（机械电子工程专业论文）驾驶室电器集成检测系统硬件设计与实现.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 中文摘要 驾驶室电器集成检测系统采用可编程控制、红外数据传输、数据库技术和仪 表信号处理技术，针对驾驶室电器配置的实际情况，模拟汽车底盘执行电器，连 接驾驶室线束接口，形成可检测的闭环控制回路，以及通过向特定电器设备( 如 仪表) 提供匹配的输入信号，比较检测结果与规定指标，判断驾驶室电器是否正 常工作。本系统实现了驾驶室内电器开关、线束、电器设备及其电气回路等的集 成检测，并自动记录各电器的检测结果，从而加快了生产节拍，保证了产品质量， 为实现产品质量的评价与追踪提供了重要依据。 本文在研究驾驶室内电器的工作原理的基础上，对受检电器进行了分类。根 据各类电器的检测方式不同的特点，针对驾驶室电器集成检测系统硬件的功能需 求，划分了驾驶室电器集成检测系统功能模块，提出了驾驶室电器集成检测系统 各功能模块硬件设计方案。 本文在研究驾驶室电器集成检测系统所检测信号的特征的基础上，根据驾驶 室电器集成检测系统的功能要求，以三菱f x 2 np l c 和a t 8 9 s 5 2 单片机为核心 部件，分别设计了开关量输入信号检测模块、开关量输出信号发生模块和脉冲量 输出信号发生模块。以人机工程学原理设计了检测专用的手持设备。并基于p r o e 平台，对驾驶室电器集成检测系统台架进行了设计，采用渲染软件h y p e r s h o t 对 驾驶室电器集成检测系统台架进行了3 d 渲染。结合驾驶室集成检测的需要，制 定了驾驶室电器集成检测系统的操作规范。 根据实际应用的需要，本文对所设计的开关量输入信号检测模块、开关量输 出信号发生模块及脉冲量输出信号发生模块设计了模块各自的调试方案，并制定 了系统调试操作流程。按照驾驶室电器集成检测系统的调试操作流程，对检测系 统进行实验室调试和现场测试。测试结果表明系统运行稳定可靠，符合预期设计 目标。 本文所开发的驾驶室电器集成检测系统目前已投入现场使用，该系统缩短了 检测时间、降低了检测成本、提高了检测效果，取得了很好的实效。 关键词：集成检测系统，f x 2 n 可编程控制器，a t 8 9 s 5 2 单片机 a b s t r a c t t h ei n t e g r a t e dd e t e c t i o ns y s t e mo fc a ba s s e m b l ye l e c t r i c a la p p l i a n c ea d o p t s p r o g r a m m a b l ec o n t r o l l i n gt e c h n o l o g y , i n f r a r e dd a t at r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y , d a t a b a s e t e c h n o l o g y a n di n s t r u m e n ts i g n a l p r o c e s s i n gt e c h n o l o g y b ys i m u l a t i n g t h e i m p l e m e n t a t i o ne l e c t r i c a la p p l i a n c eo fa u t o m o b i l ec h a s s i s ，w ec a nc o n n e c tt h ec a b w i r i n gh a r n e s si n t e r f a c et of o r ma c l o s e dl o o pc o n t r o l l i n gc i r c u i tt h a tc a nb ed e t e c t e d , a n di nt h ew a yo fp r o v i d i n gi n p u ts i g n a lm a t c h i n gf o rs p e c i f i ce l e c t r i c a la p p l i a n c e ( s u c ha sm e t e r s ) ，w ec a nc o m p a r et h et e s tr e s u l t sw i t ht h es p e c i f i e di n d e xt oj u d g et h e q u a l i t yo ft h ee l e c t r i c a la p p l i a n c e t h i sr e a l i z e st h ef u n c t i o n a li n t e g r a t e dt e s to ft h e e l e c t r i c a ls w i t c h e s ，w i r i n gh a r n e s s e s ，e l e c t r i c a le q u i p m e n t sa n de l e c t r i c a lc i r c u i t si n t h ec