基于现场总线的发动机测试系统.docx

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1、基于现场总线的发动机测试系统ronggang导语：基于CAN总线的分布式测试系统稳定可靠，具有配置灵敏简单、本钱低、可靠性高、抗干扰才能强和可扩大性好等优点，可以对柴油机的测试经过进展全面监控柴油发动机测试是柴油发动机消费经过中的最后一道关键工序，对柴油机制造质量起着特别重要的作用，其主要内容是通过对特定测试环境下柴油机工艺参数的记录和分析，判定其合格与否，并能及时发现和排除故障。1.引言很多如今正在使用的柴油发动机测试平台都是通过仪表读数来分析、判定一台柴油发动机测试时的工作状态，不仅效率低、精度差，而且综合分析判定才能有限。为了可以更加全面、直观地理解柴油发动机测试经过，迅速发现并排除故障

2、隐患，使测试操纵人员进步分析判定才能，结合企业技术改造，我们开发了基于CAN现场总线的柴油发动机测试系统，实现了同时对多台柴油发动机测试经过的监控与测试。2.测试系统构造组成根据柴油发动机的测试要求，本系统主要完成对柴油发动机测试经过中各种传感信号的处理以及柴油机工况数据的收集，并将数据通过CAN总线送上位机，要求处理16路模拟信号、16路I/O信号。收集的参数主要有：机油压力和温度、冷却水温度、进排气温度、燃油液位、启动蓄电池电压、转速等。柴油发动机测试系统的关键是引入了CAN总线技术，形成基于CAN总线的分布式测控体系模型，如图1所示。由于CAN总线作为现场总线的类型之一，属于开放式底层控

3、制网络，是应用于消费现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通讯的系统，因此基于CAN总线的分布式测控系统是开放式的，而不是封闭和专用的1。这种测试系统将监控功能分散到每个试车台，每个试车台均由一个CAN智能节点完成监控任务。每个CAN总线节点的组成是一样的，都包括：主控单元、CAN总线通讯治理单元、数据收集与处理单元等。各节点通过CAN总线与上位机相连，通过总线完成彼此间的通讯。3.测试系统硬件设计柴油发动机测试系统采用两级分布式构造。上位机采用PC机，在上位机的PCI总线插槽中安装了PC-CAN总线适配卡，这样就可以通过CAN总线将上、下位机联络在一起构成控制网络。下位机控制器

4、采用单片机AT89C51和CAN总线控制器SJA1000共同组成的智能节点，它们直接对各现场设备如：传感器、继电器、电机等进展控制，收集现场数据，并根据接收到的命令或主动将数据发送到CAN总线。通过事先设置验收码和验收屏蔽码可以控制智能节点从总线上接收哪些数据或者命令。假如某些数据需要进一步复杂的处理如动态显示，那么上位计算机可以从总线上接收数据。当上位机需要对某个节点施加控制动作时，可以采用点对点方式与该节点通讯，而当它要同时对所有节点施加控制动作时，可以采用播送方式将命令发送到总线。这样当系统正常运行时完全可以没有上位机的介入，大大减少了数据的传输量，同时进步了系统的实时性和可靠性。柴油发

5、动机测试系统的硬件设计主要涉及上位机中的PC-CAN适配卡以及下位机CAN智能节点。这里重点分析CAN智能节点的构造组成。在图2所示的CAN智能节点中，核心器件是CAN总线控制器SJA1000、CAN总线驱动器82C250以及单片机AT89C51。AT89C51主要有两方面的任务：一是负责对CAN控制器SJA1000的初始化，并通过控制SJA1000实现数据的接收和发送等通讯任务;二是负责对现场信号的收集以及对现场设备的控制。SJA1000是Philips公司的CAN控制器，它实现了CAN总线网络中的数据链路层和物理层功能，通过对其编程，微处理器可以设置它的工作方式，控制它的工作状态，进展数据

6、的发送和接收，把应用层建立在它的根底之上。在本设计中，为了增强CAN总线节点的抗干扰才能，采用SJA1000的具有光电隔离的CAN总线接口。SJA1000的发送输出端TX0与接收输入端RX0、RX1分别经高速集成光电耦合器6N137隔离后与CAN总线接口驱动芯片82C250的TXD和RXD相连，82C250那么直接与CAN物理总线相连。上位机监控软件采用组态软件进展开发。组态软件作为用户可定制功能的软件平台工具，是随着分布式控制系统及计算机控制技术的日趋成熟而开展起来的。当前，随着现场总线技术的逐步推广，现场总线和开放系统已成为组态软件成长所依靠的外部环境，这使得组态软件更易于与诸多的输入/输

7、出设备连接，进而促进了组态软件在现场总线控制系统中的应用。通过对现有组态软件性能及价格的比拟，同时结合本技改工程的实际需要，选择国产世纪星组态软件来开发CAN总线系统的监控程序。为了将上位机人机界面程序与下位机数据收集与交换程序有机地结合起来，我们把临控程序分成两局部，即：将效劳器-客户机构造应用到CAN总线控制系统的组态软件设计中，实现以人机界面程序作为客户机端程序，以与硬件进展数据交换的程序作为效劳器端程序。2下位机软件：每个柴油发动机试车台作为CAN总线的一个智能节点，通过CAN通讯接口将各试车台的检测状态和控制结果等信息向上位机传送，并随时预备接收上位机的控制指令。下位机控制程序采用模

8、块化编程，包括CAN总线通讯治理模块、柴油发动机运行状态监控模块、A/D巡检采样及数据转存模块、I/O开关量信号处理模块等。其中，CAN节点通讯模块局部至关重要，它关系到整个分布式控制网络能否正常工作。CAN节点通讯模块由CAN初始化子程序、CAN中断程序和CAN数据收发子程序组成，如图4所示。5.完毕语本论文的研究内容在围产135系列柴油发动机的试车台上已经过试验并运行良好，理论说明：基于CAN总线的分布式测试系统稳定可靠，具有配置灵敏简单、本钱低、可靠性高、抗干扰才能强和可扩大性好等优点，可以对柴油机的测试经过进展全面监控，大大减少了测试时间，改善了监控工作条件，进步了对设备的科学化治理，对某些故障还可以及早发现，防止滞后处理所造成的损失。