礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)用測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及礦用防爆柴油機(jī)的性能試驗(yàn)，具體是一種礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)用測(cè)控系統(tǒng)。滿足了目前礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)的試驗(yàn)需要。所述測(cè)控系統(tǒng)包括上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、檢測(cè)柴油機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)量設(shè)備、對(duì)柴油機(jī)實(shí)施測(cè)試控制的執(zhí)行設(shè)備；測(cè)量設(shè)備包含Pt100溫度傳感器、K型熱電偶、壓力變送器、油耗儀、尾氣分析儀、煙度計(jì)、空氣流量計(jì)、扭矩傳感器、扭矩測(cè)量?jī)x；執(zhí)行設(shè)備包括PLC模塊、油路電磁閥、氣路電磁閥、油門控制器、直流電力數(shù)字測(cè)功系統(tǒng)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，具有良好的擴(kuò)展性，采用CAN總線通訊，傳輸速度快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高。
【專利說明】礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)用測(cè)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及礦用防爆柴油機(jī)的性能試驗(yàn)，具體是一種礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)用測(cè)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)的測(cè)控系統(tǒng)所設(shè)數(shù)據(jù)采集通道較少，且采用的功能板卡及連接線較多，模塊化不清晰，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；并存在傳輸速度慢、可擴(kuò)展性不強(qiáng)、實(shí)時(shí)性和可靠性較差等缺點(diǎn)。而針對(duì)目前礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)要求越來越高的情況，需采集的參數(shù)越來越多，需設(shè)置的數(shù)據(jù)采集模塊和測(cè)控設(shè)備越來越多，模塊與模塊之間、模塊和設(shè)備之間的通訊也翻倍增加，現(xiàn)有測(cè)控系統(tǒng)已無法滿足檢測(cè)領(lǐng)域和科研領(lǐng)域中礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)的試驗(yàn)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型為了滿足目前礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)的試驗(yàn)需要，提供了一種礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)用測(cè)控系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)用測(cè)控系統(tǒng)，包括上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、檢測(cè)柴油機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)量設(shè)備、對(duì)柴油機(jī)實(shí)施測(cè)試控制的執(zhí)行設(shè)備；所述測(cè)量設(shè)備包含Ptioo溫度傳感器、K型熱電偶、壓力變送器、油耗儀、尾氣分析儀、煙度計(jì)、空氣流量計(jì)、扭矩傳感器、扭矩測(cè)量?jī)x；所述執(zhí)行設(shè)備包括PLC模塊、油路電磁閥、氣路電磁閥、油門控制器、直流電力數(shù)字測(cè)功系統(tǒng)；PtlOO溫度傳感器、K型熱電偶、壓力變送器與數(shù)據(jù)采集模塊連接構(gòu)成獨(dú)立功能模塊節(jié)點(diǎn)；上位機(jī)、油耗儀、尾氣分析儀、煙度計(jì)、空氣流量計(jì)(上位機(jī)、油耗儀、尾氣分析儀、煙度計(jì)、空氣流量計(jì)的接口為RS232接口)分別配置CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊(簡(jiǎn)稱CAN232MB模塊)，與對(duì)應(yīng)CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊連接構(gòu)成獨(dú)立功能模塊節(jié)點(diǎn)；PLC模塊及直流電力數(shù)字測(cè)功系統(tǒng)(PLC模塊及直流電力數(shù)字測(cè)功系統(tǒng)的接口為RS485接口)分別配置CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊(簡(jiǎn)稱CAN485MB模塊)，與對(duì)應(yīng)CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊連接構(gòu)成獨(dú)立功能模塊節(jié)點(diǎn)，上述節(jié)點(diǎn)通過CAN總線連接構(gòu)成CAN網(wǎng)絡(luò)；扭矩測(cè)量?jī)x與油門控制器通過自帶的CAN通訊接口與CAN網(wǎng)絡(luò)連接，扭矩傳感器的輸出端與扭矩測(cè)量?jī)x連接；所述CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊包括單片機(jī)、MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器、CAN收發(fā)器、光電隔離器，MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器與單片機(jī)連接，CAN收發(fā)器經(jīng)光電隔離器與CAN通信控制器連接；所述CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊包括單片機(jī)、MAX485電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器、CAN收發(fā)器、光電隔離器，MAX485電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器與單片機(jī)連接，CAN收發(fā)器經(jīng)光電隔離器與CAN通信控制器連接；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換芯片、光電隔離器、微處理器、CAN通信控制器、CAN收發(fā)器，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換芯片連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片經(jīng)光電隔離器與微處理器連接，CAN通信控制器與微處理器連接，CAN收發(fā)器與CAN通信控制器連接。
