基于Sigmatek控制终端的发动机测试

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　　基于实际需求，采用Sigmatek控制终端成功开发的VIII标准发动机测试系统顺利通过验收并投入运行，同时检测7台发动机的目的可以轻松实现。
　　发动机是汽车的“心脏”，国际上除了对其性能有安全可靠等要求之外，环保方面的要求也越来越严格。国外对汽车发动机的排放级别要求达到欧Ⅲ标准，有的地区甚至更苛刻，我国也将陆续执行这个标准。但目前我国的很多汽车生产厂及发动机的生产厂家还缺乏必要的测试设备，往往需要花费大量资金使用国外测试系统进行测试和试验。
　　在这样的情况下，我公司与国内某知名汽车制造商合作开发满足欧Ⅲ排放标准的发动机测试系统，我公司负责其中最关键的控制系统的开发。我们采用奥地利Sigmatek公司的技术，研发了符合欧Ⅲ标准的国产自动化测试设备的控制系统，该测试设备也是国内第一个通过技术认证的欧Ⅲ发动机测试系统。
　　

　　系统组成及运行
　　每一台发动机在装车前都需要对其进行性能测试和泄漏测试。发动机测试设备的规模不大，但技术含量却很高。目前各主要工业国家的有关厂家开发的发动机综合性能检测装置千差万别，形式各异，但就一台配置齐全、性能良好的测试设备而言，主要由信号提取系统、信息处理系统、采控显示系统三大部分组成。
　　在测试时，发动机先由电机带动运转，达到一定速度后，脱离电机自行运转，然后就可以分别控制发动机使其在低速、怠速和高速的不同工作状态运行一定的时间。期间发动机在不同工作状态下的重要数据需要记录存档，比如将发动机转速、机油压力和温度、冷却液温度和压力、缸体温度、排气温度、氧含量等记录存档并对数据进行分析处理，依此判断发动机是否合格。
　　在我们的合作项目中，该汽车制造商所采用的发动机自带处理器，可以自行收集发动机的部分状态参数，并通过CAN-Bus总线传输出来。那么对测试系统的要求首先就是能够读取发动机数据。测试过程中会有众多的传感器测量发动机的参数，诸如：转速、功率、扭矩、机油温度、冷却水温度、进气温度、排气温度、排气压力以及最关键的排气组分等等，测试系统必须能实时处理大量的模拟量数据，并且控制相关管路的正常工作。当然还要能自动地扫描发动机条码，以便在数据库中储存监测结果。
　　基于这些需求，我们最终采用了Sigmatek控制终端。整个项目中，汽车制造商选用了7台Sigmatek控制终端，实现同时检测7台发动机的目的。通过控制终端内置的CAN总线接口，我们就可以直接连接到发动机上读取所需数据，而控制终端通过高速11M的DIAS总线连接的模块可以读取外围传感器和测试仪器发送上来的模拟信号，并加以处理。连接在RS232端口的自动条码扫描仪可以将扫描参数上传到控制终端。该系统还配备了一台变频器，用于带动电机启动发动机，并且模拟发动机运行时的负载也由控制终端来控制。
　　7台控制终端都有彩色液晶显示屏，技术人员可通过画面清晰而详细地了解当前的各种数据，而独特的数据转盘和薄膜式的按键则有效地防止了油污对设备的损坏。所有信号经过处理后再由CAN总线网络传输到一台工控机上，并存入数据库，以便中央监控和存储。
　　

　　系统优势
　　1．独有的模块化产品，满足不同场合的需求
　　整套系统除专用传感器外，所有的组件都选用了Sigamtek品牌的产品，整套设备无需添加任何附加设备，大大节省了系统开发时间，节约了资金。由Sigmatek的系统开发工具LASAL来进行高级语言编程，控制终端系统轻易地实现了CAN-Bus和发动机的通信、RS232和条码仪的通信、各种模拟信号的处理。尽管控制中心的工控机监控是采用VisualStudio系统专门开发的系统，但Sigmatek的兼容性可以使两个平台的编程语言互通，大大降低了开发的难度，其方便程度大大出乎汽车制造商的意料。
　　2．简单易学、功能强大的系统开发工具
　　Sigmatek系统开发工具――LASAL编程软件简单易学，维护人员可以轻易地上手。即便随着发动机种类的增多，维护人员也可以十分方便地添加所需的测试项目。Sigamtek的系统程序具有很好的可扩展性，这样大大方便了汽车制造商扩大检测生产线的需求。
　　Sigmatek的特点
　　在该测试系统中，Sigmatek控制终端起着非常关键的作用。系统的开发与实际运行中也充分体现出了Sigmatek控制终端的特点和优势：
　　□ 通用性：基于PC编程方法的软件，不需要像传统PLC那样需要有固定的地址来存放不同的自动化元件信号（开关、模拟量等），只要在软件中将任一元件标记为变量就可以实现对硬件的直接操作。
　　□ 设计方便，易于维护：LASAL的Class概念很新颖，强调的是先分析设计，后编制程序的概念，利于对程序的整体把握。而当设计人员对整个系统的模块化操作实现后，其在调试、后期维护问题均会变得十分容易，可以大大加快系统开发时间，相对优势较大。
　　□ 统一性：任何硬件均使用同一种软件。
　　□ 开放性：作为工厂自动化设备的一部分，可以实现与其它不同品牌的自动化设备的通信。为达到此目的，我们采用INTEL公司的大容量数据处理器作为硬件层的可靠保证，并在各种主设备上均配有CAN-BUS、RS232、RS422、RS485等标准通信口以及MODEM和INTERNT接口设备。
　　□ 多样性：硬件为适合不同的应用场合开发出了不同的规格品种，有IPC、PLC、PC嵌入设备等多个大类供用户选择。
　　

　　□ 单CPU分布式：不同的功能扩展模块间可以用电缆（不超过20M）、光缆（2000M）来进行连接；由于连接方式是Sigmatek独创的DIAS-BUS总线，数据通信速度可达12m/s，使得分布式的模块只需一个CPU就可以进行任何复杂的控制，同时，软件的易于设计和可靠性也得到了保证。
　　□ 嵌入式扩展方式：由于使用了INTEL 386EX的CPU以及与C语言相同的文本方式编程，并行的扩展通信形式其控制方式极类似于PC形式的嵌入式扩展，这是目前自动化技术发展的方向。
　　□ 适用于各种传感器：其输入信号几乎包含各种传感器，如电子尺、压力传感器、各种类型的温度传感器等，均可直接接入而无需额外的设备进行转换。
　　项目验收
　　该系统开发完成后，顺利地通过了验收并投入使用。与我们合作的汽车制造厂商的技术总监说：“整条测试线的效果大大出乎我们的意料。这套系统不仅操作简便，而且为今后的系统维护和升级提供了可能。整套系统的成功开发还使我们节约了大量外汇。”该项目的成功交付也证明Sigmatek控制系统这一拥有自主技术专利的技术不仅通过了汽车制造商的检验，而且为我国研究符合欧III排放标准的发动机做出了贡献。(end)