操作者可顺利找到故障并排除。

4 结论

1）LabVIEW有着简洁的图形化编程和快速的界面实现等优点。在测试台架的应用程序开发时周期短、成本低；

2）在上位机利用LabVIEW编程，通过USBCAN，设计开发了重型AMT的下线测试系统；

3）上位机软件设计采用模块化设计思想，易于修改、扩展和移植；

4）通过大量的试验和实际使用，该系统工作稳定，为重型AMT批量生产提供了一个操作简单，但实用的平台。

［1］LabVIEW User Manual［Z］.National Instruments Corporation，2007.

［2］杨乐平，李海涛，杨磊.LabVIEW程序设计与应用［M］.2版.北京：电子工业出版社，2005.

［3］王玮钊，李占贤，张进，李宗.LabVIEW的汽车变速器换挡性能测试系统［J］.现代制造工程，2009（2）：137-139.

［4］张洪坤，李文君，秦贵和.CAN总线在电控机械式自动变速系统中的应用研究［J］.计算机工程与应用，2003（31）：208-210.

［5］在LabVIEW下使用ZLGCAN接口函数库［Z］.广州：广州周立功单片机发展有限公司，2005.

Test System of AMT End-of-line Based on LabVIEW

Zhang Zhiwei，Li Jianfeng
（Shaanxi Fast Gear Co.,Ltd.,Xi’an 710077,China）

The test system of AMT end-of-line based on LabVIEW was developed，which was made of LabVIEW system and USBCAN.AMT and test bench were controlled by CAN signals from test system.The running conditions of AMT and test bench were monitored by LabVIEW system during test.The experimental results show the test system works well and provides a useful platform for AMT volume production.

LabVIEW;AMT;end-of-line;CAN bus

U463.212+.31.07

A

1008-5483（2011）03-0034-05

2011-06-22

张志伟（1978-），男，山西保德人，硕士，主要从事汽车传动系统控制的研究。