内燃机车水阻试验台监测系统设计

的组装 正确 、运 行安 全可 靠［。 １ 】
根 据机 车 负载试 验 大纲 的要 求 ，水 阻试验 检 测 的参数包 括 柴油机 状 态参 数 ，如柴 油机 转速 、 各缸 排温 等 ；发 电机外 特性 参数 ，如主发 电流 电
图 １ 水 阻试 验 台监 控 系 统 组 成
压 、励磁 机 电压 电流等 。因此设 计 水 阻试 验 台 的
水 阻试 验 台是用 于 内燃机 车恒 功率 负 载试验 的实验 装置 。实验 时通 过调整 水 电阻大小 ，模 拟
机 车 的各种 工况 ，检 验新 更换 的零部件 的机械 磨 合 情况 ，并调整 柴油 机一 发 电机 组 的工作 特性 参
数 ，使柴 油机 运行在 理 想 的工况 下 ， 以确 保机 车
Ｒ Ｅ Ｒ Ｒ
读仪表 内部指 定静态参数数据 读仪表 内部静态参 数全部数据
Ｗ２ Ｗ４
双字节写仪表 内部静态参数数据 四字节写仪表 内部静态参数数据
２ ）读仪 表动 态数据 （ 实时测 量值） 帧
发 命令帧 Ｉ 送 ——
发送命令 ｌ
ｌ里 里
ｌ
仪 表地 址
【】陈冀川， ２ 朱怀忠． 基于 Ｍｏ ｂ ｓ ｄｕ 协议的工控机与单片机的 串行通信设计【 ． Ｊ河北 工业大学成人教 育学院学报， ０ ９６ ］ ２ ０ （）
４ － ６ ２４ ．
图 ３ 软件 系统 框 图
实现了对于机车 电参 数和 温度参数 的实 时监测 ；监控系统实时性强 ，操作简单 ，并能将监测参数 以趋势图形式显示 ； 试 验完成后能够 自动生成试验报表 ，降低 了劳动强度 。
关 键 词 ： 水 阻 实验 ；Ｍｏ ｂ ｓ 议 ； 串行 通 信 ｄｕ 协 中图 分 类 号 ：Ｕ２ ２ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ： １７ —８ １２ １）４０ １ ３ ６ ６２４ ０ （０ ２０ —６ — ０
图 ２ 通 信 过 程 流 程 图
数 ，并 以趋 势 图的形 式 显示 出来 ，待 水 阻试验 台 完成 以后对 所有 的数 据进 行 分析 并生 成相 应 的测
试报 表 。
通 信 过程 如 图 ２所 示 。工 控机 发起 通信 ，向
仪表 发送 数据信 息 命令（ 帧） 仪 表 收到 Ｐ 一 ， Ｃ发 出
系列巡 检仪 具有 Ａ Ｄ 转换 功能 ，在 工作状 态 下仪 ／
０ ０ ７ ８ ５＝０ ３ ４ ８ ５１ ．ｌ １ ７ ｌ ．２ ２１ ７
当显 示为 负数 时 ，
Ｐ ：８ ＡＢ ０＝ （０ ＡＢＥ ０ Ｖｌ ０ｌ Ｅ０ － ０ １ ． ０ ）
＝ 一
（Ｏ Ａ＋ ．Ｅ ０ ＝ ２ ＋ ． ２ ８ ５ ０ １ ０ ０ Ｈ） 一（６ ０７ １７ ） Ｂ ４
水 阻试验 台采 用 ＤＳＢ 测量 仪来 检测 显示 电 ８
参数 ，其与 上 位机 的通信 是 基 于 Ｍｏ ｂ ｓ 信 协 ｄｕ 通 议 ，采用 请求／ 应答 方式 工作 ［。通信 时 ，上位 机 ２ 】
为 主站 ，仪表 为从 站 ，主站 首先 向从 站 发送通 信
从机地址 功能码
数据总字节数 数据高字节 数据低 字节 数据高字节
【】陕西省建筑工程 学校． ４ 空调试调 ［ ． Ｍ】 北京： 中国建筑工业 出版社， ９ ． １ １ ９