a ba n dr e c o r d st h et e s tr e s u l t so ft h ee l e c t r i c a la p p l i a n c e t h e r e b yi tb o o s t st h e p r o d u c t i o nt e m p o ，e n s u r e sp r o d u c tq u a l i t ya n dp r o v i d e sa ni m p o r t a n tb a s i sf o rt h e r e a l i z a t i o no fp r o d u c tq u a l i t ye v a l u a t i o na n df o l l o w u p s o nt h eb a s eo fs t u d i e so ft h ee l e c t r i c a la p p l i a n c e sw o r k i n gt h e o r ya n dt e s t i n g m e t h o d si nt h ec a b ，t h i sp a p e rt a k e si n t oc o n s i d e r a t i o no ft h ew o r k i n gt h e o r ya b o u tt h e i n t e g r a t e d d e t e c t i o ns y s t e mo fc a ba s s e m b l ye l e c t r i c a la p p l i a n c e ，a n a l y z e si t s h a r d w a r ef u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t s ，c l a s s i f i e si t sf u n c t i o n a lm o d u l e sa n dp r o p o s e se a c h m o d u l e sh a r d w a r ed e s i g np l a n b a s e do nt h es t u d yo ft h es y s t e md e t e c t i n gs i g n a lf e a t u r e s ，a c c o r d i n gt ot h e f u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t so ft h ei n t e g r a t e dd e t e c t i o ns y s t e mo fc a ba s s e m b l ye l e c t r i c a l a p p l i a n c e ，t h i sp a p e rr e s p e c t i v e l yd e s i g n st h es w i t c hi n p u ta n do u t p u ts i g n a ld e t e c t i n g m o d u l e i na d d i t i o n , t h i sp a p e rb a s e st h ed e v e l o p m e n tp l a t f o r mf o rt h ed e t e c t i o n s y s t e mo np l c ，a t 8 9 s 5 2m i c r o c o n t r o l l e r , f a m e v i e wc o n f i g u r a t i o ns o f t w a r ea n d m i c r o s o f ts q ls e r v e r 2 0 0 0d a t a b a s e o nt h eb a s eo fd e s i g no fe a c hp a r t ( s u c ha s h a n d h e l dd e v i c e s ，a d a p t e rw i r i n gh a r n e s s ，b e n c h ) o ft h ei n t e g r a t e dd e t e c t i o ns y s t e m o fc a ba s s e m b l ye l e c t r i c a la p p l i a n c e ，t h i sp a p e ra l s oc o m p l e t e st h es y s t e mi n t e g r a t i o n a sw e l la st h es e to ft h eo p e r a t i n gp r o c e s so ft h ei n t e g r a t e dd e t e c t i o ns y s t e mo fc a b a s s e m b l ye l e c t r i c a la p p l i a n c e a c c o r d i n gt ot h eo p e r a t i n gp r o c e