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摘要：液力变扭箱是一种应用于工矿汽车的液力装置，它通过液体的动能实现能量的传递，拥有恒功率特性。此设备以柴油机作为输入动力源，进而驱动汽车运行。在投入使用之前，液力变扭箱必须经过严格的性能测试和输出特性评估。这些测试涵盖了输入与输出的转速、转矩、功率以及效率等关键参数。只有当液力变扭箱的输出特性满足设计要求时，才能确保其正常且有效地运行。介绍了一种基于MCGS的液力变扭箱数据采集系统。该系统采用PCL-818L数据采集板卡，并结合组态王MCGS软件，实现了对液力变扭箱输出特性参数的精准检测。通过该系统，可以生成数据采集窗口和实时曲线窗口，使得用户能够直观地判断液力变扭箱的输出特性是否符合设计要求。该系统具有测试精度高，操作方便、可视化程度强等优点，具有一定的实用价值。
关键词：液力变扭箱；MCGS组态软件；数据采集
0引言
液力变扭箱，又称液力偶合器或液力传动装置，是一种利用液体作为介质进行动力传递的设备。一般在汽车及其他机械设备中使用，主要借助液体动能实现能量的有效传递[1-3]。液力变扭箱的动力源通常为柴油机，通过转换驱动机车运行，并具备恒功率特性[4-7]。液力变扭箱的运作主要是基于液压原理，它的主要组成为液力变矩器与液力变速箱两部分。液力变矩器核心职责在于动力传递，利用液体流动传达发动机扭矩，促使车轮转动。而液力变速箱则承担调节车轮转速的任务，从而实现对汽车加速、减速及行驶速度的精准控制。
液力变扭箱优点显著，主要为传动平稳、无级变速及无需离合操作等，大幅提升了行驶的舒适性并减轻了驾驶员的工作负担。装备液力变扭箱的车辆，在应对复杂路况或外负载增加时，能够提高牵引力，并让行驶速度降低，确保顺利克服外部挑战。反之，当路况较好或外负载较轻时，车辆可以自动减少牵引力并行驶速度升高。这种自适应机制不仅避免了发动机因负载突变而熄火的风险，还满足了车辆在不同牵引工况下的需求。内燃机车液力转动装置示意图如图1所示，从图中可看出液力变扭箱为内燃机车的核心部件。为确保液力变扭箱出厂后的各类特性符合系统的要求，必须对其输出转矩和输出效率进行严格测试。只有当这些特性满足既定标准时，方可投入使用[8-13]。
1系统组成
液力变扭箱测试系统主要由试验装置和数据采集系统两大部分组成[14-16]。主要用于对液力变扭箱的性能进行全面而准确的测试。试验装置是液力变扭箱测试系统的核心部分，其中最为关键的是扭矩传感器和水力测功器；数据采集系统主要为PCL-818L采集板卡，主要采集液力变扭箱的输入转速、扭矩和输出转速、扭矩等数据。1.1液力变扭箱试验装置
液力变扭箱试验装置主要由柴油机、扭矩传感器、被试液力变扭箱和水力测功器4个部分组成，结构框图如图2所示。
(1)柴油机：柴油机是液力变扭箱正常工作的核心动力源，为其旋转提供必要的动能。其额定转速为1500 r/min,额定扭矩为1778 N·m,额定功率27.93 kW。
(2)扭矩传感器：扭矩传感器的主要任务是精确检测变扭箱的输入扭矩和转速，并将这些数据通过配套的水扭矩仪进行展示。同时，扭矩仪还能够生成0~5 V的标准电压信号，作为转速功率和其他模拟量输出。
(3)被试液力变扭箱：液力变扭箱最大输出转速能够达2000 r/min,而最大输出扭矩为5000 N·m。
(4)水力测功器：作为在测试过程中扮演可变负载的角色，能够精确测定液力变扭箱的输出扭矩与转速。该仪器不仅能够实时显示相关数据，还能以0~5 V的标准电压形式输出扭矩和转速的模拟量信号，确保测试结果的精确性与可靠性。
