劉挺銳

【摘 要】在工廠進(jìn)行批量生產(chǎn)過(guò)程中，如何提高生產(chǎn)檢測(cè)效率，降低產(chǎn)品不良率，節(jié)省生產(chǎn)過(guò)程中損耗的時(shí)間、人力、成本等問(wèn)題是目前各工廠面臨的一個(gè)重大問(wèn)題。本文針對(duì)這個(gè)問(wèn)題提出一個(gè)“基于Labview的汽車零部件電控單元下線自動(dòng)化檢測(cè)”的方案。該方案利用到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、CAN總線通信機(jī)制、PCI板卡以及Labview軟件工具實(shí)現(xiàn)汽車零部件電控單元產(chǎn)品下線檢測(cè)的自動(dòng)化。

【關(guān)鍵詞】ECU；下線檢測(cè)；Labview；工控機(jī)

0 前言

對(duì)于工廠生產(chǎn)而言，效率就是生命，提高效率，降低產(chǎn)品不良率，在生產(chǎn)下線檢測(cè)過(guò)程中盡量避免因?yàn)槿斯z測(cè)導(dǎo)致的漏檢誤檢等負(fù)面因素成為現(xiàn)代工廠必須要面對(duì)和解決的問(wèn)題。為了解決上述這些問(wèn)題，工廠就必然需要開(kāi)發(fā)一套測(cè)試系統(tǒng)來(lái)對(duì)下線的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)保存于MES系統(tǒng)，以便于對(duì)產(chǎn)品信息進(jìn)行追溯分析。本系統(tǒng)采用工業(yè)控制器計(jì)算機(jī)為控制中心，軟件采用NI公司開(kāi)發(fā)的Labview虛擬技術(shù)，控制PCI板卡輸出特定信號(hào)來(lái)模擬被測(cè)ECU負(fù)載，通過(guò)CAN總線與被測(cè)ECU進(jìn)行通信，通過(guò)接收CAN數(shù)據(jù)根據(jù)特定的通信協(xié)議來(lái)判斷被測(cè)ECU各個(gè)功能是否正常工作，確保每個(gè)被測(cè)ECU出廠前都不存在故障。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本下線檢測(cè)方法采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為控制中心，軟件采用NI公司開(kāi)發(fā)的Labview虛擬技術(shù)，硬件采用研華公司的PCI板卡作為被測(cè)ECU輸入/輸出信號(hào)負(fù)載。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，ECU的下線檢測(cè)由兩部分組成：

1）ECU改變功能狀態(tài)， 并同時(shí)上傳其值至上位機(jī)，記為Value_ECU；負(fù)載對(duì)其功能狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、采集，并上傳采集到的狀態(tài)值至上位機(jī)，記為Value_Load。通過(guò)對(duì)比Value_ECU和Value_Load兩個(gè)值以判斷目標(biāo)功能狀態(tài)是否正常。

2）負(fù)載根據(jù)要求產(chǎn)生信號(hào)，記為Value_Load；ECU對(duì)其信號(hào)進(jìn)行采集并上傳其值至上位機(jī)，記為Value_ECU。即通過(guò)對(duì)比Value_ECU和Value_Load兩個(gè)值以判斷目標(biāo)功能狀態(tài)是否正常。

1.1 硬件設(shè)計(jì)

汽車零部件電控單元的下線檢測(cè)主要針對(duì)其信號(hào)采集功能和信號(hào)產(chǎn)生功能進(jìn)行檢測(cè)。因此硬件設(shè)計(jì)可選用CAN總線通信、模擬信號(hào)輸入/輸出、數(shù)字信號(hào)輸入/輸出、PWM信號(hào)輸入/輸出等一系列可以滿足要求的PCI板卡作為負(fù)載。

在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的外圍電路以滿足實(shí)際需要。例如：某些零部件電控單元的數(shù)字信號(hào)輸入輸出驅(qū)動(dòng)電壓為5V，上述PCI板卡不能滿足其要求，則需要設(shè)計(jì)外圍電路，將其3V電壓放大至5V。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件實(shí)現(xiàn)采用NI公司開(kāi)發(fā)的Labview語(yǔ)言。Labview有簡(jiǎn)潔的圖形化編程和快速的界面實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，因而可在很短的時(shí)間內(nèi)被掌握并應(yīng)用到實(shí)踐中去，特別適合硬件工程師、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員、生產(chǎn)線工藝技術(shù)人員的學(xué)習(xí)和使用。