s so ft h eo p e r a t i n gp r o c e s so ft h ei n t e g r a t e d d e t e c t i o ns y s t e mo fc a ba s s e m b l ye l e c t r i c a la p p l i a n c e ，i tm o d i f i e st h et e s t i n g p r o c e s s e sa n dt h et e s t i n gr e s u l t st oe n s u r et h en o r m a lr u no ft h es y s t e ma n dt h e a c c u r a t et e s tr e s u l t s b e s i d e s ，t h ep a p e rd o e st h ef i e l dt e s to ft h ei n t e g r a t e dd e t e c t i o n i i s y s t e mo fc a ba s s e m b l ye l e c t r i c a la p p l i a n c e t om a k es u r et h a tt h et e s t i n gr e s u l t sm e e t t h ed e s i g nn e e d s t h ei n t e g r a t e dd e t e c t i o ns y s t e mo fc a ba s s e m b l ye l e c t r i c a la p p l i a n c ed e v e l o p e d i nt h i sp a p e rh a sb e e np u ti n t op r a c t i c a lo p e r a t i o n , a n di tr u n ss t a b l yb yt h et e s to f p r a c t i c e ，a c h i e v e st h ed e s i g ng o a la n dm e e t st h ee n g i n e e r i n gp r a c t i c a ln e e d k e yw o r d s ：i n t e g r a t e dd e t e c t i o ns y s t e m ，f x 2 np l c ，a t 8 9 s 5 2m i c r o c o n t r o l l e r i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 签名：生鱼受聋日期：鲨上缉s 日3 。且 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 一c 酬g 龟驯签碜红即知。 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 传统的驾驶室电器检测方法仅能检测部分电器及线束，不能实现驾驶室电 器的全面检测，给产品质量带来隐患。本文在研究驾驶室电器类别与检测方法 的基础上，采用p l c 控制与检测技术构建了驾驶室电器集成检测系统。本系统 专用于驾驶室电器中的开关、线束、电子电器设备及其电气回路的功能性；通 过模拟底盘执行电器，连接驾驶室线束接口，形成可检测的闭环控制回路；通 过向特定电子仪表设备提供匹配的输入信号，比较检测结果与规定指标，检测 仪表性能。基于模块化设计方法，本文设计了开关量输入信号检测模块、开关 量输出信号发生模块和脉冲量输出信号发生模块并根据检测需求将各模块进行 功能集成。该检测系统目前已应用于某卡车驾驶室生产企业产品下线前的检测， 取得了较好的实效。 1 1 论文的研究背景 1 1 1 驾驶室总成及其电器检测 本文中提出的“驾驶室总成，是由专门厂家制造，作为整车制造厂的配套 产品，在总装前，驾驶室总成电器未同车架( 底盘) 线束连接，处于欠完整或 非正常工作状态。因此，驾驶室电器的检查首先需要将其形成完整的工作回路， 采用专门的方法进行检测。驾驶室电器的检测应在判断各电器部件质量的基础 上，全面检测装配完成后的驾驶室电器的工作状态，并具备数据自动存储功能。 驾驶室电器的在下线i j f 的检测是保证产品质量的重要环节，缩短检测时间是提 高生产效率的关键因素，检测的结果是评价和追踪产品质量的重要依据。 目前，驾驶室生产厂商所生产的驾驶室电器的检测主要是由检测人员对电 器及线路进行人工检查和功能判断，不能实现检测结果的自动存储、记录、打 印和历史记录的浏览。传统检测方式方式仅能检测部分电器及线束功能，不能 实现电器的全面检测。 本文所涉及的驾驶室电器集成检测系统针对生产厂商生产的驾驶室电器配 置实际情况，提出驾驶室电器集成检测方法，用于检测驾驶室中的开关、线束、 电子电器设备及其电气回路等的功能性、通过模拟底盘执行电器，连接驾驶室 武汉理工大学硕士学位论文 线束接口，形成可检测的闭环控制回路。通过向特定电子电器设备( 如仪表) 提供匹配的输入信号，比较检测结果与规定指标，检测电器质量状态。