CompactRIO設計的嵌入式高精度渦輪增壓器性能檢測技術

使用基于CompactRIO的全新檢測系統(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行渦輪增壓器高級性能檢測是十分重要的質量控制步驟，因為它可以在制造過程早期發(fā)現(xiàn)問題，并加以解決。理想的渦輪增壓器系統(tǒng)必須具有快速響應時間、高精度和準確的數(shù)據(jù)檢測能力，這包括功能驗證和分析功能。

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）檢測系統(tǒng)，從而提高了控制的精度級別。與之前的PLC解決方案相比，新系統(tǒng)具有多個優(yōu)勢，包括精確的閥門控制和更精確的溫度、壓力和轉速測量。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備性能檢測和精確信息分析等功能，從而可以確保產品的穩(wěn)定性。

在開發(fā)時間和資源分配方面，需要一個人進行硬件設計兩個月，一個人進行軟件開發(fā)三個月以及一個人進行調試和檢測一個月。

基于CompactRIO的全新檢測系統(tǒng)可以測量用于船只引擎驅動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)安裝的閥門進行調節(jié)。根據(jù)調節(jié)后的量，渦輪增壓器、渦輪映射和壓縮機映射的效率必須使用關于渦輪增壓器的壓力、溫度和速度值進行測量。

圖1：系統(tǒng)組成方塊圖

檢測系統(tǒng)需要每個測量單元具有高分辨率，因為它必須測量性能參數(shù)，而現(xiàn)有的PLC系統(tǒng)由于每個單元數(shù)據(jù)范圍有限，因此無法達到所需的精度等級。CompactRIO的高分辨率提供了對于采集精確數(shù)據(jù)測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)由多個組件組成，完成渦輪增壓器I/O部分的測量，包括溫度、壓力和轉速測量單元，以太網通信，數(shù)據(jù)采集，單元自動控制，外部接口，CompactRIO以及用戶接口。

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

我們在檢測渦輪增壓器性能時，可以通過用戶界面修改溫度和氣壓。CompactRIO測量的數(shù)據(jù)可以集成并顯示在用戶界面中，測試員也可以控制整個系統(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、壓力和轉速。系統(tǒng)組件包含多個NI C系列模塊，包括NI 9217 RTD模擬輸入模塊測量電阻溫度傳感器（RTD）溫度、NI 9211熱電偶輸入模塊測量熱電偶溫度、NI 9203數(shù)據(jù)采集模塊測量壓力和電流、NI 9423漏極數(shù)字輸入模塊測量轉速。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。檢測系統(tǒng)由系統(tǒng)操作員通過用戶界面進行控制。監(jiān)視外部系統(tǒng)使得用戶可以控制和管理整個系統(tǒng)。

結論

渦輪增壓器是車輛引擎的重要部分，其性能直接影響整個引擎的性能。對渦輪增壓器性能進行適當?shù)臏y試是確保最終產品質量的關鍵步驟。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，可以在短時間內讓系統(tǒng)開始運行，這樣節(jié)省了時間和開發(fā)資源。