.虚拟仪器技术的电子执行器eol.测试系统设计【字数：19524】
涡轮增压器利用发动机气缸排出废气的惯性冲力来推动位于涡轮室内的涡轮，同时涡轮带动与其同轴的叶轮，叶轮将经空气过滤器管道送来的空气压送至气缸，使气缸内的气体压力增大。随着发动机转速的不断增大，发动机气缸废气排出的速度与涡轮转速都在同步增加，此时叶轮就会将更多的空气压缩进入气缸。随着空气的压力和密度的增大必然会导致燃烧更多的燃料，燃料的燃烧程度也会更加充分。所以要想实现发动机输出功率的增加就可以通过提高发动机的转速和增加燃烧量的方式。本测试系统的测试对象--DUT(Device Under Test)就是控制涡轮增压器放气阀的开度和角度的执行器，通过控制放气阀的开度和角度等来实现气体的有效利用，以及对涡轮增压器整体寿命的延长。本课题基于虚拟仪器技术设计一套用于电子执行器(DUT)的生产线终端标定和测试的系统，硬件方面通过利用Advantech IPC-610工控机、NI USB 6210多功能板卡、NI PCI 6514板卡、Aim-TTi TSX3510P电源、Keysight E36102A直流电源、西门子V90伺服电机及驱动器、burster 8661系列扭矩传感器、来构建一个电子执行器EOL测试系统。软件方面主要通过LabVIEW与PLC交互的方式实现外部驱动，通讯方式为TCP/IP。LabVIEW编程通过利用生产者和消费者架构以及数据流的方式来实现驱动控制以及对PLC的指令控制。主要功能为测DUT输出轴与标定头间隙；测齿轮背隙；计算总行程；测DUT最小驱动电压与电流；DUT内部传感器标定；计算线性度和微线性度。本测试系统交付客户实际运行后达到设计和测试要求，显著提高DUT的良品率，在提高检测效率的同时可以提高产能和出货速度，增强企业竞争力。
目录
1.绪论 1
1.1 课题的来源及其研究意义 1
1.2 课题的研究基础及其现状和趋势 1
1.2.1课题的研究基础 1
1.2.2课题的研究现状以及趋势 2
1.3论文的主要工作和内容安排 3
2.系统方案设计 5
2.1 设计要求 5
2.1.1 客户测试要求 5
2.1.2 设备节拍及操作人员要求 5
2.2 系统设计方案 6
2.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
系统整体设计 6
2.3.1总体方案分析选择及电气系统方案设计 6
2.3.2各部分功能模块设计流程图 8
3.系统硬件设计 13
3.1 系统的硬件设计思路 13
3.2 硬件介绍 13
3.2.1 Advantech IPC610工控机 13
3.2.2 Keysight E36102A直流电源及AimTTi TSX3510P电源 14
3.2.3 NI USB6210多功能板卡 15
3.2.4 NI PCI6514板卡 16
3.2.5 NI9401板卡 16
3.3 I/O端口分配表 17
3.3.1 总体I/O端口分配介绍 17
3.3.2 NI USB6210多功能板卡采集端口分配及数据传输 18
3.3.3 NI PCI6514板卡采集端口分配及数据传输 18
3.4 系统模拟实物图 19
4.系统的软件设计 20
4.1 简介编程软件 20
4.2 LabVIEW程序总体设计 20
4.3 LabVIEW程序前面板设计 21
4.4 LabVIEW分步功能模块设计 22
4.4.1 系统初始化功能模块 22
4.4.2 登录权限管理功能模块 23
4.4.3 扫码功能模块 24
4.4.4 输出轴与标定头间隙测量功能模块 25
4.4.5 齿轮背隙测量功能模块 29
4.4.6 总行程测量功能模块 31
4.4.7 最小驱动电压和电流测量功能模块 32
4.4.8 传感器标定功能模块 35
4.4.9 计算线性度和微线性度功能模块 36
4.4.10 关闭DUT和DUT驱动供电功能模块 37
4.4.11 存储数据功能模块 38
4.4.12 不合格品处理功能模块 38
5.系统操作流程及测试数据 39
5.1 操作流程介绍 39
5.1.1测试开始复位与结束复位 39
5.1.2测试流程 40
5.2测试数据及比较 41
6.调试及系统分析评价 42
6.1 调试问题及问题解决 42