这种先 进的检测系统能够节省检测成本，提高检测效率，降低检测人员的工作量，能 够实现驾驶室电器的全面检测，能够完成检测结果的自动判断、记录、打印和 产品质量跟踪。 目前，按照驾驶室总成生产厂商生产的驾驶室电器的信号特征可将电器信 号分为开关量输入信号、开关量输出信号和脉冲量输出信号。不同的电器信号 给相对应的电器检测带来了困难，单一的检测方法不能实现对不同类型电器的 分类检测，而针对不同信号所设计的各功能模块则可以解决该问题。 驾驶室电器检测功能模块按照检测电器的不同主要可以分为：开关量输入 信号检测模块、开关量输出信号发生模块、脉冲量输出信号发生模块。开关量 输入( 输出) 检测模块的硬件部分主要由三菱可编程控制器的输入端口和2 4 v 直流继电器组成。脉冲量输出信号发生模块的硬件主要由a t 8 9 s 5 2 单片机、 d c d c 变换模块、复位电路、看门狗电路、u s b 接口( 下载调试) 、a d 9 8 5 0 芯片、液晶表头、精密电阻矩阵等组成。 1 1 2 驾驶室电器检测功能模块的开发流程 驾驶室电器检测功能模块的开发采用集成工程环境( i n t e g r a t e de n g i n e e r i n g e n v i r o n m e n t ，简称i e e ) 思想。l e e 思想要求开发者遵循一定的动态开发流程， 即如图1 1 所示的v 模式。从总体上讲，驾驶室电器检测功能模块的开发流程 分为三大阶段：系统设计阶段、部件开发阶段和集成测试阶段。第一个阶段为 系统设计阶段，这个阶段需要工程技术人员对驾驶室电器进行深入研究，通过 与工厂技术人员及科研人员的合作完成对功能模块的需求分析，在需求分析的 基础上对各功能模块进行方案设计及功能设计。第二个阶段为部件开发阶段， 根据第一阶段的设计实现单个部件的软件和硬件功能。第三个阶段为集成调试 阶段，这一阶段将开关量输入信号模块、开关量输出信号发生模块、脉冲量输 出信号发生模块集成具备一定检测功能的系统，并对该系统进行功能调试，最 后根据检测需求优化系统设计方案。基于i e e v 型开发流程能够真正地将整个系 统的开发流程有机地结合起来，有利于技术人员间的协作，能够从系统的角度 开展各个阶段及各个方面的工作，从而达到缩短设计周期，提高设计质量的目 的。功能模块开发流程如图1 1 所示。 2 武汉理工大学硕+ 学位论文 图1 一l 驾驶室电器检测功能模块的开发流程 1 2 汽车检测技术的国内外研究现状 汽车检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。在汽车发展的早期，汽 车检测主要是有经验的专业人员通过眼看、耳听、手摸的方式进行。随着现代 科学技术的进步，运用各种先进的仪器设备，安全、迅速、准确地对汽车进行 不解体检测，其发展日趋完善。 汽车工业是2 0 世纪初形成的。汽车检测技术伴随着汽车技术的进步，首先 在西方工业国家开始发展，当时的检测诊断主要由人工进行。2 0 世纪中叶，开 发了以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术及检测设备。进入6 0 年代，出 现光机电一体化相结合的设备，汽车检测设备开始向专业化、多功能方向转变； 7 0 年代以后，随着计算机技术的发展，汽车检测设备向智能化方面发展；8 0 年 代，出现了集检测工艺、操作、数据采集和打印、存储与显示等功能于一体的 系统软件，使汽车检测实现了全自动化；9 0 年代起，随着计算机信息技术的发 展，汽车检测技术已发展到车载自诊断系统( o b d ) 及汽车故障诊断专家系统阶 段；2 0 0 0 年后，许多美国企业生产出的汽车在配备普通的o b d i i 系统的同时， 又推出了加强型的诊断系统，在很大程度上提高了检测数据的通讯速度，而且 还增加了对自动变速器、a b s 和s r s 系统的检测功能。 自工业发达国家建立机动车检测站和检测线以来，汽车检测便开始向制度 化、标准化和智能化方向发展。检测结果注重科学、准确、公开、公正。总体 3 武汉理工大学硕士学位论文 来讲，目前发达国家的汽车检测在管理上已实现了制度化，在检测结果判别上 已实现了标准化，在检测技术上已实现了智能化、自动化。 中国汽车检测技术的发展也经历了一个渐进的过程。我国汽车检测技术经 历了从无到有、从简到繁的发展，从引进技术、设备到自主研制开发再进一步 推向应用；从单一性能检测到汽车安全性能检测，再到汽车综合性能检测。尤 其是检测设备的研制开发和生产得到了快速发展，缩小了与工业发达国家的差 距。 目前，汽车检测设备中通用的滚筒式试验台、侧滑试验台、轴( 轮) 重仪、车 速表试验台和普通底盘测功机等，已经能够满足基本的检测需要，但与世界先 进水平相比，还有较大的差距。我国汽车检测技术的未来发展应着重重视发展 以下几个方面： ( 1 ) 建立、完善汽车检测方面的标准 在我国汽车检测的主管部门中，国家改革和发展委员会负责新车方面的检 测；公安部负责在用车辆的安全检测；交通部负责在用车辆的综合性能检测。 其中，公安的安全检测线和交通的综合性能检测线的建设有很大的重复性，造 成了资源浪费。建议参照国外的做法，由交通部门统一组织管理，避免重复检 测，减轻车主负担。