[0005]所述測(cè)控系統(tǒng)中:由上位機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接受與管理、控制命令的發(fā)送以及各獨(dú)立功能模塊節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示；PtlOO溫度傳感器與K型熱電偶用于對(duì)柴油機(jī)實(shí)施多點(diǎn)測(cè)溫，壓力變送器用于對(duì)柴油機(jī)的油壓及氣壓實(shí)施多點(diǎn)測(cè)量，具體設(shè)置數(shù)量由測(cè)試點(diǎn)的數(shù)量決定，其中，PtlOO溫度傳感器測(cè)量低溫，例如:機(jī)油溫度、冷卻液溫度等；K型熱電偶測(cè)量高溫，主要用于測(cè)量柴油機(jī)的排氣溫度；Ptl00溫度傳感器、K型熱電偶、壓力變送器輸出的模擬信號(hào)由數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行處理，首先經(jīng)信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)，然后送入微處理器存儲(chǔ)，再經(jīng)CAN通訊控制器和CAN收發(fā)器以CAN數(shù)據(jù)格式輸出至CAN網(wǎng)絡(luò)。油耗儀、空氣流量計(jì)、煙度計(jì)、尾氣分析儀分別用于測(cè)量礦用防爆柴油機(jī)的油耗、空氣流量、尾氣的不透光度、尾氣中CO和NO的含量，測(cè)量數(shù)據(jù)通過CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊上傳至CAN網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)CAN網(wǎng)絡(luò)回饋給上位機(jī)；PLC模塊用于控制礦用防爆柴油機(jī)的油路電磁閥、氣路電磁閥、直流電力數(shù)字測(cè)功系統(tǒng)的開啟、運(yùn)行方式等狀態(tài)，其中，所述直流電力數(shù)字測(cè)功系統(tǒng)是現(xiàn)有公知產(chǎn)品；油門控制器控制礦用防爆柴油機(jī)的油門開度，并將油門開度經(jīng)CAN網(wǎng)絡(luò)反饋給上位機(jī)；扭矩測(cè)量?jī)x用于測(cè)量礦用防爆柴油機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，并將扭矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)CAN網(wǎng)絡(luò)反饋給上位機(jī)。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述測(cè)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)內(nèi)部元器件和連接線減少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，系統(tǒng)可擴(kuò)展性和可靠性增強(qiáng)，各模塊具有較強(qiáng)的獨(dú)立性和通用性；所用數(shù)據(jù)采集模塊不僅可以將各傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可接收的數(shù)字信號(hào)，還可以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合CAN總線協(xié)議的信號(hào)(簡(jiǎn)稱CAN信號(hào));所用CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊和CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備方便地連接到CAN總線上，使RS232信號(hào)和CAN信號(hào)之間、RS485信號(hào)和CAN信號(hào)之間可以根據(jù)控制指令進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換和傳輸；所用PLC模塊可以對(duì)系統(tǒng)中數(shù)字和模擬量的輸入和輸出進(jìn)行控制，并與外部進(jìn)行串口通訊。所述測(cè)控系統(tǒng)采用CAN總線通訊方式，系統(tǒng)各部分組成了一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)中上位機(jī)、各模塊和設(shè)備作為CAN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，互相進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)不分主從，任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，通信方式靈活，CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)目前可達(dá)110個(gè)，CAN總線協(xié)議廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，取而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼，按數(shù)據(jù)塊編碼的方式，使不同的節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的RS232、RS485通訊與CAN總線通訊相比，實(shí)時(shí)性不強(qiáng)，只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通信方式也只能以主站輪詢的方式進(jìn)行，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性較差；且當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)象。
[0007]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，具有良好的擴(kuò)展性，采用CAN總線通訊，傳輸速度快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高。能對(duì)礦用防爆柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、溫度、壓力、油耗、空氣流量、尾氣中CO含量、NO含量和煙度同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，并能對(duì)防爆柴油機(jī)的油門、直流電力數(shù)字測(cè)功系統(tǒng)實(shí)施有效控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型所述測(cè)控系統(tǒng)的原理方框圖；
[0009]圖2為本實(shí)用新型所述測(cè)控系統(tǒng)CAN總線上的設(shè)備連接示意圖；
[0010]圖3為CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊的原理方框圖；
[0011]圖4為CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊的原理方框圖；
[0012]圖5為數(shù)據(jù)采集模塊的原理方框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0013]如圖1-5所示，礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)用測(cè)控系統(tǒng)，包括上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、檢測(cè)柴油機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)量設(shè)備、對(duì)柴油機(jī)實(shí)施測(cè)試控制的執(zhí)行設(shè)備；所述測(cè)量設(shè)備包含PtlOO溫度傳感器、K型熱電偶、壓力變送器、油耗儀、尾氣分析儀、煙度計(jì)、空氣流量計(jì)、扭矩傳感器、扭矩測(cè)量?jī)x；所述執(zhí)行設(shè)備包括PLC模塊、油路電磁閥、氣路電磁閥、油門控制器、直流電力數(shù)字測(cè)功系統(tǒng)；PtlOO溫度傳感器、K型熱電偶、壓力變送器與數(shù)據(jù)采集模塊連接構(gòu)成獨(dú)立功能模塊節(jié)點(diǎn)；上位機(jī)、油耗儀、尾氣分析儀、煙度計(jì)、空氣流量