魄 旺七ｔ ％ ｔ ％娃％《 《 蛙％ 吨 Ｅ Ｅ 魄 晦 ％
￡％碰％｛ ％￡ 毫 蛙 ％ 《 ％娃％粕％￡ ％ ￡ ￡ 明ｉ ｔ ｑ ￡ ｔ
董
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巡检 表 ，该仪 表循 环监 控 柴油机 各 缸 的温度 值 ，
并且 上位 机可 以通 过 Ｒ ２ ２总线 获取 仪表 所记 录 Ｓ３ 的温 度 值 。 电参 数 的检测 主要 分 为 电压 量 和 电流 量 ， 电压 量直 接接 入 显示 与记 录仪 表 ，而 电流 量 则 先用钳 型传 感 器变送 为 相应 量程 的电压 量 ，然 后 再接 入显 示与 记录 仪表 ，通 过 调节 显示 记录 仪 表 的量 程 系数 和 显示 修 正 值 来 显 示 电流 量 的大 小 。上 位机 通 过 ＲＳ ３ Ｃ总 线 实 时 的从 显 示 与记 ２２ 录仪 表 处获 取系 统所 监测 的所 有 温度信 号 和 电参
物 理接 口，方便 实现 基于 数／ 制 的仪表 等终 端 模控
设 备 的控制 ，可 以方 便可 靠地 完成 监控 系统 信 号
采集 。
ｌ 水 阻试 验 台监 控 系统
水 阻试验 台监 控系 统 结构 如 图 １ 示 。柴油 所 机各 支管 的温 度采 用 Ｋ 型 热 电偶 进行 测量 ，热 电 偶产 生 的温 度信 号被 送 入 ｌ ６路 温度 显 示 与 记录
（ ．Ｅ ０ ０Ｂ ０ Ｈ＝１ × ６ １ １ ＋１ ｘ ６ ＝０７ ２ ８ ５ ４ １ ．４ １ ７ ）
２２ 工 控机 与巡检 表 的通 讯 ． 水 阻试 验 台选 用 巡 检 表 显 示 记 录 柴 油 机 ｌ ６ 路 排气 管温 度 ， 用 热 电偶 作为 温度 传感器 。 选 ＷＰ
Ｃ０ ０ Ｃ０５ ０ Ｃ０５ ０ Ｃ０ Ｏ ５ ５０ ５ Ｏ５ Ｏ ５ ５ ０ ＣＯ５ ０５ ０ Ｃ
３ 监控系统软件设计
水 阻试 验 台采 用 Ｂ ｒ ｎ ＋ ｕｌｅ 软件 进 ｏｌ ｄＣ ＋Ｂ ｉ ｒ ａ ｄ
０ ０ ５ ５ ０ Ｃ０ ０ ５ ５ ０ Ｃ ５ ０ Ｃ０ ０ ０ ０ ０ ５ ０ Ｃ０ ０ ５ ５ ０ Ｃ０ ０ ５ ０ ０ ５ ５ ０ ０ ０ ０
Ｉ
ｌ ｌ
命令
ｌ
Ｉ
０ Ｄ Βιβλιοθήκη 例 ：读取 巡检 表 １ ６通道 测量值 ，方 法如 下 ：
— — — — 、， ，— 、－ — — — Ｙ — 、— ，
Ｃ Ｃ ３ ｏ３ ｏ５ ｏ４ ＝ ７转 为 ＡＳ Ｉ码则 为 Ｒ ＝ ０ｘ ｒ ｘ ｒ２ｘ ｒ４ １ （ １ ＣＩ
３ 、３ ） １ ７
关 键 在 于 如 何 实 现 对 这 些 参 数 的实 时 监控 和采 集 。本文 详细 介绍 了一 种水 阻试 验 台监控 系 统 的 设计 。实践表 明该 系统 稳 定可靠 ，完全 能够 满足 水 阻试验 的要 求 。
上位 机 与多 台记 录显 示仪 表组 成 的 串行 通信 控制 模块 实现 测 量信 号采 集 ，是整 个监 控系 统最 核 心 的部分 。此 次设 计 的试验 台串行通 信是 基 于 Ｍｏ ｂ ｓ 议 ，使 用 ＲＳ ２ ２ 兼容 串行接 口作 为 ｄｕ 协 一 ３Ｃ