为了全面记录和分析液力变扭箱的输入和输出数据，除了试验装置上的仪表显示外，还需要使用数据采集系统。该系统能够将数据实时传输至电脑，进行显示和储存。同时，系统还具备打印测试报表的功能，并能够输出扭矩曲线和输出效率曲线，为后续的研究和优化提供有力支持。
1.2数据采集硬件系统
根据液力变扭箱数据采集系统要求，需收集的为液力变扭箱的输入与输出转速与扭矩等数据。试验台上安装的扭矩仪将会产生0~5 V的标准电压信号，反映液力变扭箱的输入扭矩和转速，而水力测功仪则会生成显示输出扭矩和转速的0~5 V标准电压信号。将以上4个信号导入计算机进行处理，可以满足系统设计的需求。
在采集模拟量信号方面，计算机有多种方法可供选择，一般使用的较多的有PLC模拟量模块、智能模块等。由于本系统需要4路模拟输入信号，根据系统控制要求以及性价比因素，系统采用研华PCL-818L数据采集卡作为信号采集设备。
PCL-818L板卡一般安装在计算机的扩展槽里，因此，为了连接外部设备与PCL-818L板卡，需要加装接线端子板。可以选择研华PCLD-8115接线端子板，也可以根据需要自制。系统的计算机测试硬件结构如图3所示。
液力变扭箱数据采集系统需要测量其输出特性，输出转矩和输出效率，根据系统要求，采用昆仑通泰公司的MCGS组态王软件进行系统的上位机设计，本次系统窗口包括组态数据采集、实时数据曲线、历史数据曲线和历史数据查询4个窗口。
2.1数据规划及定义
创建工程后，根据实际要求建立实时数据库，部分数据变量如表1所示。其中Data属性要设为组对象，并且要添加组对象，组对象成员包括输入转速、输入转矩、输入功率、输出转速、输出转矩、输出功率和效率7个变量。
2.2窗口规划及定义
窗口一共有4种，分别是数据采集、实时数据曲线、历史数据曲线和历史数据查询。数据采集窗口显示被测数据，包括采集输入扭矩、输入转速、输出扭矩和输出转速；实时数据曲线窗口显示被测数据，以型号和编号为名称保存数据文件；历史数据曲线窗口显示过去被测液力变扭箱的数据和记录表，包含输入输出转速、扭矩、功率及效率及性能曲线；历史数据查询窗口显示液力变扭箱的型号和编号查询历史数据，并能打印记录表和性能曲线，窗口定义如图4所示。
液力变扭箱的主界面如图5所示，动画制作包括基本界面的制作、事件的定义、性能参数标签组态、用户窗口属性的组态、数据的记录、界面使用标签、输入框、按钮、凹凸平面绘制等制作。其中型号和编号均需要定义change事件，编号设置与之一样；使用事件的目的为当型号和编号输入值变化时，删除Data组对象中的原来值。调用输入框事件，型号输入框右击选择事件，选择change后面的省略号，点击事件连接脚本，输入！DelAllSaveDat(Data),!DelAllSaveDat(Data)函数表示当型号和编号发生变化时，需要将Data里面的数据删除。编号输入框一样操作。在数据窗口的循环脚本中，添加脚本程序；用于计算输入功率、输出功率和效率的值。
2.3数据采集窗口与实时曲线窗口
数据采集窗口的实施过程涉及确定窗口属性、构建数据表格和生成性能曲线。在定义窗口属性时，创建了一个包含13行7列的表格。表格数据包括输入与输出值转速、扭矩和功率以及效率7个数据，此表格中的数据应全部为整数，不包含小数。制作性能曲线时，设置了“Data”组对象，在X轴设置中，确定适当的列以展示输出转速，并选择XY相对曲线作为X轴的坐标类型。同时，在曲线标识中，将为曲线0和曲线1分别指定输出转矩作为其内容。在运行环境中，用户需按要求输入相应的型号和编号信息。一旦这些信息被录入，系统将依据预设的数据表格式，自动记录并整理采集到的数据，表格模拟数据如表2所示。
