矿用防爆柴油机性能试验用测控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及矿用防爆柴油机的性能试验，具体是一种矿用防爆柴油机性能试验用测控系统。满足了目前矿用防爆柴油机性能试验的试验需要。所述测控系统包括上位机、数据采集模块、检测柴油机各项性能指标的测量设备、对柴油机实施测试控制的执行设备；测量设备包含Pt100温度传感器、K型热电偶、压力变送器、油耗仪、尾气分析仪、烟度计、空气流量计、扭矩传感器、扭矩测量仪；执行设备包括PLC模块、油路电磁阀、气路电磁阀、油门控制器、直流电力数字测功系统。本实用新型专利技术结构合理，具有良好的扩展性，采用CAN总线通讯，传输速度快，实时性强，可靠性高。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
矿用防爆柴油机性能试验用测控系统
本技术涉及矿用防爆柴油机的性能试验，具体是一种矿用防爆柴油机性能试验用测控系统。
技术介绍
现有矿用防爆柴油机性能试验的测控系统所设数据采集通道较少，且采用的功能板卡及连接线较多，模块化不清晰，结构复杂；并存在传输速度慢、可扩展性不强、实时性和可靠性较差等缺点。而针对目前矿用防爆柴油机性能试验要求越来越高的情况，需采集的参数越来越多，需设置的数据采集模块和测控设备越来越多，模块与模块之间、模块和设备之间的通讯也翻倍增加，现有测控系统已无法满足检测领域和科研领域中矿用防爆柴油机性能试验的试验需要。
技术实现思路
本技术为了满足目前矿用防爆柴油机性能试验的试验需要，提供了一种矿用防爆柴油机性能试验用测控系统。本技术是采用如下技术方案实现的:矿用防爆柴油机性能试验用测控系统，包括上位机、数据采集模块、检测柴油机各项性能指标的测量设备、对柴油机实施测试控制的执行设备；所述测量设备包含Ptioo温度传感器、K型热电偶、压力变送器、油耗仪、尾气分析仪、烟度计、空气流量计、扭矩传感器、扭矩测量仪；所述执行设备包括PLC模块、油路电磁阀、气路电磁阀、油门控制器、直流电力数字测功系统；PtlOO温度传感器、K型热电偶、压力变送器与数据采集模块连接构成独立功能模块节点；上位机、油耗仪、尾气分析仪、烟度计、空气流量计(上位机、油耗仪、尾气分析仪、烟度计、空气流量计的接口为RS232接口)分别配置CAN232MB通讯转换模块(简称CAN232MB模块)，与对应CAN232MB通讯转换模块连接构成独立功能模块节点；PLC模块及直流电力数字测功系统(PLC模块及直流电力数字测功系统的接口为RS485接口)分别配置CAN485MB通讯转换模块(简称CAN485MB模块)，与对应CAN485MB通讯转换模块连接构成独立功能模块节点，上述节点通过CAN总线连接构成CAN网络；扭矩测量仪与油门控制器通过自带的CAN通讯接口与CAN网络连接，扭矩传感器的输出端与扭矩测量仪连接；所述CAN232MB通讯转换模块包括单片机、MAX232电平转换芯片、CAN通信控制器、CAN收发器、光电隔离器，MAX232电平转换芯片、CAN通信控制器与单片机连接，CAN收发器经光电隔离器与CAN通信控制器连接；所述CAN485MB通讯转换模块包括单片机、MAX485电平转换芯片、CAN通信控制器、CAN收发器、光电隔离器，MAX485电平转换芯片、CAN通信控制器与单片机连接，CAN收发器经光电隔离器与CAN通信控制器连接；所述数据采集模块包括信号调理电路、A/D转换芯片、光电隔离器、微处理器、CAN通信控制器、CAN收发器，信号调理电路的输出端与A/D转换芯片连接，A/D转换芯片经光电隔离器与微处理器连接，CAN通信控制器与微处理器连接，CAN收发器与CAN通信控制器连接。