用于单缸机试验台的测控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于单缸机试验台的测控系统，包括上位机、智能仪表、PLC、多个传感器以及第一电动执行器，其中上位机分别与智能仪表和PLC相连接，上位机设定发动机运行参数的稳定判断区间及设定报警临界值，并在线下载至智能仪表；智能仪表分别与传感器和第一电动执行器连接，获取单缸机运行过程中监测点的发动机运行参数；进而调整第一电动执行器的工作状态，控制辅助系统；智能仪表还与PLC相连接，用于向PLC传送报警信号，PLC根据报警信号，进行报警提示。本发明专利技术通过智能仪表的应用，克服了上位机多任务与处理速度之间的矛盾，将任务分散化，提高了整个系统的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
用于单缸机试验台的测控系统
本专利技术涉及测控系统，尤其涉及一种用于单缸机试验台的测控系统。
技术介绍
发动机测试台架的研制始于上世纪四、五十年代，它是进行发动机性能试验的主要设备，其水平高低直接影响到能否如实反映发动机的性能，能否提供发动机设计和改进的依据。在发动机的开发、研制、生产和使用过程中，发动机测试台架环节对于发动机立论、设计制造新产品、研究和提高发动机及其零部件的性能以及正确地指导生产、维修和使用都具有十分重要的意义。随着计算机技术和电子技术在试验台架的测控系统上的应用和发展，现代的发动机测试台架集复杂数学算法、自动控制、信号处理、人工智能、电子技术等各种现代科学技术于一体，可以获得大量的测量值，根据需要进行实时监控和图形显示，提供了很好的数据处理功能，测量精度和控制精度都有了很大的提高。其中，发动机试验测控系统是基于计算机的控制系统，通过软件和硬件的结合设计，实现监测和控制的融合，满足对发动机试验的数据监测、运行控制、数据记录和安全保护等功能。相对于发动机试验开发台架而言，单缸机试验台是进行详细的燃烧系统研究的强有力工具。多年来发动机研究和开发的专业公司，在单缸机上完成了大量的开发和实验，为大型整机的研究和开发提供了相当大的技术支撑。试制单缸试验机可以大大缩短发动机的设计试制周期、节约设计试制成本、减少设计试制人员的工作量。最终使发动机成品的下线时间提前，有利于提早抢占市场。对于发动机产品试验而言，测控系统功能相对简单，参数调整和控制功能要求较低。然而面向试验开发，尤其单缸机试验开发的测控系统，由于单缸机试验系统本身的特性，需要分离的控制系统和辅助支持系统。这样与整机测控系统相比，单缸机测控系统还需要满足对辅助支持系统（包括机油、冷却水、燃油、进排气等系统）的监测和控制要求，并按照整机运行状态，对支持系统相关控制参量进行调整，保证与整机运行状态的一致性。目前，在单缸机试验开发中，对辅助系统的控制要求较高，控制变量也较多，现有技术存在的主要问题如下：1、在单缸机的试验开发中，一般将外围系统的各种调节装置的控制功能集中在上位机，增加了上位机的计算和处理负担，大量占用工控计算机的运行资源，同时增加了系统的运行风险。2、单缸机的对象的不断变化以及试验任务类型的不同，对逻辑控制的变量参与范围和组合条件有不同的要求，配置欠灵活性。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于单缸机试验台的测控系统，通过上位机、智能仪表与PLC（ProgrammableLogicController可编程逻辑控制器）的结合应用，减轻上位机的计算和处理负担，提高系统的稳定性，提高对逻辑控制的变量参与范围和组合条件的配置灵活性。本专利技术提供的一种用于单缸机试验台的测控系统，包括试验数据管理系统、上位机、智能仪表、PLC、多个传感器以及第一电动执行器，其中上位机分别与试验数据管理系统、智能仪表和PLC相连接，上位机用于设定发动机运行参数的稳定判断区间及设定报警临界值，并将稳定判断区间及报警临界值在线下载至智能仪表；智能仪表与这些传感器相连接，用于采集单缸机运行过程中监测点的发动机运行参数；智能仪表与第一电动执行器相连接，用于调整第一电动执行器的工作状态，第一电动执行器用于控制辅助系统；智能仪表还与PLC相连接，用于向PLC传送报警信号，PLC根据报警信号，进行报警提示。进一步地，上位机与智能仪表之间通过RS485总线建立连接，按照Modbus通讯协议完成数据通讯；智能仪表具有内部控制单元，用于调节和控制发动机运行参数。进一步地，上位机与PLC通过RS485数据线建立通讯连接，按照自由通讯协议完成数据通讯。进一步地，PLC具有数字输入模块、数字输出模块和模拟输出模块，数字输出模块和模拟输出模板连接第二电动执行器，第二电动执行器与发动机本体相连接，用于驱动发动机本体的动作。进一步地，智能仪表包括模拟输入模块、模拟输出模块和开关输出模块；模拟输入模块与传感器连接，模拟输出模块与第一电动执行器的调节控制单元连接，并按照试验要求的目标值，以模拟量控制信号的形式，对电动执行器的工作状态进行调整，开关输出模块与PLC的数字输入模块相连接。进一步地，第二电动执行器包括电磁阀与油门控制器。数字输出模块连接电磁阀；模拟输出模板连接油门控制器。进一步地，当PLC根据报警信号，进行报警提示时，PLC还驱动第二电动执行器停止发动机的运行。进一步地，该测控系统还包括UPS电源，UPS电源与上位机连接，用于为上位机供电。进一步地，这些传感器包括压力、温度、液位以及流量传感器。