利用XY图表功能绘制汽车变速器试验台的试验曲线

许　静，卢　婷，李　松，程　金，白明磊XU Jing，　LU Ting，　LI Song，　CHENG Jin，　BAI Ming-lei（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

利用XY图表功能绘制汽车变速器试验台的试验曲线

许静，卢婷，李松，程金，白明磊
XU Jing，LU Ting，LI Song，CHENG Jin，BAI Ming-lei
（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

介绍了如何利用GE组态软件Proficy iFIXLE开发上位机监控画面，监控设备运行状态。重点描述了利用XY图表功能绘制实时转速扭矩曲线，工程效果响应速度高，采样准确，界面友好，为类似项目中如何绘制XY曲线图提供了一种解决方法。

组态软件Proficy iFIXLE；XY曲线；汽车变速器试验台

0　引言

汽车变速器试验台是汽车变速器出厂检测设备，变速器出厂需按照预定的试验参数进行出厂测试。试验曲线的良好展示是能否检测变速器质量好坏的重要保障，因此试验曲线展示效果是判断试验台性能的重要参照。系统中利用的PLC中断技术和Proficy iFIXLE具有的数据采集的高速跟随特性解决了PLC的扫描周期与数据库扫描周期不同步、容易出现曲线峰值点丢失及Y轴位置不准确的难题，绘制出了理想的曲线。

1　系统介绍

汽车变速器试验台是用于检测汽车变速器各档位齿轮啮合状况的设备。变速器包含输入轴和输出轴，汽车上动力系统中，输入轴连接发动机，输出轴连接后桥。汽车变速器试验台利用三台电机模拟汽车运转状态。电机1模拟发动机连接到变速器输入轴，电机2、电机3模拟车轮连接变速器输出轴，三台电机的编码器反馈回电机转速，输入轴与电机之间装有离合器和扭矩仪。离合器用于换挡时将电机1和变速器输入轴分离。扭矩仪用于测量加载扭矩，输入轴侧安装测速开关，实时监测变速器输入轴转速。三电机按照预置试验参数运行，运行过程中测试齿轮有无异响来判断变速器是否合格。

2　硬件配置

系统硬件结构图如图2所示。系统包括三个组成部分：PLC控制单元、电机驱动单元和上位监控单元。

图1　变速器试验台原理图

图2　系统结构图

PLC控制单元用于完成设备动作及对电机驱动单元的控制，电机驱动单元用于控制电机运转，上位监控单元的工控机按照Proficy iFIXLE组态软件，用于显示设备工作状态及机型和试验参数的显示和设置，实现柔性化设计。

图3　试验参数设置画面

3　软件设计

系统选用工控机配组态软件实现人机界面。人机界面含有输入输出点监控、实时数据显示、参数设置、程序选择以及试验曲线的监测显示。

3.1试验参数预置

将试验参数输入到参数设置画面中：

组态软件通过通讯协议与PLC通讯，PLC依据预置的试验数据控制驱动系统完成每档试验过程。

档位测试过程为：一档升速/一档降速/二档升速/二档降速/三档升速/三档降速/四档升速/四档降速/五档升速/五档降速/六档升速/六档降速/倒档升速/倒档降速。

3.2绘制试验曲线

试验曲线的显示直观准确地反映了设备的性能。试验曲线为时间-输入轴力矩/输入轴转速/输出轴转速曲线。试验曲线X轴为时间，即一档测试开始到倒档测试结束时间。Y轴为力、速度值。由于采样时间短，PLC的扫描周期与数据库扫描周期不同步会出现曲线峰值点丢失，Y轴位置不准确。系统中利用的PLC中断和Proficy iFIXLE数据采集的跟随解决了这个问题，绘制出了理性的曲线。

3.3数据采集

系统中将X轴考虑成一个相对时间。PLC中建立一个变量X_axis，采用中断模式100ms中断一次并将X_ axis变量加1，代表时间增加100ms，同时PLC中的力和速度等变量值更新一次。所有档位执行结束后变量X_ axis清0，曲线坐标回原点。

Proficy iFIXLE数据库管理中增加模拟量输入点，建立X_axis，inputspeed，inputtorque，LF_speed.RT_ speed等变量的数据。数据定义中扫描设置选择例外处理：扫描时间为E。这个设置是绘制曲线的关键。它的扫描方式是跟随PLC变量数值发生变化而变化。在PLC中由中断产生的数字输出数据将不受程序扫描周期影响，否则不能绘制出准确的曲线。

图4　数据库变量设置

3.4曲线绘制

建立新画面，选择XY图，定义曲线的数据源：X轴为时间X_axis变量，Y轴分别为扭矩、转速等变量，如图5所示。

XY曲线是由若干个XY坐标的点连成的曲线。软件默认绘制成点阵图，绘制样式改成线后，软件将会将每一个XY点坐标连成线。

画面运行后曲线开始绘制，但要实现试验开始时启动曲线，试验结束时停止，第二台变速器开始试验时清屏，重新绘制，还需编制一小段脚本来实现。XY图表功能下，每条曲线可以绘制5000个像素点，超出后前面的像素点自动清除。利用这个特性。试验开始时触发事件1将曲线像素点定义为5000个。X_axis变量从0开始加1，试验结束时停止增加，曲线绘制结束。开始第二台试验前执行事件2，达到清屏效果。

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

图5　曲线参数设制

图6　试验曲线重叠显示

图6、图7为试验中录制的100秒的一档-倒档试验曲线，图6为各数据重叠显示，图7为多轴显示。将鼠标点到曲线上弹出当前点的日期时间和数值窗口，利用此功能可以查询每个坐标点的数据。

图7　试验曲线多轴显示

图8　坐标点数据查询

4　结束语

本文介绍了利用Proficy iFIXLE组态软件的XY图表功能绘制变速器试验台试验曲线的实例。系统运行稳定，曲线画面响应速度高，采样准确，界面友好，为绘制曲线图形提供了一种简单的解决方法。

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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

许静（1973 -），女，辽宁沈阳人，本科，主要从事汽车制造装备的设计研究工作。