基于现场总线的发动机试车系统

1、引言

柴油发动机试车是柴油发动机生产过程中的最后一道关键工序，对柴油机制造质量起着十分重要的作用，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，判断其合格与否，并能及时发现和排除故障。许多现在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、判断一台柴油发动机试车时的工作状态，不仅效率低、精度差，而且综合分析判断能力有限。为了能够更加全面、直观地了解柴油发动机试车过程，迅速发现并排除故障隐患，使试车操作人员提高分析判断能力，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试车系统，实现了同时对多台柴油发动机试车过程的监控与测试。

2、试车系统结构组成

根据柴油发动机的试车要求，本系统主要完成对柴油发动机试车过程中各种传感信号的处理以及柴油机工况数据的采集，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IO信号。采集的参数主要有：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。

柴油发动机试车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，属于开放式底层控制网络，是应用于生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，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。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总线节点的组成是相同的，都包括：主控单元、CAN总线通信管理单元、数据采集与处理单元等。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信。

3、试车系统硬件设计

柴油发动机试车系统采用两级分布式结构。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、下位机联系在一起构成控制网络。下位机控制器采用单片机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）进行控制，采集现场数据，并根据接收到的命令或者主动将数据发送到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命令。如果某些数据需要进一步复杂的处理（如动态显示），则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，可以采用广播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参与，大大减少了数据的传输量，同时提高了系统的实时性和可靠性。