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1、1基于 MCGS 组态软件和数据采集卡汽车燃油喷射实时监控与仿真教学系统的实现The Practice of Real-time Monitoring & Simulating Teaching System on Automobile Fuel Injection based on MCGS Software and Data Collecting Card.摘要： 利用 MCGS 组态软件和数据采集卡对汽车燃油喷射系统的运行状态进行实时监控，功能仿真，具有直观、方便、节省开支的优点，在汽车教学中收到较好效果。关键词：MCGS 组态软件、信号采集、实时监控、仿真教学Abstract: EFI
2、 gasoline engines operation is monitored and the trouble can be simulated and resolved by using the technology of MCGS software and industrial control cards .It has many merits such as visualization,convenience and economy and it has good effect on teaching of auto trouble diagnosis.Key Word: MCGS c
3、onfiguration software; sing acquisition; real-time monitoring; training and simulation of operation.1、引言：电子控制技术在汽车上的广泛应用给汽车维修人员带来了学习的困难和掌握的难度，特别是汽车燃油喷射系统，结构密闭、组成复杂，是整个汽车的核心，也是学员学习的难点，利用 MCGS 组态软件和数据采集卡构成的硬件系统，通过 MCGS 接口参数设置，实现在脱机状态下对发动机 ECU 的动态测试，实时故障检测、故障诊断，故障模拟，为研究和分析 ECU提供大量有价值的数据，具有调控容易、重复性好、测试范
4、围可以无限扩展等优点，从而为汽车燃油喷射系统的教学研究提供了很好的手段。图 1 为汽车燃油喷射实时监控与仿真教学系统组成图。 图 1：汽车燃油喷射实时监控与仿真分析系统组成图2、系统硬件组成：汽车燃油喷射实时监控与仿真教学系统实时监控与检测 教学系统发动机运行监控、检测 燃油供给系统监控检测 怠速系统监控、检测 进气排气系统监控、检测起动系统监控、检测 点火机系统监控、检测 发动机工况实时仿真 燃油供给系统仿真 怠速系统实时仿真 进气排气系统实时仿真起动系统实时仿真 点火机系统实时仿真 发动机机构教学系统 燃油喷射教学系统 发动机电气教学系统 整车电气教学系统模拟仿真2汽车燃油喷射实时监控与仿
5、真教学系统由北京昆仑通态 MCGS 组态软件和台湾研华 PCL 系列数据采集卡，丰田 4 缸电喷发动机、丰田汽车电脑（ECU） ，汽车燃油喷射系统示教板组成。系统组成如图 2 所示：图 2：汽车燃油喷射系统实时监控与仿真教学系统组成MCGS 是一套基于 Windows95、98、ME、NT、2000 等操作系统的平台，用于快速生成上位机监控系统组态软件，支持各类采集板卡等硬件设备，具有数据采集，实时和历史数据处理、报警、动画图形显示、报表输出等功能。采用台湾研华公司推出的用于 PC 的高性能，高速度多功能数据采集卡：一个四路八位模拟量输入模块，实现对发动机喷油嘴喷油量，废气含氧量，冷却液温度，
6、进气温度，进气压力，空气流量传感器模拟数据采集；两个八路开关量输入模块，用以对点火阀、怠速稳定阀、节气门位置和曲轴位置传感器等开关量的数据采集；通过 ISA 总线可使采集系统与上位监控主机互联，实现由上位监控采集板卡的运行，检测采集板卡的参数并控制采集卡的运行。3、系统结构设计：采用 MCGS 组态软件进行系统开发，实现用户图形显示、数据存盘、报表、曲线形成，通过 MCGS 组态软件接口参数设置，实现 VB 环境和 MCGS 软件之间的实时数据交换，利用数据采集卡的驱动程序，直接采集现场信号，并在组态图窗口中显示，实现在线实时检测，系统接口框图如图 3 所示：图 3：汽车燃油喷射实时监控与仿真
