彭 堅(jiān)
1 引言
電子控制技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用給汽車維修人員帶來(lái)了學(xué)習(xí)的困難和掌握的難度,特別是汽車燃油噴射系統(tǒng),結(jié)構(gòu)密閉、組成復(fù)雜,是整個(gè)汽車的核心,也是學(xué)員學(xué)習(xí)的難點(diǎn),利用MCGS組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成的硬件系統(tǒng),通過(guò)MCGS接口參數(shù)設(shè)置,實(shí)現(xiàn)在脫機(jī)狀態(tài)下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的動(dòng)態(tài)測(cè)試,實(shí)時(shí)故障檢測(cè)、故障診斷、故障模擬,為研究和分析ECU提供大量有價(jià)值的數(shù)據(jù),具有調(diào)控容易、重復(fù)性好、測(cè)試范圍可以無(wú)限擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn),從而為汽車燃油噴射系統(tǒng)的教學(xué)研究提供了很好的手段。
圖1為汽車燃油噴射實(shí)時(shí)監(jiān)控與仿真教學(xué)系統(tǒng)組成圖
2 系統(tǒng)硬件組成
汽車燃油噴射實(shí)時(shí)監(jiān)控與仿真教學(xué)系統(tǒng)由北京昆侖通態(tài)MCGS組態(tài)軟件和臺(tái)灣研華PCL系列數(shù)據(jù)采集卡,豐田4缸電噴發(fā)動(dòng)機(jī)、豐田汽車電腦(ECU)等汽車燃油噴射系統(tǒng)示教板組成。系統(tǒng)組成如圖2所示。
MCGS是一套基于Windows 95/98/ME/NT/2000等操作系統(tǒng)的平臺(tái),用于快速生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件,支持各類采集板卡等硬件設(shè)備,具有數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警、動(dòng)畫圖形顯示及報(bào)表輸出等功能。采用臺(tái)灣研華公司推出的用于PC的高性能、高速度多功能數(shù)據(jù)采集卡:1個(gè)4路8位模擬量輸入模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴噴油量、廢氣含氧量、冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、空氣流量傳感器模擬數(shù)據(jù)采集;兩個(gè)8路開(kāi)關(guān)量輸入模塊,用以對(duì)點(diǎn)火閥、怠速穩(wěn)定閥、節(jié)氣門位置和曲軸位置傳感器等開(kāi)關(guān)量的數(shù)據(jù)采集;通過(guò)ISA總線可使采集系統(tǒng)與上位監(jiān)控主機(jī)互聯(lián),實(shí)現(xiàn)由上位監(jiān)控采集板卡的運(yùn)行,檢測(cè)采集板卡的參數(shù)并控制采集卡的運(yùn)行。
3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
采用MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)用戶圖形顯示,數(shù)據(jù)存盤,報(bào)表、曲線形成,通過(guò)MCGS組態(tài)軟件接口參數(shù)設(shè)置,實(shí)現(xiàn)VB環(huán)境和MCGS軟件之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換,利用數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)程序,直接采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào),并在組態(tài)圖窗口中顯示,實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)檢測(cè),系統(tǒng)接口框圖如圖3所示。
根據(jù)測(cè)量的要求,調(diào)用組態(tài)軟件設(shè)備窗口中的子窗口―設(shè)備管理,調(diào)用研華采集板卡驅(qū)動(dòng)程序,完成模擬量的輸入及輸入通道的信號(hào)聯(lián)系。通過(guò)用VB語(yǔ)言編制的Drivers程序進(jìn)行驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,完成畫面編輯、數(shù)據(jù)處理等。在MCGS運(yùn)行環(huán)境中,根據(jù)指定的采集周期,調(diào)用接口,接口程序編制如下:
alngDat aFLag-Long型數(shù)組,設(shè)備對(duì)應(yīng)通道的數(shù)據(jù)是否要處理,一般不用。
alngDataVaLue-Single型數(shù)組,設(shè)備對(duì)應(yīng)的數(shù)值型通道的數(shù)值,當(dāng)通道為字符型時(shí),表示通道值在astrDataString數(shù)組中的位置。