数据来源的组对象选标准Access数据库文件，X轴标识设置中对应的列为输出转速，X轴坐标类型选XY相对曲线。在曲线标识中，曲线0的曲线内容为输出转矩，曲线1为输出转速，进入运行环境，用户手动输入型号和编号的值，系统将自动生成输出转矩、输出效率与输出转速关系曲线，记录的数据如图6所示。
2.4历史数据查询窗口与历史数据曲线窗口
本系统需要将数据储存在数据库中，在循环策略里添加脚本程序，添加脚本程序为：历史数据存盘地址="E:MCGS液力变扭箱＼历史数据”＋历史型号+"+"+历史编号+".MDB"、临时存盘地址="E:MCGS液力变扭箱＼临时M CGSD.MDB"、临时存盘地址为系统找到历史数据存盘地址时，需要将数据复制到的地址。
历史数据查询界面整体规划。用输入框输入历史型号和编号值，在循环策略脚本程序中形成需要查询的数据库文件名，即历史数据查询地址，调用filefindfirst函数在历史数据中找到需要的数据库文件，用fileCopy函数把文件复制到临时数据地址命名的数据库文件中，把临时存盘地址数据库文件用历史表格和条件曲线显示打印。
历史数据查询界面的制作。使用标签、输入框、按钮、凹凸平面、矩形绘制工具等制作界面。型号和编号均需要定义change事件；使用事件的目的是删除临时存盘地址的文件。在循环策略脚本程序中定义历史存盘地址和临时存盘地址，在按钮脚本中输入查询和拷贝脚本程序。！FileDelete（）函数主要用于把临时存盘地址文件删除，即当查询一个新的历史数据的时候，把原来文件存盘地址数据库以地址命名的临时数据库文件删除。
液力变扭箱历史数据查询结果如图8所示，输入变扭箱的型号或者编号后，点击“请查询”按钮，将显示查询结果。如果查询的数据数据库中可找到，将显示“你查找的实验数据已找到！请查看点击相应的显示数据”；如数据不存在，将显示“你查找的实验数据不存在！请重新输入”；如果复制失败，则显示“你查找的实验数据已找到！但复制失败！请重新操作”。历史数据查询基本界面的制作如图8所示。
3系统运行效果
数据采集系统完成后，将进行运行调试。将数据库中加入准备好的调试数据后，输入查询的型号与编号来验证系统的正确性。本次调试输入型号：“zx”，编号：“2”，进行系统的测试查询，查询的结果为：“你查找的实验数据已找到！请查看点击相应的显示数据”。液力变扭箱的数据查询界面能够看到本型号记录的所有数据，系统查询结果如图9所示。实验证明，本液力变扭箱数据采集系统不仅拥有简洁高效的系统结构，更展现出卓越的可靠性、精准的测试能力以及直观易用的操作维护特性。
4结束语
基于MCGS组态软件的液力变扭箱数据采集系统将组态软件强大的数据处理与图形展示能力得以展现，实现对液力变扭箱数据的高效采集、精准处理与直观展示。该系统结合了计算机技术与先进的检测技术，不仅拥有简洁高效的系统结构，更展现出卓越的可靠性、精准的测试能力以及直观易用的操作维护特性。
该系统目前已经完成了调试任务，赢得了用户的一致好评。在实际运行中，系统表现出极高的稳定性与优异的效果，为企业带来了显著的经济效益与社会效益。同时，其出色的性能与合理的价格定位，进一步加深了用户的信赖。综上所述，该系统不仅实用性较高，而且在相关领域中具有极其重要的参考价值，对于推动行业技术的持续进步与发展具有深远影响，具有一定的实用价值。
参考文献：
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基于MCGS的液力变扭箱数据采集系统论文
人参与 2025-02-06 10:43:18 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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