在汽车检测战略上，强化政府部门职能的同时，必须大力 实施标准化战略。重点应放在制定和完善汽车各检测项目的检测方法和限值标 准；制定营运汽车技术状况检测评定细则，统一规范全国各地的检测要求及操 作技术等。 ( 2 ) 提升检测设备的技术质量 随着科技的发展，汽车技术已经进入智能化高级阶段，汽车检测设备出现 了前所未有的广阔发展前景，也呈现出许多新的特点。比如：单机智能化、设 备综合化、计算机图形处理技术及高精度传感器的应用等。应当密切关注世界 发达国家汽车检测技术的发展，积极引进和开发先进的汽车检测及计量检定方 面的设备。并在当前的基础上迅速发展综合检测、车载诊断、网上查询等新技 术、新产品，才能使我国汽车检测设备及检测技术与世界发达国家同步发展。 ( 3 ) 检测管理网络化 我国的汽车综合性能检测站虽然部分实现了计算机管理，但由于各检测站 的计算机测控方式有差别，站与站之间并没有全部实现网络化。随着技术和管 理的进步，今后，我国汽车检测技术的发展必须做到：利用信息化促进汽车检 测事业的发展，使汽车检测实现网络化；利用信息高速公路将全国的汽车综合 4 武汉理工大学硕士学位论文 性能检测站联成一个广域网，达到信息资源共享；利用信息化技术促进汽车检 测事业的发展，全面提升我国汽车检测及计量检定的技术水平。 目前，国内外针对驾驶室电器的故障诊断都处于起步阶段。国外有些汽车 生产厂商将高智能化的诊断仪应用到了驾驶室电器的故障诊断。但其缺点是检 测仪器昂贵，操作难度较大。国内对驾驶室的故障诊断主要采用人工为主的检 测方式，智能化水平低，检测效率低下。 1 3 论文的工作目的与意义 汽车驾驶室总成生产线只是完成驾驶室内各部件的安装，其中包括各种电 器、开关、座椅和装饰，以及各电器之间的布线等，没有与汽车底盘上的各部 件形成电气回路，给驾驶室控制部件与线束的检测工作带来不便。 传统的驾驶室电器检测方式是给驾驶室内线束提供电源，逐个拨动驾驶室 内线束上已构成回路的电器控制开关，人工判断电器的工作状态。这种检测方 式不能实现检测结果的自动存储、记录、打印和生产质量跟踪，并且检测人员 不能对驾驶室内未构成回路的电器进行检测，不能给仪表提供匹配的工作信号 以判断仪表的状态。因此不能实现驾驶室内电器的全面检测，给产品质量带来 隐患。 驾驶室电器集成检测系统是针对东风特种汽车有限公司东风汽车特种车身 厂生产的驾驶室内电器实际配置情况，对驾驶室中的电器设备部分所涉及到的 开关、线束、执行电器及其控制回路等进行检测；通过模拟底盘执行电器，连 接驾驶室线束接口，从而形成可检测的闭环控制回路；通过向特定电子电器设 备( 如仪表) 提供匹配的输入信号，比较检测结果与规定指标，检测该设备的 质量状态。检测完毕可对检测结果进行存储，并生成检测报表。通过驾驶室电 器的全面检测与指导返修，可大幅提升驾驶室产品下线前的合格率，为提高整 车的质量，提升工作效率以更快更好的装调入库，及时交付用户打下了坚实的 基础。 1 4 论文的课题支撑及主要研究内容 1 4 1 课题支撑 武汉理工大学一东风特种汽车有限公司东风汽车特种车身厂横向科技项 5 武汉理1 = 大学硕士学位论文 目：驾驶室电器集成检测系统的研制。 1 4 2 本文主要研究内容 论文的主要内容包括以下几个方面： ( 1 ) 驾驶室电器集成检测系统硬件架构 在研究驾驶室电器的电气原理和检测方式的基础上，结合驾驶室电器集成 检测系统的工作原理，对检测系统硬件进行功能需求分析，在此基础上，提出 驾驶室电器集成检测系统硬件架构。 ( 2 ) 驾驶室电器集成检测系统硬件功能模块开发 研究系统检测信号的特征和检测系统的功能要求，采用可编程控制器，编 写检测和控制程序，实现开关量采集和处理，并输出系统所需的控制信号。完 成驾驶室电器集成检测系统硬件功能模块的开发。 ( 3 ) 驾驶室电器集成检测系统的系统集成与调试 根据驾驶室电器集成检测系统的框架结构，将检测系统的软硬件集成，按 照检测系统的操作流程，对检测系统进行调试，确保系统运行稳定，检测结果 准确。以某型驾驶室总成为检测对象，进行多台次检测，检验驾驶室电器集成 检测系统的可靠性。 6 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章驾驶室总体分析 本章所涉及的驾驶室实际上是指驾驶室总成。“驾驶室总成 是由专门厂家 制造，作为整车制造厂的配套产品；在总装前，驾驶室总成的电器未同车架( 底 盘) 线束连接，处于欠完整或非正常工作状态。 2 1 驾驶室及其电器分析 2 1 1 驾驶室基本术语定义 车型：驾驶室总成所属车型，采用生产厂家规定的代号表示。 驾驶室总成标识码：生产厂家对驾驶室总成出厂的标识码。 线束号：驾驶室总成所用线束的编码，采用厂方规定的代号表示。 接插件型号：接插件的编号，采用生产厂家规定的代号表示。接插件分为 插座和插头两类。如d j 7 1 0 1 6 3 1 1 ，指该接插件有1 0 个接口，插片尺寸6 3 ，“1 1 代表插座，“2 1 代表插头。 接插件接口编号：接插件的接口按照从左至右、从上至下的顺序进行编号， 按照从接插件对接端向接线端查看方式。 线色：接插件接口连接线的颜色。 电器接口编号：所用线束定义的电器编号。 