1.2.1 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

汽車零部件電控單元的下線檢測(cè)上位機(jī)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括總線模塊、功能檢測(cè)模塊和顯示模塊三個(gè)部分。

通過(guò)總線模塊獲取ECU和Loadbox上傳的數(shù)據(jù)，將獲取的數(shù)據(jù)分別傳送到功能模塊進(jìn)行邏輯處理和顯示模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，功能模塊通過(guò)對(duì)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯分析將最終的測(cè)試結(jié)果發(fā)送給顯示模塊進(jìn)行顯示。

1.2.2 軟件流程

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)下線檢測(cè)情況，軟件流程可大致由版本檢測(cè)、功能檢測(cè)、讀寫SN碼檢測(cè)、輸出檢測(cè)報(bào)告四大模塊組成，其流程圖如下圖2所示。

基于平臺(tái)化設(shè)計(jì)思想，條形碼信息、版本信息等產(chǎn)品信息通過(guò)讀取配置文件的方式。在進(jìn)行項(xiàng)目切換時(shí)，只需要將對(duì)應(yīng)的配置文件內(nèi)容更新至當(dāng)前項(xiàng)目即可。

1.2.3 軟件代碼

1）軟件主函數(shù)

采用生產(chǎn)者消費(fèi)者模式接收存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和狀態(tài)機(jī)模式控制各個(gè)功能檢測(cè)狀態(tài)跳轉(zhuǎn)，保證傳輸數(shù)據(jù)不失幀，同時(shí)具備控制整個(gè)檢測(cè)過(guò)程，實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)檢測(cè)結(jié)果等功能，如下圖3所示。

2）版本號(hào)檢測(cè)模塊

版本號(hào)檢測(cè)包括零件號(hào)檢測(cè)、軟件版本號(hào)檢測(cè)、硬件版本號(hào)檢測(cè)、軟件追溯號(hào)檢測(cè)。在該函數(shù)中，通過(guò)添加移位寄存器的方法重復(fù)利用同一內(nèi)存空間進(jìn)行存儲(chǔ)零件號(hào)和版本號(hào)的測(cè)試結(jié)果，這種功能性全局變量的方法有效減少了內(nèi)存空間占用，提高運(yùn)行速度。程序框圖如下圖4所示。

3）功能檢測(cè)模塊

在功能檢測(cè)模塊中，選擇狀態(tài)機(jī)跳轉(zhuǎn)的機(jī)制，分別對(duì)各個(gè)目標(biāo)功能進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試的結(jié)果存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)的數(shù)組中。功能結(jié)果存儲(chǔ)數(shù)組可以定義兩個(gè)數(shù)組，數(shù)組一存儲(chǔ)目標(biāo)功能的實(shí)測(cè)參數(shù)，數(shù)組二存儲(chǔ)目標(biāo)功能的實(shí)測(cè)結(jié)果（BOOL值）。參考程序框圖如下圖5所示。

4）生成報(bào)告模塊

通過(guò)調(diào)用Labview自帶的寫入表格函數(shù)，將3）得到的數(shù)組一和數(shù)組二作為參數(shù)傳入寫入表格函數(shù)，該函數(shù)可自定義生成報(bào)告格式和路徑，參考程序框圖如下圖6所示。在該參考程序框圖中，通過(guò)讀取配置文件的方式，自定義生成報(bào)告的格式和路徑。便于修改和后續(xù)維護(hù)。

2 驗(yàn)證總結(jié)

本文主要是設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套針對(duì)汽車零部件電控單元產(chǎn)品的下線檢測(cè)系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中牽涉到上位機(jī)軟件、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、PCI板卡。

本系統(tǒng)的核心是基于Labview設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的上位機(jī)軟件系統(tǒng)。該上位機(jī)軟件系統(tǒng)采用模塊化和自動(dòng)化的編程思想，易于整套軟件系統(tǒng)的移植，維護(hù)和延展。

通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用（該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)工作中），該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，并且便于生產(chǎn)一線工人操作。為汽車零部件電控單元批量生產(chǎn)提供了一個(gè)操作簡(jiǎn)單，且可以根據(jù)生產(chǎn)線需要進(jìn)行自定義自動(dòng)化和半自動(dòng)化模式的平臺(tái)。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]endprint