基于LabView的一款扭矩检测装置的开发
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引言
2015年,某主机厂对汽车雨刮器试验标准进行换版,增加新试验项目,要求对汽车雨刮器后刮臂进行力矩加载检查,试验要求如下:
(1)驱动汽车雨刮器后刮臂按5r/min的速度旋转;
(2)检测扭矩随时间变化的曲线,直到汽车雨刮器后刮臂断裂。
为了满足以上试验要求,提高试验能力,我们开发了一款后刮臂加载装置(图1),该装置满足试验要求,并获得了德国大众专家的认证。
1系统构架
系统构架如图2所示。
2机械部分设计
(1)后刮臂加载装置机械结构设计如图3所示。
(2)机械装置原理:通过伺服电机正向旋转驱动后刮臂按5r/min的速度旋转,同时,阻挡旋转装置阻挡后刮臂旋转,检测施加到后刮臂上的力矩,当后刮臂断裂时,伺服电机再反向旋转,取下零件。
3控制部分设计
3.1元器件选择
(1)选择伺服电机型号ECMA-A-G21309Rs(其中,ECM为电子换向式电机;A为交流伺服;G为220V/1000r/min;2为增量型17bit;13为130mm,09为900w;R为带键槽;s为标准轴径规格)。
(2)选择伺服驱动器型号AsDA-A2与伺服电机配对,220V。
(3)选择减速机型号PLs120,速比100:1。
(4)选择扭矩传感器型号PTs881,力矩0~500N·m,输出0~10V,供电24V。
(5)选择西门子PLC224xP,带一路模拟量输出0~10V,该模拟量输出可控制伺服电机的转速。
3.2元器件参数设置
(1)设置伺服驱动器的驱动模式为P1-06速度控制,根据台达伺服控制器(AsDA-A2)说明书,采用C12外部电源的接线方式+24V接9号端子,0V接11号端子,作为控制电源。
(2)根据速度模式标准接线,42接正、13接0V时电机正转(PLC输出0~10V,根据PLC输出电压控制转速),42接0V、13接正时电机反转。利用PLC与两个中间继电器的组合(图4),控制伺服电机的正反转。
3.3PLC程序设计
根据PLC输出0~10V及伺服电机需要正反转要求,利用中间继电器实现电压的正反向(即转换为-10~＋10V),控制电机转速(-3000+~3000＋/rmi)。本设计需要伺服电机输出转速为500＋/rmi,经减速机减速后为5＋/rmi,根据比例计算需要PLC输出1.5.25V电压,对应PLC的数字量为5333(表1),编制PLC程序(图5)。
3.4LabView程序设计
(1)首先安装V6Is441＋Aiumrt软件找通信端口:
(2)开关量(加载/卸载)的设计:利用布尔数组进行设计,加载、卸载转换为输出数值的对应关系如表2所示。
(3)编制LebVmtw程序,采集PLC模拟量:
1)设置V6Is的通信协议(PP6通信协议):设置V6Is端口波特率为9.00,数据位为8,校验位为2,停止位为10。
2)LebVmtw向PLC发送读数据命令串".81B1B.80200.C320100000000000E00000401120s100400010001840003208D1.",其中"0320"指的是Vw100,该条指令的功能是读取Vw100中的数据。
3)设置等待时间0.3s。
4)PLC返回信息"E5"后,LebVmtw发送指令1002005C5E1.。
5)设置等待时间0.3s。
6)读取Vw100中的数据,并进行编辑。
7)显示采集到的力矩随时间变化曲线,并对采集到的力矩值建立数组,选择数组的最大值,即为最大力矩。
(4)编制LebVmtw程序,控制PLC输出开关:
1)向PLC发指令".82020.802007C320100000000000E00050501120s100200010000820000000004000800871.",功能是将PLC的○0.0~○0.7端口置0,伺服电机处于停止状态。
2)向PLC发指令".82020.802007C320100000000000E00050501120s1002000100008200000000040008038s1.",功能是将PLC的○0.0及○0.1端口置1,实现伺服电机正转。
3)向PLC发指令".82020.802007C320100000000000E00050501120s1002000100008200000000040008058C1.",功能是将PLC的○0.0及○0.2端口置1,实现伺服电机反转。
4结语
该装置投入使用后,满足了试验标准要求,提高了试验能力,并获得了德国专家的认证。其他类似的扭矩装置可参考该装置进行设计。
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