內燃機車電噴控制器運行環境電子仿真系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種內燃機車電噴控制器運行環境電子仿真系統，屬于內燃機車制造技術領域。
【背景技術】
[0002]采用電噴柴油機的內燃機車，電噴控制器是其核心部件之一。需要針對不同的使用需求、運行環境特別設定和精調電噴控制器參數，對電噴控制器的軟硬件進行大量的測試與考核，精密標定和修正其多達上百個的參數MAP。
[0003]目前一般的做法是進行機車整車的水阻運行實驗或者實際軌道運行實驗，通過反復多次實驗考核機車電噴控制系統的運行情況和改進升級的可能。具體做法是將待測的電噴控制器實際接入機車的電噴控制系統，通過機車的實際運行來觀察電噴控制系統的表現，進而小步微調電噴控制器的參數，力爭使機車達到最佳的運行和需求要求狀態。如果電噴控制器的硬件進行了改動和調整還需要進行長時間的可靠性運行測實，機車需要多次、長時間實際在軌運行。這種做法存在以下一些問題:
[0004]1.耗費成本巨大。因為機車運行需要大量配套條件和設施，往往需要組織和調度大量人手和設備來維持機車整車的運行，實驗涉及的物資和部門往往很多，因而實驗籌備期往往較長，難以常態頻繁進行。
[0005]2.存在安全風險。對軟硬件系統做了改動的電噴控制器如果直接裝車進行運行實驗，往往存在較大的故障風險。即便是已經運用過的電噴控制器，在機車運行中調整參數，也可能由于參數錯誤引起故障，甚至導致機車運行安全事故。
[0006]3.測試效率較低。由于機車內部空間的局限，難以布置足夠的檢測設備來獲取大量測試數據。而且考慮到機車運行安全，調試人員需要極其小心地調整每個參數，為保證機車安全運行往往不得不放棄對一些參數的改動嘗試。
[0007]4.重聯實驗困難。由于機車重聯實驗本身就非常復雜，在這種工況下的車載電噴控制器實驗則更加困難，難以重復、持續進行。
[0008]近年來，隨著計算機及電子仿真技術的快速發展，在內燃機車技術領域對電噴內燃機車整車環境的在環仿真進行了非實車實驗的探索(韓軼楠等，內燃機車電噴柴油機工況轉換和控制策略建模與仿真.中國科技論文在線.2013.03.29)。在柴油機電控系統開發過程中，為了縮短開發時間，嘗試了各種實驗室式的電控仿真開發平臺(劉建設，機車柴油機電控系統開發的若干問題研宄[D].武漢:武漢理工大學，2011.5)。其中一種典型的硬件在環仿真開發平臺形式，就是在PC機中運行監測與通訊程序，發動機模型運行在獨立設計的嵌入式系統上(見圖1)。這種仿真平臺由PC機、柴油機模型運行ECU和柴油機控制E⑶構成，利用Matlab/Simulink建立柴油機模型與控制模型，軟件仿真驗證后將模型轉換為嵌入式處理器支持的程序代碼，其中柴油機模型運行的處理器一般選用DSP，PC機采用Iabview建立監控界面。但是，這種方案存在以下問題:
[0009]1.由于windows系統屬于分時操作系統不具備中斷響應能力，當總線上出現頻繁而大量的通訊信息時，盡管很多數據只是柴油機模型和控制器ECU之間的通訊，但是在單一總線上還是會被各個節點響應判斷，PC機也會不斷采集判斷。windows系統不能中斷響應只能不斷地改變系統資源分配策略，分時段響應判斷這些通訊信息。這會嚴重影響PC機運行用戶程序和數據記錄、分析的效率，在高速大量數據通訊時還可能造成操作系統分時處理困難和故障，也就是PC機死機。
[0010]2.同樣，基于windows分時控制的原理，PC機程序會定時發送數據到總線以便與總線上其他節點之間進行通訊。而系統中的單一總線就像是繁忙的主干公路一樣，各個節點都在尋找總線上的空閑時段以便發出自己的數據。Ecu控制器和下位機單片機系統都是基于中斷形式工作的，在總線繁忙時處理其他任務，一旦總線空閑就會產生中斷，發送自己的數據。這種方式可以很有效的利用到單片機系統相對緊張得資源。但是pc機windows系統不具備中斷控制能力，它會組織分配系統資源，為數據的發送分配獨立的時段，定時響應執行。而如果此時總線處于繁忙狀態，PC機或者進入等待狀態，或者忽略此次數據發送。這會造成通訊效率下降，丟失數據和PC機程序運行緩慢。
【發明內容】
[0011 ] 本發明的目的就是克服上述現有技術之不足，提供一種內燃機車電噴控制器運行環境電子仿真系統。
[0012]本發明的目的是這樣實現的:一種內燃機車電噴控制器運行環境電子仿真系統包括上位機和下位機，其中:
[0013]上位機模擬機車人機接口，控制測試平臺，接收、處理、顯示并存儲測試信息；
[0014]下位機執行上位機給出的目標工況要求指令，向電噴控制器輸出模擬的機車各部分參數信號，檢測、監控系統的運行工況及各部分參數情況，將控制計算結果提交給上位機；
[0015]其特征在于:
[0016]上位機與下位機之間采用modbusRTU通訊，下位機和電噴控制器之間采用CAN通訊；
[0017]還包括電噴執行模擬裝置，該裝置為電磁閥模擬線圈配有銜鐵及吸合開關電路結構，銜鐵吸合時，常開觸點閉合，常閉觸點斷開；移開鐵釋放時，常開觸點斷開，常閉觸點閉合，模擬線圈輸入端接至電噴控制器的輸出端，觸點電路輸出端接至下位機的檢測輸入端，模擬電噴燃油泵的工作邏輯，。
[0018]為了更好地實現本發明的目的，所述電磁閥模擬線圈電路中串接有由可調電阻和可調電容并聯的調整補償電路。
[0019]為了更好地實現本發明的目的，機車重聯實驗時，所述上位機由采用Modbus TCP\IP通訊協議的兩臺計算機組成。
[0020]本發明的技術方案，具有以下優點:
[0021]1、在實驗室即可完成對電噴控制器進行整車環境內頻繁、持續的測試和考核實驗。
[0022]2、大幅度降低車載電噴控制器實測實驗的成本，同時也降低了對實驗人員的要求。
[0023]3、可以全真模擬機車運行情況和環境，但是完全沒有機車實際運行的安全事故風險。
[0024]4、操作人員進行電噴控制器參數設置的實驗步幅可以更大，效率更高。另外本發明的技術方案還具備參數存儲和實驗記錄功能，可以加載各種測量儀器，方便測試人員全面考核電噴控制器和機車系統運行情況。
[0025]5、大大簡化了機車的重聯試驗，保證車載電噴控制器實驗的完備和沒有禁區。
【附圖說明】
[0026]圖1為現有技術的硬件在環仿真平臺原理框圖。
[0027]圖2為本發明實施例的內燃機車電噴控制器運行環境電子仿真系統原理框圖。
[0028]圖3為圖2中的上位機原理框圖。
[0029]圖4為圖2中的下位機原理框圖。
[0030]圖5為重聯模擬時的上位機原理框圖。
[0031]圖6為圖2中的電噴執行模擬裝置原理示意圖。
[0032]圖7為電噴執行模擬裝置調整補償電路原理示意圖。
[0033]圖中標記為:1-電磁閥模擬線圈，2-常開觸點，3-銜鐵，4-常閉觸點，5-下位機，6-電噴控制器，7-可調電容，8-可調電阻，9-人機接口操作控制臺。
【具體實施方式】