[發明專利]用于單缸機試驗臺的測控系統

有效

• 申請號: 201310354598.X
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103399560A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 谷峰;任林;張偉;張慧;田雨生;常偉杰;肖丹丹;張劍鋒
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G01M15/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及測控系統，尤其涉及一種用于單缸機試驗臺的測控系統。

背景技術

發動機測試臺架的研制始于上世紀四、五十年代，它是進行發動機性能試驗的主要設備，其水平高低直接影響到能否如實反映發動機的性能，能否提供發動機設計和改進的依據。在發動機的開發、研制、生產和使用過程中，發動機測試臺架環節對于發動機立論、設計制造新產品、研究和提高發動機及其零部件的性能以及正確地指導生產、維修和使用都具有十分重要的意義。隨著計算機技術和電子技術在試驗臺架的測控系統上的應用和發展，現代的發動機測試臺架集復雜數學算法、自動控制、信號處理、人工智能、電子技術等各種現代科學技術于一體，可以獲得大量的測量值，根據需要進行實時監控和圖形顯示，提供了很好的數據處理功能，測量精度和控制精度都有了很大的提高。其中，發動機試驗測控系統是基于計算機的控制系統，通過軟件和硬件的結合設計，實現監測和控制的融合，滿足對發動機試驗的數據監測、運行控制、數據記錄和安全保護等功能。

相對于發動機試驗開發臺架而言，單缸機試驗臺是進行詳細的燃燒系統研究的強有力工具。多年來發動機研究和開發的專業公司，在單缸機上完成了大量的開發和實驗，為大型整機的研究和開發提供了相當大的技術支撐。試制單缸試驗機可以大大縮短發動機的設計試制周期、節約設計試制成本、減少設計試制人員的工作量。最終使發動機成品的下線時間提前，有利于提早搶占市場。

對于發動機產品試驗而言，測控系統功能相對簡單，參數調整和控制功能要求較低。然而面向試驗開發，尤其單缸機試驗開發的測控系統，由于單缸機試驗系統本身的特性，需要分離的控制系統和輔助支持系統。這樣與整機測控系統相比，單缸機測控系統還需要滿足對輔助支持系統（包括機油、冷卻水、燃油、進排氣等系統）的監測和控制要求，并按照整機運行狀態，對支持系統相關控制參量進行調整，保證與整機運行狀態的一致性。

目前，在單缸機試驗開發中，對輔助系統的控制要求較高，控制變量也較多，現有技術存在的主要問題如下：

1、在單缸機的試驗開發中，一般將外圍系統的各種調節裝置的控制功能集中在上位機，增加了上位機的計算和處理負擔，大量占用工控計算機的運行資源，同時增加了系統的運行風險。

2、單缸機的對象的不斷變化以及試驗任務類型的不同，對邏輯控制的變量參與范圍和組合條件有不同的要求，配置欠靈活性。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種用于單缸機試驗臺的測控系統，通過上位機、智能儀表與PLC（Programmable?Logic?Controller可編程邏輯控制器）的結合應用，減輕上位機的計算和處理負擔，提高系統的穩定性，提高對邏輯控制的變量參與范圍和組合條件的配置靈活性。

本發明提供的一種用于單缸機試驗臺的測控系統，包括試驗數據管理系統、上位機、智能儀表、PLC、多個傳感器以及第一電動執行器，其中上位機分別與試驗數據管理系統、智能儀表和PLC相連接，上位機用于設定發動機運行參數的穩定判斷區間及設定報警臨界值，并將穩定判斷區間及報警臨界值在線下載至智能儀表；智能儀表與這些傳感器相連接，用于采集單缸機運行過程中監測點的發動機運行參數；智能儀表與第一電動執行器相連接，用于調整第一電動執行器的工作狀態，第一電動執行器用于控制輔助系統；智能儀表還與PLC相連接，用于向PLC傳送報警信號，PLC根據報警信號，進行報警提示。

進一步地，上位機與智能儀表之間通過RS485總線建立連接，按照Modbus通訊協議完成數據通訊；智能儀表具有內部控制單元，用于調節和控制發動機運行參數。

進一步地，上位機與PLC通過RS485數據線建立通訊連接，按照自由通訊協議完成數據通訊。

進一步地，PLC具有數字輸入模塊、數字輸出模塊和模擬輸出模塊，數字輸出模塊和模擬輸出模板連接第二電動執行器，第二電動執行器與發動機本體相連接，用于驅動發動機本體的動作。

進一步地，智能儀表包括模擬輸入模塊、模擬輸出模塊和開關輸出模塊；模擬輸入模塊與傳感器連接，模擬輸出模塊與第一電動執行器的調節控制單元連接，并按照試驗要求的目標值，以模擬量控制信號的形式，對電動執行器的工作狀態進行調整，開關輸出模塊與PLC的數字輸入模塊相連接。

進一步地，第二電動執行器包括電磁閥與油門控制器。數字輸出模塊連接電磁閥；模擬輸出模板連接油門控制器。

進一步地，當PLC根據報警信號，進行報警提示時，PLC還驅動第二電動執行器停止發動機的運行。