簡(jiǎn)論內燃機排放測量CVS系統控制軟件設計論文
隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國汽車(chē)保有量也呈現出井噴式增長(cháng).2014年，全國汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量分別為2372萬(wàn)輛和2349萬(wàn)輛.汽車(chē)數量劇增帶來(lái)的汽車(chē)尾氣排放對環(huán)境造成巨大影響，為了準確評估汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的排放性能，采用何種排放檢測技術(shù)和檢測方法顯得尤為重要.目前，世界各國的排放法規中規定機動(dòng)車(chē)排放測試采用定容取樣(CVS)系統取樣，即將發(fā)動(dòng)機的全部排氣排入稀釋通道中，用經(jīng)過(guò)空氣濾清器過(guò)濾的環(huán)境空氣稀釋?zhuān)纬珊愣ㄈ莘e流量的稀釋排氣.測試時(shí)的情況模擬汽車(chē)排氣尾管出口處排氣在環(huán)境空氣中的擴散情況，這時(shí)稀釋排氣取樣袋采集的氣樣中含有的污染物量與排氣污染物總量的比例保持不變.因此，測試循環(huán)結束后，測量氣袋中各污染物的濃度，乘上CVS系統中流過(guò)的稀釋排氣總量，即發(fā)動(dòng)機在測量過(guò)程中各污染物的總量.
國外汽車(chē)排放檢測設備領(lǐng)域中，具有成熟檢測設備生產(chǎn)能力的公司主要有日本HORIBA公司，奧地利AVL公司以及美國CAI公司等.國外比較先進(jìn)的.汽車(chē)排放檢測系統已經(jīng)實(shí)現自動(dòng)化，日本、歐洲、美國等國家已經(jīng)擁有先進(jìn)的排放設備制造技術(shù)和現代化的排放實(shí)驗室.廣泛使用計算機技術(shù)使得幾乎所有的排放測試工作、設備控制和數據分析都可以通過(guò)計算機來(lái)完成.
1CVS系統測控方案的設計
1.1CVS系統組成及測控方案
在整套CVS采樣設備中需要采集的變量包括:①稀釋通道內的溫度、壓力;②主文丘里管內的溫度、壓力;③采樣文丘里管處的溫度、壓力;④稀釋通道內流量;⑤采樣流量.控制量包括:①各采樣泵的開(kāi)關(guān);②通道閥體(包括氣袋進(jìn)出口以及顆粒采樣通道處閥體)的開(kāi)關(guān);③采樣泵和水泵流量控制.整個(gè)系統中對數據采集的速度要求不高，并且在試驗中需要傳輸的數據量比較小，同時(shí)在系統中只存在一臺計算機對系統中所有執行器進(jìn)行控制，因此集中式控制系統(CCS)可以滿(mǎn)足CVS系統的控制要求.
1.2控制軟件編程語(yǔ)言選擇
在編寫(xiě)CVS控制系統過(guò)程中使用了Delphi作為軟件開(kāi)發(fā)工具.Delphi是一種面向對象的可視化編程語(yǔ)言，相比于C++具有更短的開(kāi)發(fā)周期.同時(shí)，面向對象又使得Delphi更加適用于控制軟件的開(kāi)發(fā)，是工業(yè)系統類(lèi)控制軟件開(kāi)發(fā)中主要使用的軟件之一.事實(shí)證明，Delphi不僅具有強大的開(kāi)發(fā)功能，同時(shí)能夠設計出更加完善、人性化的控制界面，以使設備操作更加簡(jiǎn)便.
1.3串行端口通信技術(shù)
相比于并行通訊，串行通訊的傳輸速度慢，其優(yōu)勢在于使用過(guò)程中較為靈活、簡(jiǎn)單、可靠性好，并且能夠有效的減少數據線(xiàn)的使用，特別是在進(jìn)行遠距離通信的過(guò)程中，可以極大的節約通信成本.利用串口通信傳遞的是數字量，因此不產(chǎn)生附加誤差.
Delphi中實(shí)現串口通信最常見(jiàn)有3種方法:①利用API函數的方法;②利用Spcomm或者M(jìn)SComm控件的方法;③直接將其他的串口通信程序調用過(guò)來(lái)的方法.使用控件的方法比另外兩種方法更靈活，且操作更為簡(jiǎn)便，直接下載安裝控件即可使用.因此，在程序編寫(xiě)時(shí)采用Spcomm控件的方法.
1.4AK通訊協(xié)議
AVL的排放測試設備都是基于A(yíng)K通信協(xié)議設計的.AK通信協(xié)議是由德國汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )制定的，作為排放測試設備之間的通信規則.AK通信協(xié)議設計是基于滿(mǎn)足最低限度低速點(diǎn)對點(diǎn)通信的要求，常用的連接方法是根據RS232接口的規格，通過(guò)串行接口調制解調數據線(xiàn)路進(jìn)行數據通信.AK通訊協(xié)議為用戶(hù)對設備進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)提供了很大方便.