astrDatsString-String型數(shù)組,設(shè)備對(duì)應(yīng)字符型通道的值;
CollectDevDat=0-采集數(shù)據(jù)有效,但只對(duì)返回的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
CollectDevDat=1-采集數(shù)據(jù)有效,但對(duì)返回的輸入數(shù)據(jù)都進(jìn)行處理。
CollectDevDat=2-采集數(shù)據(jù)無(wú)效,不須進(jìn)行處理。
CollectDevDa t = -1-設(shè)備故障。
CollectDevDat=-100-設(shè)備故障,但把第0通道的值返回,使用0通道來(lái)表示故障的具體信息。
Dim strlommOrder As String
Dim strReturn D As String
Dim IngReturn As Long
Dim Inglndex As Long
Dim IngDo As Long
Strcomm Order=“$”+Right(“00”+Hex) (g_lngDevice Address),2)+“6”
IngReturn=FetchDataFormComm[m_IngCheckFlag,m_objCommParent,strCommOrder,strReturnData]
If lngReturn <>o Then GoTo PROC_EXIT
系統(tǒng)主程序采用順序查詢方式,分為三個(gè)部分:(1) 系統(tǒng)初始化,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的設(shè)置。(2) 系統(tǒng)控制,依據(jù)系統(tǒng)“監(jiān)控檢測(cè)/模擬仿真運(yùn)行方式”的開(kāi)關(guān)的位置,選擇“監(jiān)控檢測(cè)”,A/D,D/A板卡對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行采集、處理、顯示,并對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警、處理。同時(shí),將采集的參數(shù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)存放在與上位監(jiān)控主機(jī)通訊的指定的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi),以便在通訊時(shí)調(diào)用。(3) 在“模擬仿真”時(shí),A/D板卡采集發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)量,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)量進(jìn)行模擬仿真,同時(shí),將采集到的參數(shù)也存放在與上位監(jiān)控主機(jī)通訊的指定的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi),以便在通訊時(shí)調(diào)用。系統(tǒng)程序流程如圖4所示。
4 教學(xué)運(yùn)用
利用直觀方便的MCGS人機(jī)界面和操作環(huán)境,通過(guò)單擊按鈕操作可訪問(wèn)詳細(xì)數(shù)據(jù)和直觀的流程畫面:
(1) 系統(tǒng)啟動(dòng)后,進(jìn)入系統(tǒng)主頁(yè);
(2) 單擊圖標(biāo)或按鈕可實(shí)現(xiàn)各子流程畫面的動(dòng)態(tài)仿真顯示,每屏顯示相應(yīng)的流程、工況;
(3) 模擬輸入、輸出信號(hào)實(shí)時(shí)曲線顯示;
(4) 開(kāi)關(guān)量輸入、輸出信號(hào)實(shí)時(shí)曲線顯示;
(5) 所有流程圖之間切換顯示;
(6) 參數(shù)報(bào)警提示。
例,一輛現(xiàn)代轎車ABS指示燈亮,分析其故障,首先檢查輪速傳感器,除去其表面的塵土和油污,指示燈仍然亮;然后檢測(cè)輪速傳感器信號(hào)波形,將所測(cè)得波形與歷史波形相對(duì)照,發(fā)現(xiàn)存在異常,歷史信號(hào)波形如圖5(1)所示,此信號(hào)屬于交流信號(hào),此類信號(hào)波形在零線上上下跳動(dòng)是對(duì)稱的,也就是波峰的幅值相同,兩脈沖間的時(shí)間和形狀是一致的,頻率將隨著車速的增加而增加。
圖5(2)是檢測(cè)所得的該車輪速傳感器故障信號(hào)。此信號(hào)的波峰高低不平,這表明磁芯與磁組輪相碰,波峰平緩表明磁組損壞。更換新的輪速傳感器后,故障消失。
5 結(jié)語(yǔ)
運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)采集卡對(duì)汽車燃油噴射系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)時(shí)故障檢測(cè)、故障診斷,故障模擬仿真,為研究和分析ECU提供大量有價(jià)值的數(shù)據(jù),具有調(diào)控容易、重復(fù)性好、測(cè)試范圍可以無(wú)限擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn),為汽車燃油噴射系統(tǒng)的教學(xué)研究提供了很好的手段,在汽車教學(xué)中使用,收到較好教學(xué)效果。