电器接口名称：接插件接口所连接的电器名称。 电器接口信号源：包括输入和输出，输入是指信号通过接插件端口输入， 为其他电器提供状态信息，如发动机转速信号通过“转速表 接口输入，为转 速表提供显示信息；输出是指信号通过接插件端口输出，驱动对应电器工作。 电器接口信号类型：开关量、模拟量和脉冲量。 2 1 2 驾驶室连接线束接口分析 按照厂方要求，本文以某车身厂生产的平头车、长头车和装配有欧i i i 发动 机的驾驶室为对象，分析典型线束的接口特征。 系统检测电器特征由元组( 驾驶室标识码，线束号，接插件型号，接插件 接口编号，线色，电器接口编号，电器接口名称，电器接口信号源，电器接口 信号特征，备注) 来描述。 7 武汉理t 大学硕士学位论文 平头车典型线束有4 种，线柬号分别为：3 7 2 6 3 d a - 2 4 0 1 0 - j b 、 3 7 2 6 3 d a - 2 4 0 1 0 j b z k 、3 7 2 2 4 d 一2 4 0 1 0 - j b 、$ 3 7 q 7 5 2 4 0 1 0 - j b - y r ；长头车典型 线束有1 5 种线柬号分别为：3 7 d x l 0 - 2 4 0 1 0 、3 7 d x l 5 - 2 4 0 1 0 ( y r ) 、 5 0 f c l 9 d 一0 0 0 1 2 、3 7 2 4 0 1 0 一f 8 2 a o y r 、3 7 f 5 7 2 4 0 1 0 一t s 、3 7 f 8 2 a 一2 4 0 1 0 一d s 、 3 7 f 8 2 a 一2 4 0 1 0 - t y 、3 7 f c l 9 d 2 4 0 1 0 5 0 f c l 9 d - 0 0 0 1 2 、3 7 f 8 2 a 2 4 0 1 0 一k f 0 1 、 3 7 d 8 7 2 4 0 1 0 e 、c p 3 7 d 8 7 2 4 0 1 0 、3 7 f c i d - 2 4 0 1 0 、3 7 f 6 2 - 2 4 0 1 0 - k f 0 1 ( - k 1 、 3 7 d 8 7 2 4 0 1 0 一a 、3 7 d 8 7 2 4 0 1 0 一s y 。受检线束3 7 2 6 3 d a 2 4 0 1 0 - j b 如图2 - 1 所示。 图2 1 受检线束 以获取系统检测电器特征为目标，通过对不同线束定义中的“接插件型号、 接插件接口编号、线色、电器接口编号、电器接口名称、电器接口信号源、电 器接口信号特征”进行分析对比。 通过对比分析可知： ( 1 ) 平头车和长头车所用接插件型号各不相同； ( 2 ) 平头车中的接插件d j 7 1 0 1 63 2 l 中的1 号接口，在不同线柬中被分 别作为输入量接1 和输出量接口： ( 3 ) 长头车中的接捅件在小同线束中存在丈量信号类型不同和信号方向不 同的情况； ( 4 ) 在不考虑e c u 点数的情况下，在输入量巾，最大开关量数为1 4 、最 武汉理工大学硕士学位论文 大模拟量数为6 、最大脉冲量数为2 ；最大输出开关量为2 0 。 通过分析，特种车身厂所生产的驾驶室线束定义存在的主要问题如下： ( 1 ) 同一类车型不同线束号的同一接插件接口的线束颜色定义不同。 ( 2 ) 同一类车型不同线束号的同一接插件接v i 的电器定义不同。 ( 3 ) 同一类车型不同线束号的同一接插件接口的电器接口编号不同。 ( 4 ) 不同线束号的同一电器的接插件接口定义不同。 ( 5 ) 不同线束号的同一电器的电器接口编号定义不同。 ( 6 ) 不同线束号的同一电器的线色定义不同。 线束定义混乱将引发如下主要问题： ( 1 ) 增加设计成本。每个车型均定义了大量但差异性较小的线束型号。 ( 2 ) 增加了设计环节的冗余成本。 ( 3 ) 增加装配人员的安装难度。由于每个车型的线束定义并不一致，因此 装配人员需要掌握繁杂的线束安装信息，易出现装配错误。 ( 4 ) 增加制造复杂性。不同接插件接口的物理几何形态不同，不同线束及 接插件的设计增加了生产制造的复杂度。 ( 5 ) 增加驾驶室电器检测成本。驾驶室电器检测的硬件和软件必须针对不 同线束及接插件定义进行个性化设计和配置，增加了检测成本，更给标准化、 统一化检测增加了困难。 ( 6 ) 增加人工成本。与标准化设计与制造相比，线束定义混乱造成增加了 人员分工的强度和人工成本，不利于不同车型装配线人力资源的合理调度与配 置。 ( 7 ) 增加维护难度。 针对特种车身厂所生产的驾驶室线束定义存在的问题，提出以下改进意见： ( 1 ) 对各车型线束中的共同接口定义统一的接插件。 ( 2 ) 对各车型线束中的共同电器定义统一的接插件接口编号、电器接口编 号和线色。 ( 3 ) 针对不同车型线束中的特殊电器，可采取预留接插件接口的方式实现。 2 1 3 驾驶室仪表分析 本项目采用武汉一通电子有限公司的y t - z b 2 0 1 系列仪表( t 1 5 3 驾驶室) 。 ( 1 ) 引用标准 9 武汉理工大学硕士学位论文 组合仪表符合下列标准： q c t7 2 7 2 0 0 4 汽车、摩托车用组合仪表 g b4 0 9 4 1 9 9 9 汽车操纵件、指示器及信号装置的标志 ( 2 ) 组合仪表性能参数 各仪表性能参数见下表2 1 至2 7 所示，整车电压为2 4 v 。 