2CVS采樣系統實(shí)驗流程
首先進(jìn)行設備及程序的初始化，窗口創(chuàng )建初期系統會(huì )自檢，防止出現錯誤;然后由操作者對實(shí)驗基本參數進(jìn)行設置，同時(shí)對采樣模式及采樣氣袋進(jìn)行選擇.經(jīng)過(guò)預熱處理后選擇開(kāi)始采樣，循環(huán)開(kāi)始，氣袋開(kāi)始充氣，同時(shí)進(jìn)行顆粒采樣.循環(huán)結束后，將充氣后氣袋中采集的樣氣通入分析設備進(jìn)行分析，實(shí)驗結束.
3控制軟件上位機界面設計
Delphi作為更高級的編程語(yǔ)言，所具備的重要優(yōu)點(diǎn)在于更方便的設計出符合操作習慣的軟件界面，系統的二次開(kāi)發(fā)在進(jìn)行界面布局過(guò)程中可以按照操作者提出的需求來(lái)設計，同時(shí)可將類(lèi)型相似的功能按鈕布局在一起，便于軟件使用者進(jìn)行操作和觀(guān)察.控制軟件界面設計過(guò)程中正是遵循這一原則來(lái)設計.
根據主界面的構成可以將整個(gè)控制界面分為3個(gè)部分:①參數設置部分;②程序控制部分;③數據監測部分.
3.1參數設置部分
參數設置部分布局在主界面右上角，在計算機中對部分參數作出更改可以及時(shí)通過(guò)串口通訊發(fā)送到設備中對相對應的執行器進(jìn)行操作.設置部分能夠實(shí)現的參數設置包括:①對系統主要參數進(jìn)行設置;②對氣袋操作基本參數進(jìn)行設置.
可以直接在對話(huà)框中對顆粒采樣速率、二級稀釋空氣速率、采樣溫度點(diǎn)、主文丘里以及采樣文丘里選擇，文丘里修正系數是由計算所得.
3.2程序控制部分
程序控制部分是控制軟件的核心內容，為主界面右下角operation部分.
CVS系統的運行包括4種不同的運行模式，分別是stop、wait、standby和preconditioning.stop模式:所有的執行器都關(guān)閉，軟件只采集模擬量參數，軟件啟動(dòng)后就處于stop模式，此時(shí)系統運行處于停機狀態(tài);wait模式:軟件開(kāi)始與流量計通訊，向流量計發(fā)送設定流量并讀取當前流量，主文丘里管將按設定流量打開(kāi)，可做氣袋吹掃工作;standby模式:風(fēng)機起動(dòng)，熱交換器開(kāi)始工作，可做氣袋吹掃工作;preconditioning模式:進(jìn)入預處理狀態(tài)，采樣泵和二級稀釋泵起動(dòng)，顆粒采樣和氣袋采樣均處于旁通狀態(tài)，系統只有進(jìn)入到preconditioning模式下才可以開(kāi)始進(jìn)行采樣工作.
3.3數據監測部分
在主界面中通過(guò)不同的顯示區來(lái)顯示各種數據和執行器使用狀態(tài)，來(lái)保證實(shí)驗正常進(jìn)行.
實(shí)驗設置顯示區:顯示6個(gè)主要基本參數.其中，2個(gè)流量計的實(shí)際流量在達到設置流量之前以紅色顯示，達到設置流量后以藍色顯示.
測量參數及流量顯示區:該顯示區顯示CVS中可以采集的9個(gè)模擬量參數、4個(gè)流量計流量和溫度參數、1個(gè)計算參數共14個(gè)參數，還有2個(gè)分別顯示熱交換器水路控制閥和加熱器控制狀態(tài)的指示燈.
執行器控制狀態(tài)顯示區:用于顯示風(fēng)機和7個(gè)泵的控制狀態(tài).
采樣結果顯示區可以顯示3組數據:①CVS總流量和時(shí)間;②氣袋容積和時(shí)間;③顆粒采樣流量和二級稀釋空氣流量及時(shí)間.所有顯示流量為積分值.
在顯示界面下方有狀態(tài)條顯示6項內容，用來(lái)顯示正在進(jìn)行的操作，以避免在試驗過(guò)程中出現失誤不能及時(shí)發(fā)現.
4結論
在A(yíng)VL-CVS系統底層硬件設備基礎上，配置了高性能工控機，選擇匹配了輸入輸出板卡，并基于WindowsXP操作系統重新編寫(xiě)了操作軟件，使用面向對象的可視化編程語(yǔ)言Delphi，設計控制界面使其更加實(shí)用，操作更加簡(jiǎn)便.控制程序基于串行端口通訊技術(shù)以及AK協(xié)議，編寫(xiě)了相關(guān)控制程序模塊，恢復了原系統的采樣、分析及對CVS氣袋充排氣和顆粒采樣的控制功能，同時(shí)增加自定義的試驗循環(huán)設定功能，擴大了適用范圍，奠定了實(shí)現與內燃機測功設備控制系統、排氣分析系統通訊和集成控制的基礎.
【簡(jiǎn)論內燃機排放測量CVS系統控制軟件設計論文】相關(guān)文章：
成本系統控制的論文06-19
我是誰(shuí)精簡(jiǎn)論文03-25
樓宇自控系統控制原理與實(shí)施論文07-10
變風(fēng)量系統控制管論文05-29
關(guān)于工程建設碳排放論文05-23
精簡(jiǎn)論文的重要性10-23
朱權以道養生思想簡(jiǎn)論論文06-18