開發用于重型履帶式汽車的雙測功機道路負載仿真器

　　“通過高效利用SCXI模塊，讓我們可以只使用一個DAQ板卡就建立起一個極具成本效益的高通道數的數據采集系統。”

　　挑戰：
　　對一個雙測功機系統進行更新，為重型履帶式車輛(如：推土機或如坦克等裝甲軍車)提供可重復、可靠的測試。

　　解決方案：
　　開發一個基于PC的采集和控制系統，使用由LabVIEW控制的SCXI和DAQ系統。

　　介紹
　　美國西南研究院(SWRI)的工程師正在著手安裝和升級一個20世紀80年代的老式大功率動態車輛測試系統，可以復制履帶式車輛的道路負載情況，包括轉向阻力負載等。長久以來，履帶式車輛的檢測就有改進的需求了，因為大多數測試設備只能夠測試單個組件，如動力部分的發動機、變速箱以及主減速器。而由于不同的天氣條件或駕駛員等因素，道路測試車輛會產生不可重復的結果。在可控的環境條件下測試整車的耐久性和性能已顯得越來越重要。

　　履帶式車輛的動力特性與輪式車輛有著很大的區別。當履帶式車輛與其它車輛有相同的道路工況下，它還需要經歷“摩擦”載荷 ——車輛轉彎時，履帶所遇到的摩擦力。在轉彎時，當履帶轉動著推動車輛前進時，履帶會沿著地面滑動。很多研究都建立了方程，能夠基于車輛幾何結構和地面條件，預測克服“摩擦”載荷所需的力矩。

　　硬件
　　我們所升級的測試系統包括兩個1250馬力的直流測功機(dyno)。它模擬道路負載情況。對于測量被測車輛的速度和轉彎??半徑，我們選擇了基于LabVIEW的數據采集系統來升級此系統。我們配置了具有370個數據采集通道的系統來監控測功機，同時監測被測車輛并衡量其性能。感謝SCXI的多路復用技術，采集任務能夠在一塊多功能數據采集板卡上完成，這塊板卡安裝在工業PC上。

　　我們使用SCXI經過一些相對簡單的設置后便實現了370個通道。SCXI附件的接線端子帶有連線接口，讓我們能夠進行連線以及用手持設備檢修故障。雖然公司是不太可能使用所有通道，但他們仍然希望能夠擁有很多選擇來配置不同的測試任務。

　　我們提供：
　　•48個 K型熱電偶輸入
　　•48 個J型熱電偶輸入
　　•96個模擬輸入
　　•32個隔離的模擬輸入
　　•16個頻率輸入
　　•42個模擬輸出
　　•24個 SPDT繼電器輸出
　　•32位數字輸入
　　•32位數字輸出

　　雖然一些通道用于固定的硬件測試任務(控制測功機及其附件)，但是用戶可以在設置界面上自定義配置大多數通道，包括重命名通道和提供縮放系數。輸入通道提供錯誤檢查，上限 /下限報警和警報閾值，而輸出通道提供可設置的默認值。當輸入超過報警閾值時，所有的輸出恢復到指定的默認值。

　　固定的模擬輸入通道傳感器包括左/右測功機的扭矩、左/右測功機扭矩以及變速箱的溫度。固定的數字輸入包括油壓限位開關、滅火器限位開關、油位開關、油溫限位開關、測功機空氣溫度限位開關，以及測功機氣流開關。

　　用戶可能會使用通用輸入通道監測車輛的溫度、壓力、液位和速度等各種信號，以及環境條件，如濕度、氣壓和溫度。

　　軟件
　　SwRI選擇LabVIEW，是因為它能夠提供復雜的圖形用戶界面，能與NI硬件的簡單集成，以及其快速開發環境。擁有了LabVIEW，我們就不必依靠那些更復雜的基于文本的編程語言，便能夠高效地實現測試系統的復雜要求。

　　我們利用LabVIEW控件大量的顯示屬性定制自己的圖形用戶界面。由于此應用程序可能會設計大量通道，在同一屏幕上同時顯示所有通道是不可能的;此外，許多通道并不需要在屏幕上看到。通過前面板顯示控件的屬性節點，操作人員可以將自己需要監視的通道顯示在屏幕上指定的位置。我們在設置程序中以可滾動的形式使用數組簇，操作人員可以定義通道的名稱和特性。我們使用全局變量來存儲所有的系統常量以及將數據從一個子程序傳遞到另一個。

　　該程序還包含了校準程序，使得技術人員可以監控和調整每個通道的信號，然后將校準參數存儲在文件里。我們使用緩存采集，以100Hz的速度讀取所有已定義的輸入通道所采集的數值。主程序循環以10Hz的速度運行，并進行10點的平均運算，以幫助消除任何噪聲信號。該程序每兩秒鐘將數據保存到文件中一次。此外，它將最近400個的數據點(10Hz速率)保存在循環緩沖區中。在報警時，這個緩沖區中的數據可以幫助診斷什么地方出了錯。

　　總結
　　這個系統的開發進展順利。通過高效利用SCXI模塊，使得只需一個DAQ板卡，就可以建成一個極具成本效益的高通道數的數據采集系統。LabVIEW和這些NI硬件產品，提供了方便的軟件開發和系統集成。我們的客戶期待著使用該系統來測試新的原型測試車。