表2 1 油量表参数 刻线 ol 2l 参数种类代号 传感器阻值( q ) l o 3 59 1 51 8 0 6 a 表2 - 2 水温表参数 刻线( )4 08 0 1 0 01 2 0 参数种类代号 传感器阻值( q ) 2 8 7 3 06 9 1 4 5 3 8 5 4 5( 2 2 7 3 )a 表2 - 3 电压表参数 刻线( v ) 1 82 42 86 2 参数种类代号 校验电压( v ) ( 1 8 1 4 )2 4 1 42 8 1 23 2 1 4a 表2 4 油压表参数 刻线( 0 1 m p a ) o24681 0 参数种类代号 传感器阻值( q ) 1 0 芝 5 2 3 8 8 41 2 4 5 1 5 5 6 1 8 4 一+ 2 1 4 0 a 表2 5 双针气压表( m 1 2x1 2 5 ) 刻线( o 1 m p a ) 24681 01 2 校验气压( 1 0 0 k p a ) 2 0 4 84 0 4 86 0 4 88 0 4 8l o 0 4 81 2 0 4 8 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 表2 - 6 车速里程表 刻线( k m h )4 0 6 08 01 0 01 2 01 4 0 参数种类 允许误差+ 5+ 5+ 5+ 5+ 6+ 7 备注 oooooo 代号 ( k m h ) 校验信号频 1 ：6 2 5 ，8 5 5 69 3 3 1 1 1 11 3 8 91 6 6 71 9 4 4a 率( h z )脉冲瞒 表2 7 电子转速表 刻线( 1 0 0 r m i n ) 5 1 0 1 52 0 2 5 3 0 参数种类代号备注 允许误差：1 0 0 r r a i n 校验信号频率( h z )9 9 21 9 8 32 9 7 5 3 9 6 7 4 9 5 85 9 5 0 b 飞轮齿数1 1 9 ( 3 ) 按键功能 a ：小计切换( 按下) ；小计清零( 长按3 - 5 s ) ；保养指示符清除( 在仪表启 动同时长按3 - 5 s ) 。 b ：背光调节键，顺时针旋转时背光亮度递增；逆时针旋转时背光递减。 ( 4 ) 匹配插接件 a ：d j y 7 1 4 1 1 6 2 1 ( 插件d j 6 2 2 一1 6 ) b ：d j y 7 1 2 1 a 1 6 2 1 ( 插件d j 6 2 2 1 6 ) c ：d j y 7 1 4 1a 1 6 2 1 ( 插件d j 6 2 2 1 6 ) ( 5 ) 电气原理及接口稚局 仪表接口布局如图2 3 所示，仪表电气原理图如图2 2 所示。 图2 - 2 仪表接口布局图 仪表电源 仪表常电 电气原理图 武汉理工大学硕士学位论文 供，需检测) 报譬灯及照明灯 a s ( q l 形卜一川 + ) 扣_ 1 ) l 一 j - ， 川生杠川 a 5 ( + ) - i 斗_ q c 型生移卜_ 一 c 取+ ) 堂生枉c 4 ( - ) c 取+ ) 1 爿一 1 2 ( + ) c i ( + ) c 1 0 b l i b i c 9 c 1 2 c 3 b l o 蝴枷 a 3 - ) c 1 3 ( ) b 6 ( - ) 图2 - 3 仪表电气原理图 1 2 c l l t 4 瞰 川 心 h m 阱 肼 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 驾驶室受检电器分类 2 2 1 按是否构成电气回路分类 驾驶室由专门厂家制造，在提供给整车厂总装前，未同车架( 底盘) 线束 连接，因此整车电器处于非正常工作状态。如假设由驾驶室电器集成检测系统 为驾驶室供电，则系统检测电器按是否构成电气回路可分为一类检测电器、二 类检测电器和三类检测电器。其中： 一类检测电器是指已形成电气回路的系统检测电器，该类电器已与控制开 关、线束相连，如雨刮。 二类检测电器是指位于车架上，未与驾驶室形成电气回路的系统检测电器， 该类电器在驾驶室中仅有与其对应的控制开关和线束，如后雾灯。 三类检测电器是指位于驾驶室中，未与车架形成电气回路的系统检测电器， 该类电器在驾驶室中没有与其对应的控制信号，如仪表。 2 2 2 按信号源分类 为了实现整车电器检测，各电器必须形成电气回路，但在驾驶室总成中缺 乏构成电气回路的输入信号或输出信号。因此，以驾驶室总成为对象，按电气 回路的信号源可将系统检测电器分为信号输入检测电器和信号输出检测电器。 ( 1 ) 信号输入检测电器 该类电器位于驾驶室总成中，需由车架输入控制信号至驾驶室总成才能构 成电气回路，以执行相应功能。如机油压力报警、水温表、转速表等。 ( 2 ) 信号输出检测电器 该类电器位于车架中，须由驾驶室总成输出控制信号至车架才能构成电气 回路，以执行相应功能。如后左转向灯等。 2 2 3 按信号特征分类 由于系统检测电器的工作原理不同， 按其信号特征，可分为开关量检测电器、 其中： 信号特征也不同，因此系统检测电器 模拟量检测电器和脉冲量检测电器。 