7、教学系统接口框图根据测量的要求，调用组态软件设备窗口中的子窗口设备管理，调用研华采集板卡驱本田4缸电喷发动机ECU通用计算机1SA总线MCGS 组态软件监控、仿真、故障诊断、故障模拟、报警、CAI。A/D、D/A 采集板卡DI/DO 采集板卡传感器模拟量信号传感器数字量信号现场传感器 数据采集卡VB 编程实时采集，实时交换定时控制MCGS 组态软件实时图形填报表生成数据存盘现场执行机构3动程序，完成模拟量的输入及输入通道的信号联系。通过用 VB 语言编制的 Drivers 程序进行驱动，实现数据采集，完成画面编辑，数据处理等。在 MCGS 运行环境中，根据指定的采集周期，调用接口，接口程序编制
8、如下：alngDat aFLag-Long 型数组，设备对应通道的数据是否要处理，一般不用alngDataVaLue-Single 型数组，设备对应的数值型通道的数值，当通道为字符型时，表示通道值在astrDataString 数组中的位置astrDatsString-String 型数组，设备对应字符型通道的值CollectDevDat=0-采集数据有效，但只对返回的输入数据进行处理CollectDevDat=1-采集数据有效，但对返回的输入数据都进行处理CollectDevDat=2-采集数据无效，不须进行处理。CollectDevDa t = -1-设备故障CollectDevDat=-
9、100-设备故障，但把第 0 通道的值返回，使用 0 通道来表示故障的具体信息Dim strlommOrder As StringDim strReturn D As StringDim IngReturn As LongDim Inglndex As LongDim IngDo As LongStrcomm Order=“”+Right(“00”+Hex)(g_lngDeviceAddress),2)+“ 6”IngReturn=FetchDataFormCommm_IngCheckFlag,m_objCommParent,strCommOrder,strReturnDataIf lngRe
10、turn o Then GoTo PROC_EXIT系统主程序采用顺序查询方式，分为三个部分：1)系统初始化，对系统进行必要的设置。2)系统控制，依据系统“监控检测/ 模拟仿真运行方式”的开关的位置，选择“监控检测”，A/D，D/A板卡对发动机参数、状态进行采集、处理、显示，并对异常状态进行报警、处理。同时，将采集的参数和状态数据存放在与上位监控主机通讯的指定的数据区内，以便在通讯时调用。3)在“模拟仿真”时，A/D 板卡采集发动机参数量，对发动机的各种运行参数量进行模拟仿真，同时，将采集到的参数也存放在与上位监控主机通讯的指定的数据区内，以便在通讯时调用。系统程序流程如图 4 所示。4模拟仿
11、真监控检测N Y图 4 系统程序流程图 4、教学运用利用直观方便的 MCGS 人机界面和操作环境，通过单击按钮操作可访问详细数据和直观的流程画面：1） 、系统启动后，进入系统主页2） 、单击图标或按钮可实现各子流程画面的动态仿真显示，每屏显示相应的流程、工况开始初始化监控检测/模拟仿真采集发动机参数量有关参数量模拟仿真采集发动机参数/状态有异常情况对异常情况进行监控处理LI 理显示有关状态及参数值有关状态及数值写入数据通讯区与上位监控机通讯53） 、 模拟输入、输出信号实时曲线显示4） 、 开关量输入、输出信号实时曲线显示5） 、 所有流程图之间切换显示6） 、 参数报警提示。点击系统主页下爆
12、震传感器，显示子流程爆震传感器组态图，如图 5 所示。图 5：爆震传感器组态图及爆震传感器信号波形图例：一辆现代轿车 ABS 指示灯亮，分析其故障，首先检查轮速传感器，除去其表面的尘土和油污，指示灯仍然亮；然后检测轮速传感器信号波形，将所测得波形与历史波形相对照，发现存在异常，历史信号波形如图 6 所示，此信号属于交流信号，此类信号波形在零线上上下跳动是对称的，也就是波峰的幅值相同，两脉冲间的时间和形状是一致的，频率将随着车速的增加而增加。图 6：轮速传感器历史信号波形6图 7 是检测所得的该车轮速传感器故障信号。此信号的波峰高低不平，这表明磁芯与磁组轮相碰，波峰平缓表明磁组损坏。更换新的轮速传感器后，故障消失。图 7：检测所得车轮轮速传感器实时故障信号波形5、结束语：运用 MCGS 组态软件和数据采集卡对汽车燃油喷射系统的运行状态进行实时监控，实时故障检测、故障诊断，故障模拟仿真，为研究和分析 ECU 提供大量有价值的数据，具有调控容易、重复性好、测试范围可以无限扩展等优点，为汽车燃油喷射系统的教学研究提供了很好的手段，在汽车教学中使用，收到较好教学效果。参考文献：1、北京昆仑通态自动化软件科技有限公司：MCGS 全中文工控组态软件 。2、汪立亮，周志斌主编广州本田雅阁轿车电系故障检测与维修 。