所述测控系统中:由上位机负责对系统数据的接受与管理、控制命令的发送以及各独立功能模块节点动态参数和设备状态的实时显示；PtlOO温度传感器与K型热电偶用于对柴油机实施多点测温，压力变送器用于对柴油机的油压及气压实施多点测量，具体设置数量由测试点的数量决定，其中，PtlOO温度传感器测量低温，例如:机油温度、冷却液温度等；K型热电偶测量高温，主要用于测量柴油机的排气温度；Ptl00温度传感器、K型热电偶、压力变送器输出的模拟信号由数据采集模块进行处理，首先经信号调理和A/D转换变成数字信号，然后送入微处理器存储，再经CAN通讯控制器和CAN收发器以CAN数据格式输出至CAN网络。油耗仪、空气流量计、烟度计、尾气分析仪分别用于测量矿用防爆柴油机的油耗、空气流量、尾气的不透光度、尾气中CO和NO的含量，测量数据通过CAN232MB通讯转换模块上传至CAN网络，经CAN网络回馈给上位机；PLC模块用于控制矿用防爆柴油机的油路电磁阀、气路电磁阀、直流电力数字测功系统的开启、运行方式等状态，其中，所述直流电力数字测功系统是现有公知产品；油门控制器控制矿用防爆柴油机的油门开度，并将油门开度经CAN网络反馈给上位机；扭矩测量仪用于测量矿用防爆柴油机的扭矩和转速，并将扭矩和转速信号经CAN网络反馈给上位机。与现有技术相比，本技术所述测控系统采用模块化设计，使系统内部元器件和连接线减少，结构简化，系统可扩展性和可靠性增强，各模块具有较强的独立性和通用性；所用数据采集模块不仅可以将各传感器输出的模拟信号转换为单片机可接收的数字信号，还可以将数字信号转换成符合CAN总线协议的信号(简称CAN信号);所用CAN232MB通讯转换模块和CAN485MB通讯转换模块使现场设备方便地连接到CAN总线上，使RS232信号和CAN信号之间、RS485信号和CAN信号之间可以根据控制指令进行互相转换和传输；所用PLC模块可以对系统中数字和模拟量的输入和输出进行控制，并与外部进行串口通讯。所述测控系统采用CAN总线通讯方式，系统各部分组成了一个CAN网络，系统中上位机、各模块和设备作为CAN网络的节点，互相进行数据传输；CAN网络上的节点不分主从，任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，通信方式灵活，CAN网络上的节点数目前可达110个，CAN总线协议废除了传统的站地址编码，取而代之以对通信数据块进行编码，按数据块编码的方式，使不同的节点可以同时接收到相同的数据，传统的RS232、RS485通讯与CAN总线通讯相比，实时性不强，只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差；且当系统出现多节点同时向总线发送数据时，会导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。本技术结构合理，具有良好的扩展性，采用CAN总线通讯，传输速度快，实时性强，可靠性高。能对矿用防爆柴油机的转速、扭矩、温度、压力、油耗、空气流量、尾气中CO含量、NO含量和烟度同时进行检测，并能对防爆柴油机的油门、直流电力数字测功系统实施有效控制。【附图说明】图1为本技术所述测控系统的原理方框图；图2为本技术所述测控系统CAN总线上的设备连接示意图；图3为CAN232MB通讯转换模块的原理方框图；图4为CAN485MB通讯转换模块的原理方框图；图5为数据采集模块的原理方框图。