【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测功机台架控制系统，具体为一种基于cps框架结构的测功机台架控制系统。
技术介绍
1、测功机台架是一种用于测量设备或产品功率的重要设备，广泛应用于汽车、发动机等行业。
2、传统的测功机台架控制系统一般是采用单上位机模式，通过通讯集成控制和采集设备，通讯延迟大，难以满足现代化生产对实时性、安全性和可扩展性等方面的要求，不能进行满足最新国六试验标准的试验，针对上述问题，专利技术人提出一种基于cps框架结构的测功机台架控制系统用于解决上述问题。
技术实现思路
1、为了解决现有测功机台架控制系统在实时性、安全性和可扩展性等方面的不足的问题；本专利技术的目的在于提供一种基于cps框架结构的测功机台架控制系统。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于cps框架结构的测功机台架控制系统，所述物理层、网络层和决策层，所述物理层包括静态控制器、beckhoff嵌入式控制器及动态控制器，所述物理层还包括测功机台架控制系统的测功机及电气系统、信号采集与调理系统和辅助系统的硬件设备；
3、所述测功机及电气系统包括功率柜、变频柜、滚筒、变速箱、风机电机及加载电机，是系统的执行装置；
4、所述信号采集与调理系统包括电流电压传感器、档位传感器、数据采集卡、发动机转速传感器、踏板位置传感器、信号调理装置、扭矩传感器及油耗仪，利用感知设备对测功机台架控制系统各个重要环节进行数据监测、采集与处理；
5、所述辅助系统用于测功
6、所述网络层通过ethercat总线通信设备实现决策层和物理层设备的互联和互操作；
7、所述决策层包括工业pc平台，可完成对物理层设备的执行和操作，针对不同实验条件下的设定值和控制器参数，系统采用控制算法和优化算法进行实时在线调整，以实现对物理层中测功机台架系统执行机构的精确控制。
8、优选地，所述信号采集与调理系统中的电流电压传感器、档位传感器、发动机转速传感器、踏板位置传感器及扭矩传感器通过通信介质连接到beckhoff嵌入式控制器，所述beckhoff嵌入式控制器通过通信介质连接到执行器。
9、优选地，所述物理层采用beckhoff顶帽式轨道控制器。
10、优选地，所述决策层具有web服务器功能，允许用户通过浏览器访问平台进行参数管理，信号管理，节点管理，日志管理，顺序管理以及辅助设备驱动。
11、优选地，所述物理层中的beckhoff嵌入式控制器作为实时控制器，控制器功能、plc功能和i/o任务在控制器上实时执行，安全模块连接到控制器，提供安全i/o并实施安全功能。
12、优选地，所述物理层中的静态控制器及动态控制器均使用网络层的ethercat总线与决策层相互通信，静态控制器负责试验台操作、驱动控制和安全功能的基本功能，提供静态总线，动态控制器用户可以根据需求进行实时调整，提供动态总线。
13、优选地，所述cps框架结构中网络层使用can总线设备产生的延时问题，采用一种延时pid控制算法解决，并进行了控制器设计。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
15、1、本专利技术中，决策层采用具有强大cpu的工业pc平台，实现高速数据处理和各类参数管理，物理层采用beckhoff顶帽式轨道控制器，实现设备实时控制功能，网络层采用ethercat总线进行实时高速数据交互，保证系统整体实时性；
16、2、本专利技术中，基于cps框架结构的测功机台架控制系统将任务分为三个层次：决策层由具有强大cpu的工业pc构成，负责数据处理、参数管理等功能；物理层由传感器、信号处理单元和beckhoff控制器组成，负责数据信号的采集和设备实时控制；ethercat设备组成的网络层实现物理层与决策层的数据与信息传输。这样的结构可以更高效地处理各项任务并方便在决策层实现系统参数的在线调节，从而显著提高了系统的智能化水平；
17、3、本专利技术中，基于cps框架结构的测功机台架控制系统具有更灵活的参数调整和管理功能，在决策层中，可以根据不同法规要求设定和修改对应的参数，并通过实时监测不同设备和传感器状态实现优良的排放控制和精确测量，这有助于满足国六等新一代法规对测功机台架测试的严格要求；
18、4、本专利技术中，基于cps框架结构的测功机台架控制系统采用模块化的设计，更加易于拓展和升级，决策层可以根据不同需求对平台进行软件功能扩展，而物理层可以通过添加或移除ethercat终端或设备来调整系统，相比于传统测试台架控制系统，这种结构具有更强的可扩展性，可以适应不断更新的技术和法规要求；
19、5、本专利技术中，新型测功机台架控制系统物理层的beckhoff实时控制器，可以实时执行控制器功能、plc功能和i/o任务，并连接安全模块，安全模块提供安全i/o及实施安全功能，如紧急停止、门监控或分布式安全组件监控等，有效提高了系统的安全性。
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1.一种基于CPS框架结构的测功机台架控制系统，其特征在于：所述系统包括物理层、网络层和决策层；
2.如权利要求1所述的一种基于CPS框架结构的测功机台架控制系统，其特征在于，所述信号采集与调理系统中的电流电压传感器、档位传感器、发动机转速传感器、踏板位置传感器及扭矩传感器通过通信介质连接到Beckhoff嵌入式控制器，所述Beckhoff嵌入式控制器通过通信介质连接到执行器。
3.如权利要求1所述的一种基于CPS框架结构的测功机台架控制系统，其特征在于，所述物理层采用Beckhoff顶帽式轨道控制器。
4.如权利要求1所述的一种基于CPS框架结构的测功机台架控制系统，其特征在于，所述决策层具有Web服务器功能，允许用户通过浏览器访问平台进行参数管理，信号管理，节点管理，日志管理，顺序管理以及辅助设备驱动。
5.如权利要求1所述的一种基于CPS框架结构的测功机台架控制系统，其特征在于，所述物理层中的Beckhoff嵌入式控制器作为实时控制器，控制器功能、PLC功能和I/O任务在控制器上实时执行，安全模块连接到控制器，提供安全I/O并
6.如权利要求1所述的一种基于CPS框架结构的测功机台架控制系统，其特征在于，所述物理层中的静态控制器及动态控制器均使用网络层的EtherCAT总线与决策层相互通信，静态控制器负责试验台操作、驱动控制和安全功能的基本功能，提供静态总线，动态控制器用户可以根据需求进行实时调整，提供动态总线。
7.如权利要求1所述的一种基于CPS框架结构的测功机台架控制系统，其特征在于，所述CPS框架结构中网络层使用CAN总线设备产生的延时问题，采用一种延时PID控制算法解决，并进行了控制器设计。
...【技术特征摘要】
1.一种基于cps框架结构的测功机台架控制系统，其特征在于：所述系统包括物理层、网络层和决策层；
2.如权利要求1所述的一种基于cps框架结构的测功机台架控制系统，其特征在于，所述信号采集与调理系统中的电流电压传感器、档位传感器、发动机转速传感器、踏板位置传感器及扭矩传感器通过通信介质连接到beckhoff嵌入式控制器，所述beckhoff嵌入式控制器通过通信介质连接到执行器。
3.如权利要求1所述的一种基于cps框架结构的测功机台架控制系统，其特征在于，所述物理层采用beckhoff顶帽式轨道控制器。
4.如权利要求1所述的一种基于cps框架结构的测功机台架控制系统，其特征在于，所述决策层具有web服务器功能，允许用户通过浏览器访问平台进行参数管理，信号管理，节点管理，日志管理，顺序管理以及辅助设备驱动。
【专利技术属性】
技术研发人员：闫震，张家豹，
申请(专利权)人：北京嘉海鼎盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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