柴油机温度仿真

选择PXI模块进行柴油机温度仿真

客户: 大型柴油发动机的世界市场领导者,其产品用于船舶和电站。
其中一些柴油发动机是为新型集装箱船制造的,这些集装箱船是世界上最大的货船之一。

应用程序: 

远洋船上的大型柴油发动机的控制器需要许多温度传感器,才能确定发动机是否正常运行。之所以如此之多,主要是由于发动机缸体的巨大尺寸。这意味着需要许多传感器来确保发动机在正确的温度范围内运行,并能快速识别出热点。很难获得可用于系统测试的发动机缸体,更不用说发动机达到工作温度所花费的时间。传感器仿真提供了一种经济有效的方法来测试控制器,而无需使用引擎。    

该要求包括为40,000 kW船用柴油发动机开发ECU(发动机控制单元)的支持。在马力方面,40,000 kW约等于55,000 HP。除了其他ECU任务外,还要求同时仿真PT100温度传感器的144个通道。这些传感器是RTD(电阻温度设备),而不是热电偶。此要求的温度范围为-20ºC至+250ºC,等效电阻范围为92.160342Ω至194.074250Ω。还要求极高的精度,要求在-20ºC时精度在0.11ºC之内(等效电阻偏差在43mΩ之内),在250ºC时精度要求在0.65ºC(等效电阻偏差在220mΩ之内)。    

客户原始的传感器仿真方法是手动完成的。该方法包括288个精密电位计(可同时进行粗调和精调),以及用于模拟与传感器的错误接线的144个短路开关和144个开路开关。所有这些组件都是手动调整和控制的。为了节省时间并提高性能和可重复性,对自动化的需求显而易见。

柴油机温度仿真插图
柴油机温度仿真插图1

解决方案: 

由于PXI中已经提供了各种测量和激励模块,并且需要支持RTOS软件,因此PXI在这里被视为新产品设计平台的第一首選。

开发的解决方案是3U PXI模块(型号40-262)支持六个通道的RTD仿真(在一个插槽中)或18个通道(在两个插槽中)。根据现有的设计原理,该模块在所有通道上的设置分辨率均为2mΩ,电阻精度优于0.1%。每个仿真通道都可以提供短路或断路设置,以模拟与传感器的错误接线连接。此外,通过将模块校准端口连接到高性能DMM(数字万用表),可以对每个电阻器通道进行校准或验证。使用简单的电阻值调用可以简化编程,使用API​​(应用程序编程接口)通过实际引擎中使用的传感器模型将温度请求转换为电阻请求。

最终产品实现了一种经济高效的方法,可以非常高精度地模拟PT100或PT1000 RTD。八个模块实现了该应用所需的144个PT100信道(18个信道两个插槽模块),可容纳在3U PXI机箱空间的16个插槽中。

模拟温度主要要素

  • 电阻/电压仿真精度
  • 通道数
  • 实时操作系统
  • 成本

将需要一台PXI机箱,以及选择所需精度的板卡,通道数不足,可由多张板卡来扩展。最常见的是在Linux环境下调用我们的驱动来进行测试。

我们可在短时间建立好模拟温度/故障等方案!



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