（ 上接第 ６ ２页） Ｉｔ ｐｉ （ ｏｌ ｄ 公 司推 出的 基 于 Ｃ ＿语 言 的快 ｎｅ ｒ ｅＢ ｒ ｎ ） ｒ ｓ ａ 斗卜
速 开发 工具 。它具有 ＣＣ ＋ 言 的灵 活和 可视 化 ／＋ 语 编程 的便利 ，它具有 功 能丰 富强 大 的组件 ，便 于 开 发界 面美观 、功 能强大 的应用 程序 。 根据 水 阻实验 的现 场实 际情 况 ，软件 系统主 体 由两 大部 分组 成 ，即“ 始新 的实 验” 继 续进 开 和“ 行某 磨 合实验 ” ，后者 是考虑 现场 实 际需要 ，当磨 合 实验 中 断后还 需 继续 进行 实验 的情 况 。软件 的 主 界面 包含 参数 设 定 、磨合 实验 、主 发 电机外 特
第４ 期
机 电技 术
６ １
内燃机 车水 阻试验 台监测 系统设计
莫 易敏 程 鸯 高 勇
ｒ 汉 理 工 大 学 机 电工 程 学 院 ，湖 北 武汉 ４ ０ ７ ） 武 ３ ０ ０
摘
要： 设计了一种水 阻试验 台监控 系统 ， 该系统采用 Ｍｏｂ ｓ ｄ ｕ 通信协议 实现 了上位机与显示记录仪表的数据交换，
的命 令后 进行 解析 响应 ，根 据 解析 的通 信命 令 ，
２ 监控系统信号采集
向Ｐ Ｃ机 回送 数据 信 息（ 一帧） Ｃ分析 回送 数 据 ，Ｐ
作者 简介 ：莫 易敏 （９０ ，男 ，教授 、博 士生 导师 ，研 究方 向：表 面工 程 、摩擦 学 、机 电一体 化 。 １６ 一） 程 鸯（９８ ） １８ － ，女 ，在 读硕 士研 究生 ，主 要研 究方 向为 机械 电子 工程 。
行开发设计。ｃ ＋ ｕ ｄｒ 下转第 ６ 页） ＋ Ｂ ｉ ｅ 是（ ｌ ６
机 电技术
参考文献：
２１年 ８ ０ ２ 月
［】 ０４ －０ ２通风与空调工程施 工质 量验 收规 范［］ １ＧＢ５ ２ ３２ ０ ， ｓ． ［】赵荣义， ２ 范存养， 薛殿华， 空气调节（ 四版） ． 等． 第 ［ 北京： Ｍ】 中国建筑工业 出版社，０ ９ ２０ 【】李文科． ３ 工程流体力学【 ． Ｍ】 北京： 中国科学技术大学 出版社， ０ ． ２ ７ ０
通过图形 曲线清晰直观地反映出来，实验结束后
自动生 成试 验报 表 ，可 打 印或上传 至 生产 网络 。 该系统 降低 了工 人 的劳动 强度 ， 高 了检 测效 率 ， 提
具有 一定 的推广 价值 。
性实验 、柴油机状态参数实验、数据库报表、打 印、退 出系统 等组 成（ 图 ３所 示） 如 。
数 据低 字节
Ｃ Ｃ高字节 Ｒ
Ｃ Ｒ低字节
例： 电压 测量值 ：
Ｐ １０ ８ ５０ Ｖ ＝ ０ Ｄ ３ ０＝ ０ ８ ５ ０ Ｈ ＝ ０ ８ ０ Ｄ． ３ ０ ０ ＤＨ＋
０５３ ０ ＝ １ ．２４ ８ ５ ． ０Ｈ ４１３ ２ｌ ７ ｆ ． ３ ０ ：５×１ ＋３×１ ～ ＝ ０ ３１ ５＋ ０５ ０ Ｈ ６一 ６ ． ２
十 六进制 命令 为 ：＠０Ｒ ７０ １ Ｄ１＼Ｄ
３ １巡检 表 的命令 回送 帧为 ：
０ ０ ０ ０ ０ ０ ＼ Ｄ ０ ０ ０ ０ ０ ０１ ０ ７
ｌ Ｆ ００ ＦＦＦ
１ 通道 数据 ２通 道数据 ３ ４ ５ ６ … … … …