基于虚拟仪器的相继增压热动力试验台测控系统设计

论文摘要

相继增压技术是改善高增压柴油机低工况性能的有效方法之一,被众多柴油机所采用。然而在其应用过程中,如果相继增压的切换点和切换延迟等选择不当,特别是在柴油机瞬态过程中,容易导致压气机喘振、涡轮增压器超速以及油耗增加等问题的出现。为了进一步研究相继增压系统在各种工况下的运行特性,建设了相继增压热动力试验台,该试验台可完成增压器中压气机、涡轮的相关特性参数的测量和三台增压器的切换试验,有利于更好的改进相继增压系统。测控系统是试验台十分重要的组成部分,是在计算机等现代科技高速发展情况下,人们借助各种电子设备完成对试验过程的控制以及重要参数的采集处理,是试验顺利进行的有效保证。本文在分析研究试验台性能测控要求及传统测控手段的基础上,利用现代计算机技术、传感技术、电子技术以及软件技术,研究开发了一套完整的基于虚拟仪器的相继增压热动力试验台测控系统。根据对试验台结构和试验目的的全面分析,确定了各试验参数、测量精度与上下限范围,制定了试验项目和具体的试验方法。并在此基础上,选取了合适的传感器、信号调理模块、数据采集模块、数字输入输出模块,确定了数据传输形式。在选取过程中,测控系统硬件采用功能化、模块化、插卡化以减少装置和设备数量,并尽量选择了标准设备以易维修。外部选用CAN总线实现两台工控机的数据传输,内部选用工控机自身的PCI总线为CPU及高速外部设备提供高性能的数据通路,并设计制作了控制台,确定了控制方案。软件采用三层递进模块式结构,采取由上至下的设计方法,用流行软件LabWi ndows／CVI实现各功能模块运作。层次化设计的主要目的是隔离硬件和应用程序,以支持未来不可避免的硬件升级。在设计过程中运用MAX实现对测控系统中各硬件模块的配置,ini文件实现对测控系统各物理通道的初始化配置,数据循环缓冲技术和数据流存盘技术实现数据采集、实时曲线显示、存储与回放等功能,等值线绘制方法实现压气机特性曲线绘制,用CVI SQL工具包实现对Access数据库的访问,从而实现用户登录与管理、日志与报警记录的存储与调用等功能。最后,进行了系统抗干扰设计与软硬件联调。通过验证,设计方案可以满足相继增压热动力试验台的测控要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 相继增压技术的发展
• 1.2 测控系统的发展与概况
• 1.3 虚拟仪器
• 1.4 论文主要内容
• 第2章 相继增压热动力试验台总体构成
• 2.1 试验台简介
• 2.1.1 试验台总体结构
• 2.1.2 试验台组成部件
• 2.2 相继增压技术条件
• 2.3 测试项目与试验方法
• 2.3.1 测试项目
• 2.3.2 试验流程
• 2.4 本章小结
• 第3章 测控系统硬件设计
• 3.1 基于虚拟仪器的测控系统
• 3.1.1 测控系统总体设计
• 3.1.2 操控台设计
• 3.1.3 硬件模块结构
• 3.2 测控系统硬件组成
• 3.2.1 总线
• 3.2.2 工业控制机
• 3.2.3 PCI总线仪器及模块
• 3.2.4 信号调理模块
• 3.2.5 接线端子
• 3.2.6 数据采集
• 3.3 本章小结
• 第4章 测控系统软件设计
• 4.1 测控系统软件开发平台
• 4.1.1 Labwindows/CVI
• 4.1.2 模块配置
• 4.2 主要功能实现
• 4.2.1 用户登录
• 4.2.2 主界面
• 4.2.3 通道配置
• 4.2.4 数据采集
• 4.2.5 数据处理
• 4.2.6 系统维护
• 4.3 本章小结
• 第5章 测控系统抗干扰设计与功能验证
• 5.1 系统抗干扰设计
• 5.2 测控系统软硬件联调
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录