一种标准试验发动机测试数据高速采集处理方法与流程

本发明涉及数据采集及处理，具体涉及一种标准试验发动机测试数据高速采集处理方法。

背景技术：

1、标准试验发动机测试普遍采用美国ni公司的高速板卡(典型产品如pxie-4339b)进行数据采集，基于labview开发专用的上位软件进行滤波和初步处理，然后将数据人工导出到另一台计算机，通过数据处理系统进行数据分析，计算燃速、压强指数等数值。这种标准试验发动机测试数据高速采集方法结构简单，但是效率很低，数据高速采集系统无法实现与标准试验发动机装配控制系统、点火控制系统、数据处理系统之间的高度集成；无法实现同步通讯，发动机点火起始时间、数据采集起始时间之间存在较大时序差；存在大量人工导入导出数据及喊话环节，难以同工厂级信息化平台对接。

2、中国专利cn115963771a公开了“plc及基于其的高速数据采集与分析处理方法和系统”，该发明通过plc自身循环中断采集数据，缺点在于采样速率无法达到太高，且plc无法在该系统中远距离使用。中国专利cn112631196a的公开了“一种基于plc的高速数据采集与控制系统”，该发明以倍福软plc为核心，采用pci网卡连接现场ethercat端子模块及profinet总线模块，缺点在于结构复杂，总线协议不能统一；软plc与现场模块无法实现等时同步，有较大时序差；计算机配置要求很高，需同时运行软plc程序及上位机程序，否则难以承担数万到数十万量级的数据的实时处理。

3、为了提高标准试验发动机的测试效率，解决当前手工装配测试模式下操作人员多、劳动强度大、存在安全及职业健康风险、采样速率无法达到太高，且plc无法在该系统中远距离使用、采用pci网卡连接现场ethercat端子模块及profinet总线模块，缺点在于结构复杂，总线协议不能统一；软plc与现场模块无法实现等时同步，有较大时序差等问题，必须大幅提高标准试验发动机测试过程的自动化、信息化水平。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供标准试验发动机测试数据高速采集处理方法。适于自动化、信息化工作模式下的标准试验发动机测试数据高速采集处理系统，提高标准试验发动机的测试效率，提高标准试验发动机测试过程的自动化、信息化水平，采样速率高，时序差较小，数据实时处理，简单可靠。测试数据高速采集及处理系统的硬件系统与标准试验发动机的装配控制系统、点火控制系统等共用一套远程plc控制器及一体化信息管控平台，从而将发动机点火起始时间、数据采集起始时间的时序差从目前的ms级缩小到ns级，提升燃速等测试数据的测试精度。同时，为在一个平台下实现标准试验发动机测试全流程包含零部件上线、发动机装配、点火、测试、下线、残渣收集等的自动化、信息化创造了条件。

2、本发明所采用的技术方案是：一种标准试验发动机测试数据高速采集处理方法，使用高频响防爆测压传感器、高性能现场通讯模块、可扩展ai通道、远程plc控制器、一体化信息管控平台组成系统，集成等时同步通讯技术、过采样数据高速采集技术，以最大20khz的系统采样频率高速采集、记录、显示、处理标准试验发动机点火燃烧10秒内的压强测试数据。

3、优选的，所述高性能现场通讯模块与所述可扩展ai通道通过背部总线相连，组成一个可扩展的ai组合体，ai组合体安装在测试现场附近的辅助动力间内，距离测试现场约30米；

4、所述的远程plc控制器安装在数百米外的远程控制室内，所述的远程plc控制器与ai组合体通过等时同步通讯连接，从而将发动机点火起始时间、数据采集起始时间的时序差从目前的ms级缩小到ns级，提升燃速等测试数据的测试精度。

5、优选的，数据高速采集的硬件系统与标准试验发动机的装配控制系统、点火控制系统等共用一台远程plc控制器及一体化信息管控平台，实现标准试验发动机测试全流程的自动化、信息化；

6、所述标准试验发动机测试全流程包括：零部件上线、发动机装配、点火、测试、下线、残渣收集。

7、优选的，所述一体化信息管控平台将标准试验发动机的测试数据形成趋势曲线并自动计算得出燃速、压强指数等测试结果，同时将标准试验发动机编号、测试数据、测试结果等关联起来，按照指定格式发送给上游的工厂级信息化系统。

8、优选的，所述高频响防爆测压传感器与待测试的标准试验发动机相连，测压传感器频响20khz以上，将标准试验发动机内部的压强信号实时、高速转换为模拟量电压信号；

9、所述可扩展ai通道通过屏蔽四芯电缆同时连接多个所述高频响防爆测压传感器，所述可扩展ai通道以可设定的固定转换周期t1进行模数转换，将所述高频响防爆测压传感器输出的模拟量电压信号转换成16位整数，转换周期t1的最小值为50μs；

10、所述高性能现场通讯模块与所述可扩展ai通道通过背部总线相连，，组成一个可扩展ai组合体，ai组合体安装在测试现场附近的辅助动力间内，距离测试现场约30米，所述高性能现场通讯模块通过背部总线实时读取所述可扩展ai通道模数转换得到16位整数，存入内部寄存器中；

11、所述远程plc控制器安装在数百米外的远程控制室内，通过程序控制数据高速采集的启停、数据刷新以及存储，远程plc控制器选用最小运算时间为ns级的控制器；

12、所述远程plc控制器与所述高性能现场通讯模块通过等时同步通讯连接，通过等时同步通讯，远程plc控制器可以始终以相同时间间隔t2读取所述高性能现场通讯模块内部寄存器的数值，等时同步通讯时间间隔t2的最小值为250μs；

13、所述高性能现场通讯模块集成了过采样数据高速采集技术，将每一个等时同步通讯的时间间隔t2分割为n个更小的时间片σt2，所述的高性能现场通讯模块在每一个时间片σt2内读取所述的可扩展ai通道模数转换后的16位整数，分别存入n个连续的内部寄存器中等待所述的远程plc控制器读取；

14、所述远程plc控制器编制了内部中断程序，中断时间设置为t2，标准测试发动机点火后的10秒内每隔t2时间自动执行一次中断程序，中断程序内部的语句包括：实时刷新寄存器内部的n个16位整数数值，将这些整数数值按照比例关系转换为实际压强值，按顺序存入指定的多个数组中，每一个数组存储1万个实数；

15、所述一体化信息管控平台采用ioserver分布式采集所述远程plc控制器的数组内的数据，使用kingdatalog转存工具分布式部署把ioserver采集到的数据转存至mysql数据库；所述一体化信息管控平台查询mysql数据库中的数据，把数据传递至html中用echarts快速形成趋势曲线并自动计算得出燃速、压强指数等测试结果，同时将标准试验发动机编号、测试数据、测试结果等关联起来，按照指定格式发送给上游的工厂级信息化系统；

16、优选的，将每一个等时同步通讯的时间间隔t2分割为n个更小的时间片σt2，其中n≤16，σt2≥50μs。

17、上述技术方案的有益效果：

18、与现有技术相比，本发明提供了一种简单可靠的、适于自动化、信息化工作模式下的一种标准试验发动机测试数据高速采集处理方法。测试数据高速采集及处理系统的硬件系统与标准试验发动机的装配控制系统、点火控制系统等共用一套远程plc控制器及一体化信息管控平台，从而将发动机点火起始时间、数据采集起始时间的时序差从目前的ms级缩小到ns级，提升燃速等测试数据的测试精度。同时，为在一个平台下实现标准试验发动机测试全流程包含零部件上线、发动机装配、点火、测试、下线、残渣收集等的自动化、信息化创造了条件。