6.2 系统运行结果及分析评价 43
7.总结与展望 44
7.1 论文总结 44
7.2前景展望 44
7.3设计课题与社会问题 45
7.4 设计课题与环境和可持续发展问题 45
参考文献 46
致谢 47
1.绪论
1.1 课题的来源及其研究意义
本课题的来源于是基于某汽车技术有限公司的实际产品的测试需求。随着人们生活水平的不断提高，汽车已经得到了更多平民大众的喜爱和青睐。与此同时，作为汽车的核心部件——发动机，其技术也在不断进步和提高。涡轮增压器的不断发展促进了发动机技术的不断提高，发动机的输出效率及燃料利用率的高低与涡轮增压器相关技术的发展直接相关。涡轮增压器利用发动机气缸排出废气的惯性冲力来推动位于涡轮室内的涡轮，同时涡轮带动与其同轴的叶轮，叶轮将经空气过滤器管道送来的空气压送至气缸，使气缸内的气体压力增大。随着发动机转速的不断增大，发动机气缸废气排出的速度与涡轮转速都在同步增加，此时叶轮就会将更多的空气压缩进入气缸。随着空气的压力和密度的增大必然会导致燃烧更多的燃料，燃料的燃烧程度也会更加充分。所以要想实现发动机输出功率的增加就可以通过提高发动机的转速和增加燃烧量的方式。本测试系统的测试对象DUT(Device Under Test)就是控制涡轮增压器放气阀的开度和角度的执行器，通过控制放气阀的开度和角度等来实现气体的有效利用，以及对涡轮增压器整体寿命的延长。
本课题的测试对象DUT是对涡轮增压器的放气阀进行控制的执行器，通过DUT可以实现对涡轮增压器放气阀开度和角度的控制。通过这些参数调节，可以使汽轮增压器的效率更高，更能实现与发动机进气的协调同步，提高进气效率。与此同时，更能延长涡轮增压器的使用寿命和机械寿命。
DUT性能的好坏直接关系到涡轮增压器放气阀的工作状态，以及发动机的进气效率。因此DUT的优劣直接关系到汽车发动机进气效率，以及客户的驾驶体验。故DUT的性能测试就显得尤为重要。
1.2 课题的研究基础及其现状和趋势
1.2.1课题的研究基础
自动测试系统的核心是计算机，通过特定程序的控制，独立自主自动完成所设定的测试要求的仪器系统即被称为自动测试系统(Test System of ATS Automatic )。ATS起初的开发设计是为了满足多点自动巡回检测的测试需求。计算机技术运用到开发设计中后，ATS得到了极大的进步与发展，在快速自动完成对近百个开关状态以及物理参数进行巡回检测的同时还能实现对检测过程的监测以及数据的同步分析、故障发生的预测及诊断等诸多功能。对自动测试系统的开发与研究工作最早开始于20世纪的50年代，当时的美国政府为了解决在维护军用电子设备过程中所遇到的问题而进行的SETE计划。到了20世纪60年代后，计算机开始逐渐应用于自动测试领域，与此同时自动测试技术得到了迅猛的发展以及普遍的应用。从某种程度上说，计算机以及总线技术的不断丰富完善促进了基于LabVIEW的自动测试系统的不断进步，计算机和总线技术是其研究的基础。
目录
1.绪论 1
1.1 课题的来源及其研究意义 1
1.2 课题的研究基础及其现状和趋势 1
1.2.1课题的研究基础 1
1.2.2课题的研究现状以及趋势 2
1.3论文的主要工作和内容安排 3
2.系统方案设计 5
2.1 设计要求 5
2.1.1 客户测试要求 5
2.1.2 设备节拍及操作人员要求 5
2.2 系统设计方案 6
2.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
系统整体设计 6
2.3.1总体方案分析选择及电气系统方案设计 6
2.3.2各部分功能模块设计流程图 8
3.系统硬件设计 13
3.1 系统的硬件设计思路 13
3.2 硬件介绍 13
3.2.1 Advantech IPC610工控机 13
3.2.2 Keysight E36102A直流电源及AimTTi TSX3510P电源 14
3.2.3 NI USB6210多功能板卡 15
3.2.4 NI PCI6514板卡 16
3.2.5 NI9401板卡 16
3.3 I/O端口分配表 17
3.3.1 总体I/O端口分配介绍 17
3.3.2 NI USB6210多功能板卡采集端口分配及数据传输 18
