基于CompactRIO的嵌入式高精度渦輪增壓器性能檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)

使用基于CompactRIO的全新檢測(cè)系統(tǒng)替換PLC系統(tǒng)，從而可以節(jié)省空間并且提供更高的精度、分辨率和更優(yōu)秀異的性能。

船只的引擎功能很大程度上依賴于引擎渦輪增壓器的輸出性能。因此，在安裝船只引擎之前進(jìn)行渦輪增壓器高級(jí)性能檢測(cè)是十分重要的質(zhì)量控制步驟，因?yàn)樗梢栽谥圃爝^程早期發(fā)現(xiàn)問題，并加以解決。理想的渦輪增壓器系統(tǒng)必須具有快速響應(yīng)時(shí)間、高精度和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)檢測(cè)能力，這包括功能驗(yàn)證和分析功能。

我們用基于CompactRIO的嵌入式系統(tǒng)替換了現(xiàn)有的可編程邏輯控制器（PLC）檢測(cè)系統(tǒng)，從而提高了控制的精度級(jí)別。與之前的PLC解決方案相比，新系統(tǒng)具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)，包括精確的閥門控制和更精確的溫度、壓力和轉(zhuǎn)速測(cè)量。由于CompactRIO具有更高的性能和穩(wěn)定性，新系統(tǒng)能夠精確快速地完成例如渦輪增壓器預(yù)備性能檢測(cè)和精確信息分析等功能，從而可以確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

在開發(fā)時(shí)間和資源分配方面，需要一個(gè)人進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)月，一個(gè)人進(jìn)行軟件開發(fā)三個(gè)月以及一個(gè)人進(jìn)行調(diào)試和檢測(cè)一個(gè)月。

基于CompactRIO的全新檢測(cè)系統(tǒng)可以測(cè)量用于船只引擎驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器的性能，。天然氣、空氣和汽油的輸入量需要根據(jù)安裝的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)調(diào)節(jié)后的量，渦輪增壓器、渦輪映射和壓縮機(jī)映射的效率必須使用關(guān)于渦輪增壓器的壓力、溫度和速度值進(jìn)行測(cè)量。

圖1：系統(tǒng)組成方塊圖

檢測(cè)系統(tǒng)需要每個(gè)測(cè)量單元具有高分辨率，因?yàn)樗仨殰y(cè)量性能參數(shù)，而現(xiàn)有的PLC系統(tǒng)由于每個(gè)單元數(shù)據(jù)范圍有限，因此無法達(dá)到所需的精度等級(jí)。CompactRIO的高分辨率提供了對(duì)于采集精確數(shù)據(jù)測(cè)量渦輪增壓器性能而言十分重要的精度。

系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由多個(gè)組件組成，完成渦輪增壓器I/O部分的測(cè)量，包括溫度、壓力和轉(zhuǎn)速測(cè)量單元，以太網(wǎng)通信，數(shù)據(jù)采集，單元自動(dòng)控制，外部接口，CompactRIO以及用戶接口。

系統(tǒng)由多個(gè)組件組成，完成渦輪增壓器I/O部分的測(cè)量，包括溫度、壓力和轉(zhuǎn)速測(cè)量單元，以太網(wǎng)通信，數(shù)據(jù)采集，單元自動(dòng)控制，外部接口，CompactRIO以及用戶接口。

我們?cè)跈z測(cè)渦輪增壓器性能時(shí)，可以通過用戶界面修改溫度和氣壓。CompactRIO測(cè)量的數(shù)據(jù)可以集成并顯示在用戶界面中，測(cè)試員也可以控制整個(gè)系統(tǒng)。

圖2：PC部分和CompactRIO部分之間的鏈路

CompactRIO模塊

渦輪增壓器性能中最重要的變量包含溫度、壓力和轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)組件包含多個(gè)NI C系列模塊，包括NI 9217 RTD模擬輸入模塊測(cè)量電阻溫度傳感器（RTD）溫度、NI 9211熱電偶輸入模塊測(cè)量熱電偶溫度、NI 9203數(shù)據(jù)采集模塊測(cè)量壓力和電流、NI 9423漏極數(shù)字輸入模塊測(cè)量轉(zhuǎn)速。此外，還采用了NI 9265同步更新模擬輸出模塊作為系統(tǒng)和模擬輸出值的外部接口，NI 9425漏極數(shù)字輸入模塊和NI 9476源數(shù)字輸出模塊用于數(shù)字I/O值。檢測(cè)系統(tǒng)由系統(tǒng)操作員通過用戶界面進(jìn)行控制。監(jiān)視外部系統(tǒng)使得用戶可以控制和管理整個(gè)系統(tǒng)。

結(jié)論

渦輪增壓器是車輛引擎的重要部分，其性能直接影響整個(gè)引擎的性能。對(duì)渦輪增壓器性能進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)試是確保最終產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。以前的PLC系統(tǒng)無法提供所需的精度。使用基于CompactRIO的全新檢測(cè)系統(tǒng)替換PLC系統(tǒng)節(jié)省了空間，并且提供了更高的精度、更高的分辨率和更好的性能。此外，由于系統(tǒng)開發(fā)員熟悉CompactRIO的開發(fā)方法，可以在短時(shí)間內(nèi)讓系統(tǒng)開始運(yùn)行，這樣節(jié)省了時(shí)間和開發(fā)資源。