液力变扭箱数据采集系统设计.

项目三液力变扭箱数据采集系统设计

一、教学目标

终极目标：通过该系统掌握数据采集卡在MCGS组态软件中

的使用，以及工程数据的处理方法。

促成目标：

1．掌握研华PCL_818L数据采集卡的设置、调试；

2．掌握工程数据的处理的方法；

二、工作任务

1．硬件系统设计

2．数据对象存盘

3．数据报表与曲线生成

4．外部设备连接

模块一工程分析

一、教学目标

终极目标：掌握工程硬件系统设计的方法

促成目标：了解、分析系统设计的要求

二、工作任务

1．数据采集系统硬件电路设计

2．PCL_818L数据采集卡的安装、调试

三、能力训练

(一) 液力变扭箱简介

液力变扭箱是一种安装在工矿内燃机车上利用液体的动能进行能量传递的液力装置，其输入动力为柴油机，输出驱动机车运行，具有恒功率特性。

液力变扭箱主要由液力传动箱、车轴齿轮箱、换向机构和相互联结的万向轴等组成。它的核心部件是液力传动箱中的液力变扭器，主要由泵轮、涡轮和导向轮组成。液力变扭器结构示意图如图3-1所示。

内燃机车液力转动装置示意图如图3-2所示。

1-泵轮2-涡轮3-导向轮4-泵轮轴5-涡轮轴

图3-1 液力变扭器结构示意图

图3-2 内燃机车液力转动装置示意图

●为了保证液力变扭箱在完成组装后其输出特性符合设计要求，需要对其输出特性进

行测试，包括输出转矩和输出效率，只有输出特性符合设计要求才可以装车使用。

●液力变扭箱测试系统包括试验装置与数据采集系统。

(二) 液力变扭箱测试系统

图3-3 液力变扭箱试验装置结构框图

①柴油机：驱动液力变扭箱旋转，为液力变扭箱旋转提供动能。其额定转速为1500rpm，额定功率为380马力，额定扭矩为1778N.m

②扭矩传感器：检测液力变扭箱的输入扭矩、转速。数据由与其配套的扭矩仪显示。同时扭矩仪向外提供扭矩和转速的模拟量信号，分别为0～5V标准电压信号。

③被试液力变扭箱：液力变扭箱的最大输出转速为2000rpm；最大输出扭矩为5000N.m。

④水力测功器：液力变扭箱的可变负载。可检测液力变扭箱的输出扭矩、转速。数据由与其配套的力测功仪显示。同时水力测功仪向外提供扭矩和转速的模拟量信号，分别为0～5V 标准电压信号。

1．液力变扭箱数据采集硬件系统

根据系统要求，需要采集液力变扭箱的输入转速、扭矩和输出转速、扭矩。试验装置上扭矩仪向外提供输入扭矩和转速的0～5V标准电压信号，水力测功仪向外提供输出扭矩和转速的0～5V标准电压信号，只要将这4个信号输入到计算机，由计算机进行处理，即可达到设计要求。

图3-4 系统硬件框图

2．液力变扭箱数据采集软件系统

为了完成液力变扭箱数据采集、显示、储存、查询、报表曲线输出等功能，系统采用MCGS 6.2组态软件作为开发平台，共设置4幅界面：

1）“数据采集”界面：在该界面中完成被测数据的显示与储存。将该界面设置为“启动窗口”。2）“实时数据曲线”界面：该界面显示当前被试液力变扭箱的数据报表与曲线。

3）“历史数据查询”界面：该界面完成历史数据的查找。

4）“历史数据曲线”界面：该界面显示过去被试液力变扭箱的数据报表与曲线。

数据采集界面

实时数据曲线界面

“历史报表曲线”与“实时报表曲线”界面完全相同，只是数据来源不同。

历史数据查询界面

练习

1．在计算机的主板上安装PCL_818L板卡，并对板卡开关与跳线JP12、SW2进行设置。2．完成PCL_818L板卡的测试，检查板卡基址设置是否正确。

3．用研华自带测试软件测试输入电压的显示值是否与外接电压相等。

（注意：安装板卡与设置时，一定要在计算机关机断电的情况下进行！）

模块二数据对象定义

●一、教学目标

●终极目标：掌握组对象的使用方法

●促成目标：定义组对象

●二、工作任务

●1．完成数据对象的定义

●2．完成组对象的定义

三、能力训练

定义数据对象的内容主要包括：

1)根据工程实际需要，指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围。

2)确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。

数据对象要根据系统的需要来定义，尽量减少使用的数量即点数，以节约成本，因为点

表3-3 数据对象一览表

四、理论知识

●1．组对象的功能是什么？

组对象用来存储具有相同存盘属性的多个变量的集合，内部成员可包含多个其他类型的变量。组对象一般是作为数据来源用于制作报表和进行数据的处理，用户把变量加入到组对象后就只要对其进行处理，而不需要处理每个对象，不仅节省了大量的时间而且有利于管理，是MCGS引入的一种特殊类型的数据对象。本系统有一个组对象Data，用于保存数据、制作报表曲线等功能构件。

●2．为什么将“定时存盘”周期设为0秒呢？

定时存盘周期的含义是每隔一定的时间自动存盘一次组对象成员的数据。将“定时存盘”周期设为0秒后，MCGS不再自动保存数据，而需要执行函数!SaveData( Data)才能存盘，每执行一次该函数，组对象成员数据存盘一次。这符合本系统的设计要求，调节输出转速、扭矩，待数据稳定后，执行一次函数!SaveData( Data)，当前数据存盘。

练习

●在MCGS工程中定义表3-3中的数据对象。

模块三主控窗口菜单组态

●一、教学目标

●终极目标：掌握系统主控窗口的菜单组态

●促成目标：

●1．掌握下拉式菜单设置

●2．掌握可执行命令菜单设置

●二、工作任务

●完成液力变扭箱数据采集系统主控窗口的菜单组态

三、能力训练

●我们共设计了4幅界面，系统运行时只有一幅界面显示在屏幕的前面，其余界面我

们看不到。那么如何打开我们想要看到的界面呢？MCGS提供了多种方法，这里不再赘述。下面重点介绍如何利用[主控窗口]中[菜单组态]实现这样的功能。

●在[主控窗口]工作台，选中[主控窗口]，点击[菜单组态]或双击[主控窗口]，进入“菜

单组态：运行环境菜单”界面，系统默认菜单如图3-17所示。

图3-17 系统默认菜单

●将系统默认菜单修改为图3-18所示的实际运行环境菜单。