3.3.3 NI PCI6514板卡采集端口分配及数据传输 18
3.4 系统模拟实物图 19
4.系统的软件设计 20
4.1 简介编程软件 20
4.2 LabVIEW程序总体设计 20
4.3 LabVIEW程序前面板设计 21
4.4 LabVIEW分步功能模块设计 22
4.4.1 系统初始化功能模块 22
4.4.2 登录权限管理功能模块 23
4.4.3 扫码功能模块 24
4.4.4 输出轴与标定头间隙测量功能模块 25
4.4.5 齿轮背隙测量功能模块 29
4.4.6 总行程测量功能模块 31
4.4.7 最小驱动电压和电流测量功能模块 32
4.4.8 传感器标定功能模块 35
4.4.9 计算线性度和微线性度功能模块 36
4.4.10 关闭DUT和DUT驱动供电功能模块 37
4.4.11 存储数据功能模块 38
4.4.12 不合格品处理功能模块 38
5.系统操作流程及测试数据 39
5.1 操作流程介绍 39
5.1.1测试开始复位与结束复位 39
5.1.2测试流程 40
5.2测试数据及比较 41
6.调试及系统分析评价 42
6.1 调试问题及问题解决 42
6.2 系统运行结果及分析评价 43
7.总结与展望 44
7.1 论文总结 44
7.2前景展望 44
7.3设计课题与社会问题 45
7.4 设计课题与环境和可持续发展问题 45
参考文献 46
致谢 47
1.绪论
1.1 课题的来源及其研究意义
本课题的来源于是基于某汽车技术有限公司的实际产品的测试需求。随着人们生活水平的不断提高，汽车已经得到了更多平民大众的喜爱和青睐。与此同时，作为汽车的核心部件——发动机，其技术也在不断进步和提高。涡轮增压器的不断发展促进了发动机技术的不断提高，发动机的输出效率及燃料利用率的高低与涡轮增压器相关技术的发展直接相关。涡轮增压器利用发动机气缸排出废气的惯性冲力来推动位于涡轮室内的涡轮，同时涡轮带动与其同轴的叶轮，叶轮将经空气过滤器管道送来的空气压送至气缸，使气缸内的气体压力增大。随着发动机转速的不断增大，发动机气缸废气排出的速度与涡轮转速都在同步增加，此时叶轮就会将更多的空气压缩进入气缸。随着空气的压力和密度的增大必然会导致燃烧更多的燃料，燃料的燃烧程度也会更加充分。所以要想实现发动机输出功率的增加就可以通过提高发动机的转速和增加燃烧量的方式。本测试系统的测试对象DUT(Device Under Test)就是控制涡轮增压器放气阀的开度和角度的执行器，通过控制放气阀的开度和角度等来实现气体的有效利用，以及对涡轮增压器整体寿命的延长。
本课题的测试对象DUT是对涡轮增压器的放气阀进行控制的执行器，通过DUT可以实现对涡轮增压器放气阀开度和角度的控制。通过这些参数调节，可以使汽轮增压器的效率更高，更能实现与发动机进气的协调同步，提高进气效率。与此同时，更能延长涡轮增压器的使用寿命和机械寿命。
DUT性能的好坏直接关系到涡轮增压器放气阀的工作状态，以及发动机的进气效率。因此DUT的优劣直接关系到汽车发动机进气效率，以及客户的驾驶体验。故DUT的性能测试就显得尤为重要。
1.2 课题的研究基础及其现状和趋势
1.2.1课题的研究基础
自动测试系统的核心是计算机，通过特定程序的控制，独立自主自动完成所设定的测试要求的仪器系统即被称为自动测试系统(Test System of ATS Automatic )。ATS起初的开发设计是为了满足多点自动巡回检测的测试需求。计算机技术运用到开发设计中后，ATS得到了极大的进步与发展，在快速自动完成对近百个开关状态以及物理参数进行巡回检测的同时还能实现对检测过程的监测以及数据的同步分析、故障发生的预测及诊断等诸多功能。对自动测试系统的开发与研究工作最早开始于20世纪的50年代，当时的美国政府为了解决在维护军用电子设备过程中所遇到的问题而进行的SETE计划。到了20世纪60年代后，计算机开始逐渐应用于自动测试领域，与此同时自动测试技术得到了迅猛的发展以及普遍的应用。从某种程度上说，计算机以及总线技术的不断丰富完善促进了基于LabVIEW的自动测试系统的不断进步，计算机和总线技术是其研究的基础。
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