进一步地，PLC还连接了发动机运行控制及安保系统。在本专利技术中，还提出了增加PLC脚本控制功能。上位机与PLC之间由RS485数据线形式建立连接通讯连接，按照自由通讯协议完成数据通讯。通过在应用软件中嵌入PLC脚本控制编辑窗口，从上位机中调用脚本程序编辑模块，根据获取的信号实测值，设定单个或组合判断条件，根据逻辑计算的结果，执行相应的控制功能。优选地，PLC在应用程序中将I/O通道变量化，嵌入PLC脚本控制功能，通过交互窗口，在线编辑和修改逻辑控制语句，通过单个或组合条件判断和逻辑计算结果，自由指定PLC某触点输出，驱动外部执行单元进行相应动作。技术效果1、通过智能仪表来完成辅助系统各变量的控制，并由上位机以RS485总线通讯形式进行智能仪表参数设定和配置，灵活有效，克服了上位机多任务与处理速度之间的矛盾，将任务分散化，降低了上位机的计算运行负担，同时提高了整个系统的可靠性和稳定性。2、在单缸机的耐久试验中，通过增设辅助系统的运行稳定状态判断及保护的功能，不仅可以一定程度上减轻了耐久试验中监测人员的劳动强度；而且增强系统的自动保护功能，避免由于机械、电气故障或控制单元失效，引起发动机运行状态的波动和陡变都会造成不可预估的严重后果；还可以有效避免在故障发生前的人为判断失误或反应不及，而造成严重事故。3、通过嵌入在应用软件中的PLC脚本控制编辑窗口，自由实现对逻辑判断、组合关系的编辑和修改，最终控制PLC特定触点的输出；使参与逻辑判断的变量范围扩大，逻辑组合条件更加灵活，更加适合满足随时调整的单缸机试验开发需求。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一较佳实施例中的一种用于单缸机试验台的测控系统的结构框架图；图2显示了图1中的测控系统的上位机、智能仪表和PLC的硬件结构连接图；图3是本专利技术的较佳实施例中的测控系统用于单缸机辅助系统耐久试验的工作流程图。具体实施方式本专利技术提供的用于单缸机试验台的测控系统是基于自主研发的单缸机试验台架，在分布型控制系统的基本模式下，采用了分级模块结构，把多元化、多样化的发动机监测及控制任务，分解为相对独立的环节，并根据功能上的区别设计成独立功能子模块、子程序。通过网络通讯的形式实现高度的集成和关联，通过上位机主程序统一管理和调度协调，完成预定的试验研究任务。图1示出了本专利技术的用于单缸机试验台的测控系统的结构框架图，包括试验数据管理系统101、测控系统组件、控制设备系统以及外围支持系统。测控系统组件包括上位机102、RS485串口扩展本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于单缸机试验台的测控系统，其特征在于，包括试验数据管理系统、上位机、智能仪表、PLC、多个传感器以及第一电动执行器，所述上位机分别与所述试验数据管理系统、所述智能仪表和所述PLC相连接，所述上位机用于设定发动机运行参数的稳定判断区间及设定报警临界值，并将所述稳定判断区间及所述报警临界值在线下载至所述智能仪表；所述智能仪表与所述这些传感器相连接，用于采集单缸机运行过程中监测点的所述发动机运行参数；所述智能仪表与所述第一电动执行器相连接，用于调整所述第一电动执行器的工作状态，所述第一电动执行器用于控制辅助系统；所述智能仪表还与所述PLC相连接，用于向所述PLC传送报警信号，所述PLC根据所述报警信号，进行报警提示。

【技术特征摘要】
1.一种用于单缸机试验台的测控系统，其特征在于，包括试验数据管理系统、上位机、多个智能仪表、PLC、多个传感器以及第一电动执行器，所述上位机分别与所述试验数据管理系统、所述智能仪表和所述PLC相连接，所述上位机用于设定发动机运行参数的稳定判断区间及设定报警临界值，并将所述稳定判断区间及所述报警临界值在线下载至所述智能仪表；各个所述智能仪表分别与所述这些传感器相连接，用于采集单缸机运行过程中监测点的所述发动机运行参数；所述智能仪表与所述第一电动执行器相连接，用于调整所述第一电动执行器的工作状态，所述第一电动执行器用于控制辅助系统；所述智能仪表还与所述PLC相连接，用于向所述PLC传送报警信号，所述PLC根据所述报警信号，进行报警提示；所述PLC具有数字输入模块、数字输出模块和模拟输出模块，所述数字输出模块和所述模拟输出模块连接多个第二电动执行器，所述这些第二电动执行器与发动机本体相连接，用于驱动所述发动机本体的动作；所述智能仪表包括模拟输入模块、模拟输出模块和开关输出模块；所述模拟输入模块与所述传感器连接，所述模拟输出模块与所述第一电动执行器的调节控制单元连接，并按照试验要求的目标值，以模拟量控制信号的形式，对所述第一电动执行器的工作状态进行调整，所述开关输出模块与所述PLC的数字输入模块相连接；在应用软件中嵌入PLC脚本控制编辑窗口，从所述上位机中调用脚本程序编辑模块，根据获取的信号实测值，设定单个或组合判断条件，根据逻辑计算的结果，执行相应的控制功能；所述测控系统在耐久试验过程中具有人工模式和自动模式，当耐久试验进入所述人工模式时，人为监控各外围支持装置和控...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷峰，任林，张伟，张慧，田雨生，常伟杰，肖丹丹，张剑锋，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：发明
国别省市：