計(jì)分別配置CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊，與對(duì)應(yīng)CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊連接構(gòu)成獨(dú)立功能模塊節(jié)點(diǎn)；PLC模塊及直流電力數(shù)字測(cè)功系統(tǒng)分別配置CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊，與對(duì)應(yīng)CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊連接構(gòu)成獨(dú)立功能模塊節(jié)點(diǎn)，上述節(jié)點(diǎn)通過CAN總線連接構(gòu)成CAN網(wǎng)絡(luò)；扭矩測(cè)量?jī)x與油門控制器通過自帶的CAN通訊接口與CAN網(wǎng)絡(luò)連接，扭矩傳感器的輸出端與扭矩測(cè)量?jī)x連接；所述CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊包括單片機(jī)、MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器、CAN收發(fā)器、光電隔離器，MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器與單片機(jī)連接，CAN收發(fā)器經(jīng)光電隔離器與CAN通信控制器連接；所述CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊包括單片機(jī)、MAX485電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器、CAN收發(fā)器、光電隔離器，MAX485電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器與單片機(jī)連接，CAN收發(fā)器經(jīng)光電隔離器與CAN通信控制器連接；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換芯片、光電隔離器、微處理器、CAN通信控制器、CAN收發(fā)器，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換芯片連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片經(jīng)光電隔離器與微處理器連接，CAN通信控制器與微處理器連接，CAN收發(fā)器與CAN通信控制器連接。
[0014]具體實(shí)施時(shí)，由于性能試驗(yàn)中需要檢測(cè)的溫度參數(shù)和壓力參數(shù)較多，系統(tǒng)中至少應(yīng)設(shè)置兩個(gè)16通道的數(shù)據(jù)采集模塊，兩個(gè)模塊作為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)并聯(lián)到CAN網(wǎng)絡(luò)；為了增強(qiáng)CAN網(wǎng)絡(luò)的可靠性，CAN總線的兩端分別并聯(lián)有一個(gè)120D的電阻，如圖2所示；CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)相似，只是電平轉(zhuǎn)換芯片不一樣，其它器件選擇一致:80C51單片機(jī)、SJA1000CAN通信控制器、PCA82C251CAN收發(fā)器和6N137光電隔離器。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)用測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:包括上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、檢測(cè)柴油機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)量設(shè)備、對(duì)柴油機(jī)實(shí)施測(cè)試控制的執(zhí)行設(shè)備；所述測(cè)量設(shè)備包含PtlOO溫度傳感器、K型熱電偶、壓力變送器、油耗儀、尾氣分析儀、煙度計(jì)、空氣流量計(jì)、扭矩傳感器、扭矩測(cè)量?jī)x；所述執(zhí)行設(shè)備包括PLC模塊、油路電磁閥、氣路電磁閥、油門控制器、直流電力數(shù)字測(cè)功系統(tǒng)；PtlOO溫度傳感器、K型熱電偶、壓力變送器與數(shù)據(jù)采集模塊連接構(gòu)成獨(dú)立功能模塊節(jié)點(diǎn)；上位機(jī)、油耗儀、尾氣分析儀、煙度計(jì)、空氣流量計(jì)分別配置CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊，與對(duì)應(yīng)CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊連接構(gòu)成獨(dú)立功能模塊節(jié)點(diǎn)；PLC模塊及直流電力數(shù)字測(cè)功系統(tǒng)分別配置CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊，與對(duì)應(yīng)CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊連接構(gòu)成獨(dú)立功能模塊節(jié)點(diǎn)，上述節(jié)點(diǎn)通過CAN總線連接構(gòu)成CAN網(wǎng)絡(luò)；扭矩測(cè)量?jī)x與油門控制器通過自帶的CAN通訊接口與CAN網(wǎng)絡(luò)連接，扭矩傳感器的輸出端與扭矩測(cè)量?jī)x連接；所述CAN232MB通訊轉(zhuǎn)換模塊包括單片機(jī)、MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器、CAN收發(fā)器、光電隔離器，MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器與單片機(jī)連接，CAN收發(fā)器經(jīng)光電隔離器與CAN通信控制器連接；所述CAN485MB通訊轉(zhuǎn)換模塊包括單片機(jī)、MAX485電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器、CAN收發(fā)器、光電隔離器，MAX485電平轉(zhuǎn)換芯片、CAN通信控制器與單片機(jī)連接，CAN收發(fā)器經(jīng)光電隔離器與CAN通信控制器連接；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換芯片、光電隔離器、微處理器、CAN通信控制器、CAN收發(fā)器，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換芯片連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片經(jīng)光電隔離器與微處理器連接，CAN通信控制器與微處理器連接，CAN收發(fā)器與CAN通信控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用防爆柴油機(jī)性能試驗(yàn)用測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:CAN總線的兩端分別并聯(lián)有一個(gè)120D的電阻。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK203490512SQ201320538258
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月31日
【發(fā)明者】楊文杰, 于向東, 王步康, 劉建平, 張彥祿, 毛國正, 閻志偉, 梁萬吉, 張夢(mèng)齊, 張建廣, 白雷 申請(qǐng)人:中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院, 山西天地煤機(jī)裝備有限公司