汽车起动机空载性能测试系统设计

史文

摘要：汽车起动机是汽车起动系统的关键零件，是衡量汽车整体性能的重要指标，其性能的可靠性和稳定性直接决定汽车能否正常起动。本文主要介绍了汽车起动机空载性能测试系统。首先，在分析起动机空载性能测试系统软件功能需求的基础上，采用模块化编程思想将系统划分为几大功能模块，并通过数据的相互关系将各个模块综合联系起来;然后，通过对空载测试工艺流程分析，完成PLC控制程序的编写与调试。

关键词：汽车起动机;PLC;空载测试

中图分类号：TP274

文献标识码：A

文章编号：1672 - 9129（2018）12 - 0127 - 01

汽车起动机空载性能测试系统作为空载工位的核心，控制着起动机空载性能测试的整个流程。它既对提高起动机自动装配和测试生产线效率起着至关重要的作用，又为起动机自动装配和测试生产线综合管理系统设计打下了坚实的基础。

为实现起动机空载性能全自动化测试，需要考虑以下几个方面的问题：

（1）必须能够实现对起动机自动接线和夹紧功能。为能够对起动机性能进行测试，需要为此提供一个稳定的电压，并且在测试过程中起动机具有较高的转速，考虑测试的安全，系统必须能够将起动机可靠地夹紧。

（2）该系统采用流水线方式，所以在该工位的生产节拍和上、下料方式必须实现简单方便且易于控制。

（3）不同的测试项目有不同的测试条件，故测试系统必须能够按照起动机设置的测试顺序和测试项目，进行平稳的切换。

（4）系统必须保证自动化测试过程安全可靠，并提供良好的故障诊断技术和安全保护措施。

1 汽车起动機的工作原理

汽车起动机主要由控制装置、传动机构和动力机构——直流电动机三大部分组成。起动机主要用三个部件来实现整个起动过程。起动机电路的通断由控制装置电磁开关来控制;传动机构驱动齿轮与飞轮齿圈啮合，同时能够在发动机起动后自动脱开;直流电动机则是将蓄电池的电能转化为起动机的动能驱动飞轮产生机械运动。其中，直流电动机是起动机内部的主要部件，它完成以安培定律为基础的能量的转化过程，即通电导体在磁场中受力的作用。

起动机具体起动过程：点火开关闭合，吸引线圈和保持线圈通过电流后，产生磁场，将铁芯吸入，带动单向啮合器沿电枢轴螺旋齿槽后移，使起动机齿轮和飞轮啮合。当起动机齿轮和飞轮完全啮合时，电磁开关闭合，直流电动机回路接通，同时吸引线圈短路，通过保持线圈使直流电动机处于供电状态，此时电动机开始旋转，经啮合器带动发动机启动。 2空载测试流程 为了让工作人员操作方便，且实现全自动测试，空载测试系统采用九个气缸控制空载测试工位起动机的自动上料、夹紧、接线及其吸合试验的挡齿前进、空载转速试验的测速机械手前进和间隙检测试验的位移传感器前进等动作。这些气缸的逻辑动作由PLC程序控制，并通过传感器反馈给上位机，共同实现起动机空载性能测试系统的全自动控制方案。

根据控制任务的要求以及在考虑安全、效率、工作可靠性的基础上，系统在所有的气缸中都安装了感应式接近开关，以实现气缸运动的安全互锁，避免事故发生，即只有顶升缸顶到位了，夹紧气缸才能动作;反过来，只有夹紧解除了，顶升缸才能下降。在吸合试验挡齿、空载转速机械手和位移传感器机构中也设置了自动保护装置，即只有在它们均收藏起来的情况下，顶升缸才能动作，以免将传感器等机构打坏。空载性能测试系统工艺流程为：在测试开始之前，必须按下“运行准备”按钮，PLC接收到信号后，扫描输入端口，检测到有工件在空载测试工位后，发出命令。首先让顶升缸上升，到位后夹紧缸动作将工件夹紧固定，然后接线缸前进，将主电源和起动机接通，所有动作完毕后。令测速气缸，挡齿气缸，位移气缸处于原位就绪。接着根据相应的测试项目，上位机发出相应的指令给PLC输入端口，PLC根据端口信号配合测试执行相应的动作，测试完毕后根据产品是否合格，合格则放行进入下一负载工位，不合格则下线搬到不合格产品区。

根据空载性能测试系统的测试工艺流程，下位机PLC程序分为三大部分进行设计，即测试前准备，测试中处理，测试后放行三个部分。

3 程序调试

起动机空载测试子系统调试主要包括以下几个步骤：

（1）首先，对下位机PLC，PCI - 1710板卡硬件进行调试。在硬件调试前，必须先对电路接线进行细致检查，观察各个信号连接是否一一对应，是否有短路和断路的情况，确保各硬件连接准确可靠。硬件检查好后，进行软件的编写并做一些简单的测试程序确定硬件接线的工作情况。

（2）其次是上位机测试软件的运行调试。进入组态王软件界面，点击运行，

查看组态王的信息窗口，检查组态王和欧姆龙PLC是否建立连接。为确保连接正常，需注意以下几个问题：1、硬件连接的COM口必须与所设置的COM口一致;2、通讯参数的设置必须符合欧姆龙硬件规定（9600，7、2、N），且采用Hostlink连接方式。

（3）最后检查组态王和ActiveX控件数据交换是否正常，该步直接影响起动机测试是否能正常进行，主要检查电压、电流、转速、位移等模拟量值是否与组态王动态交换正常，Active控件是否能正常获取组态王中参数设置模块中的相应参数。

参考文献：

[1]王雅琳.起动机性能微机测试系统田.工业控制计算机，2008，（4）：24.

[2]王文林.新型汽车起动机综合测试设备的研制[J].工程设计学报，2013 ，10（4）：183 - 187.

[3]杨亭.汽车起动机性能自动测试系统研究与应用[J].中国仪器仪表，2015，（6）：89.