CompactRIO設(shè)計的嵌入式高精度渦輪增壓器性能檢測技術(shù)

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(jìn)行渦輪增壓器高級性能檢測是十分重要的質(zhì)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(yīng)時間、高精度和準(zhǔn)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(zhuǎn)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(yù)備性能檢測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)時間和資源分配方面，需要一個人進(jìn)行硬件設(shè)計兩個月，一個人進(jìn)行軟件開發(fā)三個月以及一個人進(jìn)行調(diào)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(qū)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(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(dá)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(zhuǎn)速測量單元，以太網(wǎng)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(zhuǎn)速測量單元，以太網(wǎng)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(zhuǎn)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(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引擎的性能。對渦輪增壓器性能進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y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(nèi)讓系統(tǒng)開始運(yùn)行，這樣節(jié)省了時間和開發(fā)資源。