基于LabVIEW的汽车天窗运动部件测试系统的研究

摘要

随着汽车产业的快速发展，人们对汽车品质和用车舒适度的要求都在不断提高。越来越多的汽车生产厂家都已将汽车天窗作为汽车的一个标准配置，但汽车零部件有着严格的安全性和可靠性的要求，必须经过测试才能出厂。虚拟仪器充分利用计算机强大的运算处理功能，突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制。
　　 本文针对汽车天窗运动部件测试系统进行了研究，设计了一套基于可编程控制器(PLC)和虚拟仪器LabVIEW的汽车天窗运动部件测试系统，利用工业控制技术、虚拟仪器技术和网络通信技术实现在天窗装配过程中对天窗产品各项指标的检测。
　　 首先，根据测试项目要求对汽车天窗运动部件测试系统进行了体系结构分析。本测试系统的主体结构主要由PLC控制系统和测试数据处理系统构成。硬件组成部分详细介绍了西门子S7-300PIC的功能特点，FM353步进模块的伺服控制原理及操作模式，伺服驱动器的特点及参数配置，电流互感器、拉压力传感器、光电开关的工作原理及选取标准，并介绍了Zebra斑马打印机的通讯方式及条码打印的实现流程。
　　 其次，软件编程实现汽车天窗测试系统的各项功能。本测试系统软件部分包括伺服电机运动控制程序和测试数据处理程序两部分，通过STEP7编程软件实现西门子S7-300PIC对伺服电机的定位控制，利用交换机实现PLC与上位机的以太网通讯。采用图形化编程语言LabVIEW作为测试数据处理程序的开发平台，在上位机中实现存储文件自动创建、测试数据地实时显示、存储和查询等功能。同时开发了上位机监控系统，友好、直观的人机界面(HMI)使操作人员能够充分了解整个测试系统的运行状态。利用NI-VISA实现了上位机与Zebra打印机的并口通讯，编写了条码自动/手动打印程序。同时设计了用户管理系统，以保障软件和测试数据的安全。
　　 最后，在上位机中对LabVIEW的数据记录和监控(DSC)模块与OPC服务器进行连接，介绍了OPC技术规范和特点，阐明了标签制作过程及全局变量绑定到与PLC内部地址相对应的标签上的过程，给出了DSC访问OPC服务器的流程图，实现了PLC与上位机的数据共享。
　　 本文开发的汽车天窗测试系统设备精巧、自动化和集成化程度高、人机界面友好、测试项目丰富，并已成功应用在某企业的汽车天窗装配生产线上。