开关量检测电器接收输出开关闭合或断开的信号，如近光灯和机油压力报 警等。 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 模拟量检测电器接收模拟量传感器信号，如水温表和机油压力表等。 脉冲量检测电器接收脉冲量传感器信号，如转速表和车速表等。 2 3 驾驶室电器检测需求分析 根据驾驶室及其余底盘电器的配置情况，通过与特种车身厂技术部电器设 计技术人员和装配车间生产人员的充分交流，本文对特种车身厂所要求的驾驶 室电器集成检测系统功能进行了需求分析。 驾驶室电器集成检测系统应实现的功能如下： ( 1 ) 为驾驶室提供电源，电压为2 4 2v d c 。 ( 2 ) 具有短路自保护功能。 ( 3 ) 能判断驾驶室电器设备及其电气回路是否正常工作，并向检测人员提 示故障产生的可能原由。 ( 4 ) 能现场打印检测结果( 采用普通打印机打印，并预留微型打印机硬件 接口) 。 ( 5 ) 系统需检测的电器设备及其电气回路包括：灯光电器及其开关；雨刮 器及其开关；玻璃升降器及其开关；包含收放机、扬声器等一体化的音响系统； 暖风机；仪表( 水温表、机油压力表、油量表、里程表、转速表及指示灯) ；发 动机e c u 的信号输入线束。电器设备由检测人员在驾驶室中模拟驾驶员动作拨 动电器开关进行控制。电器设备与控制开关功能可分别采用智能检测方式和人 工辅助方式进行判断或确认。 ( 6 ) 驾驶室中形成回路的控制开关、线束和电器设备，由系统记录检测结 果；驾驶室中只装配有控制开关、线束，而没有对应的电器设备与其连接的电 器部件，由系统自动检测控制开关、线束部分，记录检测结果，且采用模拟电 器进行指示。 ( 7 ) 仪表中水温表、机油压力表、油量表、里程表、转速表由系统依据车 型提供固定的模拟输入量进行检测，由检测人员人工确认、系统记录检测结果。 ( 8 ) 发动机e c u 本身不需要检测，只需对与发动机e c u 接插件对接的线 束和接口进行回路通断检测( e c u 线束引脚总数不超过4 8 根) 。 ( 9 ) 按检测人员严格遵照操作规程工作模式进行设计。 通过硬件设备和软件控制，驾驶室电器集成检测系统对车灯、线束、开关、 仪表、雨刮等电器部件进行检测，以判断驾驶室电器及其装配质量。系统总体 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 性能指标如下： ( 1 ) 移动性：易于移动，可在不同地点检测。 ( 2 ) 安全性：防止因线束短路或断路等原因而导致系统及电器的损坏。 ( 3 ) 纠错性：可对故障进行原因分析，并提供导致电器故障的可能原因。 ( 4 ) 互换性：除了能对现有主要型号的驾驶室电子电器设备进行检测外， 还应具有易更换性，具备适应不同型号驾驶室电器设备与电气回路的增减变化 的基础。 2 4 本章小结 本章在对“驾驶室”进行了深入详尽地分析的基础上，对驾驶室的基本术 语进行了解释说明，针对设计研制驾驶室电器检测系统的需求对驾驶室的连接 线束接口、驾驶室仪表和用电器进行了细致地研究，在此基础上对受检电器按 不同标准进行了分类。 1 5 武汉理t 大学硕十学位论文 第3 章驾驶室电器检测方案设计 本章针对研究对象驾驶室电器提出了设计开发检测系统的关键是检测方案 的设计。检测方法确定后，由于驾驶室受检电器的特殊性，对不同类型的受检 电器分别设计相关的功能模块成为驾驶室电器检测的重点和前提。 3 1 驾驶室一类电器检测方案设计 如图3 1 所示，该类检测电器与控制开关、线束相连。由于已构成电气回路， 没有外部接口与驾驶室电器集成检测系统的对应接口连接，因此触动控制开关， 人工判断确认电器工作状况，并由系统记录检测结果。 驾驶室电器 集成检测系统 电器开关 厂一= l j 一 iii i f 2 = = 2 气 。i 。lb = = = = = = d 电源 分电保险盒 图3 1 一类检测电器连接图 由于在驾驶室中该类电器已经形成闭合回路，所以对于该类电器的检测采 用人工检测的方式。 由驾驶室电器集成检测系统对驾驶室供电，检测人员操控一类电器的开关， 使其形成闭合回路，通过人工观察该电器的工作情况来判断该类电器的工作情 况是否正常。 3 2 驾驶室二类电器检测方案设计 如图3 2 该类检测电器位于车架上、未与驾驶室形成电气回路，因此在驾驶 室电器集成检测系统中嵌入判断处理模块，以模拟该类检测电器。系统提供的 接插件接口可与该类检测电器对应的驾驶室电器接插件接口相连，触动控制开 关，由系统内嵌的判断处理模块系统自动判断控制开关和线束工作状况，指示 电器功能，并由系统记录检测结果。 1 6 武汉理工大学硕士学位论文 驾驶室电器 集成检测系统 系统对接 驾驶窜电 接插件器接插件开关 m ( 判酊： ll 【 处理： 一 一f 一i l l i f 2 = = 2 气 i - - - - - - - - 4 电源分电保险盒 图3 2 二类检测电器连接图 开关量输入信号检测方案如图3 3 所示，实现二类电器的检测功能。开关量 输入信号通过继电器经开关量输入端口进入下位机p l c 中；p l c 将开关量输入 控制信号转换成p l c 中的c p u 能够接收和处理的数字信号