【具体实施方式】如图1-5所示，矿用防爆柴油机性能试验用测控系统，包括上位机、数据采集模块、检测柴油机各项性能指标的测量设备、对柴油机实施测试控制的执行设备；所述测量设备包含PtlOO温度传感器、K型热电偶、压力变送器、油耗仪、尾气分析仪、烟度计、空气流量计、扭矩传感器、扭矩测量仪；所述执行设备包括PLC模块、油路电磁阀、气路电磁阀、油门控制器、直流电力数字测功系统；PtlOO温度传感器、K型热电偶、压力变送器与数据采集模块连接构成独立功能模块节点；上位机、油耗仪、尾气分析仪、烟度计、空气流量计分别配置CAN232MB通讯转换模块，与对应CAN232MB通讯转换模块连接构成独立功能模块节点；PLC模块及直流电力数字测功系统分别配置CAN485MB通讯转换模块，与对应CAN485MB通讯转换模块连接构成独立功能模块节点，上述节点通过CAN总线连接构成CAN网络；扭矩测量仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿用防爆柴油机性能试验用测控系统，其特征在于：包括上位机、数据采集模块、检测柴油机各项性能指标的测量设备、对柴油机实施测试控制的执行设备；所述测量设备包含Pt100温度传感器、K型热电偶、压力变送器、油耗仪、尾气分析仪、烟度计、空气流量计、扭矩传感器、扭矩测量仪；所述执行设备包括PLC模块、油路电磁阀、气路电磁阀、油门控制器、直流电力数字测功系统；Pt100温度传感器、K型热电偶、压力变送器与数据采集模块连接构成独立功能模块节点；上位机、油耗仪、尾气分析仪、烟度计、空气流量计分别配置CAN232MB通讯转换模块，与对应CAN232MB通讯转换模块连接构成独立功能模块节点；PLC模块及直流电力数字测功系统分别配置CAN485MB通讯转换模块，与对应CAN485MB通讯转换模块连接构成独立功能模块节点，上述节点通过CAN总线连接构成CAN网络；扭矩测量仪与油门控制器通过自带的CAN通讯接口与CAN网络连接，扭矩传感器的输出端与扭矩测量仪连接；所述CAN232MB通讯转换模块包括单片机、MAX232电平转换芯片、CAN通信控制器、CAN收发器、光电隔离器，MAX232电平转换芯片、CAN通信控制器与单片机连接，CAN收发器经光电隔离器与CAN通信控制器连接；所述CAN485MB通讯转换模块包括单片机、MAX485电平转换芯片、CAN通信控制器、CAN收发器、光电隔离器，MAX485电平转换芯片、CAN通信控制器与单片机连接，CAN收发器经光电隔离器与CAN通信控制器连接；所述数据采集模块包括信号调理电路、A/D转换芯片、光电隔离器、微处理器、CAN通信控制器、CAN收发器，信号调理电路的输出端与A/D转换芯片连接，A/D转换芯片经光电隔离器与微处理器连接，CAN通信控制器与微处理器连接，CAN收发器与CAN通信控制器连接。...

【技术特征摘要】
1.一种矿用防爆柴油机性能试验用测控系统，其特征在于:包括上位机、数据采集模块、检测柴油机各项性能指标的测量设备、对柴油机实施测试控制的执行设备；所述测量设备包含PtlOO温度传感器、K型热电偶、压力变送器、油耗仪、尾气分析仪、烟度计、空气流量计、扭矩传感器、扭矩测量仪；所述执行设备包括PLC模块、油路电磁阀、气路电磁阀、油门控制器、直流电力数字测功系统；PtlOO温度传感器、K型热电偶、压力变送器与数据采集模块连接构成独立功能模块节点；上位机、油耗仪、尾气分析仪、烟度计、空气流量计分别配置CAN232MB通讯转换模块，与对应CAN232MB通讯转换模块连接构成独立功能模块节点；PLC模块及直流电力数字测功系统分别配置CAN485MB通讯转换模块，与对应CAN485MB通讯转换模块连接构成独立功能模块节点，上述节点通过CAN总线连接构成CAN网络；扭矩测量仪与油门控制器通过自带的CAN通讯接口与CAN网络连接，扭矩传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文杰，于向东，王步康，刘建平，张彦禄，毛国正，阎志伟，梁万吉，张梦齐，张建广，白雷，
申请(专利权)人：中国煤炭科工集团太原研究院，山西天地煤机装备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：