Download diseño de un emulador para diagnóstico y reparación del sistema

EMULADOR PARA SISTEMA ELECTRÓNICO
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DISEÑO DE UN EMULADOR PARA
DIAGNÓSTICO Y REPARACIÓN DEL SISTEMA
DE CONTROL Y MONITOREO ELECTRÓNICO
DE MOTORES CUMMINS ISX SIGNATURE
Diego Arley Velosa, Paula Andrea Ortega
Abstract—El presente documento muestra el diseño de un
emulador para detección de fallas y diagnóstico del estado
eléctrico y electrónico del sistema electrónico para motores
Cummins ISX. Con interfaz gráfica para interacción de máquinausuario.
Index Terms—Emulador, arnés, interfaz gráfica,
I. I NTRODUCCIÓN
L transporte de carga pesada en Colombia es considerado uno de los ostiones principales de la economía, si
se tiene en cuenta que le aporta al producto interno bruto
aproximadamente un 9%. El crecimiento vertiginoso de su
parque automotor lo debe llevar a replantear estrategias que
respondan al crecimiento del sector productivo, para que juntos
lleven a Colombia a establecer las reglas de una verdadera
competitividad.
Si bien, el gobierno ha consentido por años un sector
que parece ignorar las reglas de juego de la globalidad,
tarde o temprano tendrá que asumir los costos de pretender
buscar su sostenimiento mediante subsidios coercitivos. Al
final del día deberá ser considerado, desarrollado y gerenciado
como una verdadera empresa, por esta razón sus componentes
constitutivos primarios, como son los vehículos se les debe
dar el carácter de activo productivo y por supuesto con todos
los derivados que de éstos emanen.
Se debe garantizar una muy alta disponibilidad de estos
activos y como tal es menester y perentorio garantizar una
amplia cobertura de servicios tecnológicos que minimicen
los tiempos muertos y al mismo tiempo los riesgos a que
estos activos están sometidos por causas de la informalidad.
Las pérdidas por lucro cesante son imputables en un 90% a
problemas electrónicos y nos plantea el siguiente interrogante:
£Se constituye una gran oportunidad de aportar desarrollo
tecnológico que mitigue dicho lucro y coadyuve con la competitividad de cara a las aperturas venideras?
En la mayoría de los casos cuando se presentan daños en
los módulos electrónicos, los conductores y/o dueños de los
vehiculos, se dirigen a un taller de mecánica para que allí le
arreglen un problema que es electrónico. Se debe educar a
estre sector para que cuando se presenten este tipo de fallas
no se dirijan a un taller mecánico, debren dirigirse a gente
E
D. Velosa, P. Ortega
especializada y capacitada en electrónica para que le brinden
una solución adecuada e integral a sus problemas eletrónicos.
Cummins mediante un protocolo de comunicación se
conecta el módulo y a través un software (llamado INSITE)
realiza un scaneo para leer las fallas que este presente, otra
aplicación que posee este software es que realiza una programación al módulo con el fin de resetear cierta información en
memorias y procesadores.
El propósito es diseñar un emulador que identifique el
estado de:
• Sensores y actuadores.
• Arnés.
• Módulo.
El emulador al ser conectado al arnés instalado en el vehículo,
debe identificar el estado de cada uno de los sensores y
actuadores del mismo.
También debe realizar purebas al arnés e identificar si hay
algún cable en corto que pueda afectar el funcionamiento
general del sistema.
Enviar señales para identificar cuál es el dispositivo dañado
de acuerdo a la falla que presente el módulo.
II. D ESCRIPCIÓN DE F UNCIONAMIENTO DEL M ÓDULO
El módulo de control electrónico (ECM) es el centro de
control del sistema. Procesa todas las señales y envía ordenes
al sistema de combustible, vehículo, y a los dispositivos de
control del motor. El ECM efectúa pruebas de diagnóstico
en la mayoría de sus circuitos y activará un código de falla
si se detecta un problema en uno de estos circuitos. Junto
con el código de falla que identifica al problema, también es
almacenada en la memoria una instantánea de los parámetros
de operación del motor en el momento de activación de la
falla. Los códigos de falla activos causarán que se active
una lámpara de diagnóstico para avisar al operador. El ECM
puede comunicarse con la herramienta de servicio INSITE™ y
algunos otros controles del vehículo, tales como transmisiones,
sistema de frenado antibloqueo (ABS), reducción automática
de deslizamiento (ASR), displays de tablero electrónico, etc.,
a través del nuevo enlace de datos SAE J1939 ó del enlace
de datos más antiguo SAE J1708. Algunos vehículos y equipo
tendrán redes J1939 que enlazan juntos muchos de los controles inteligentes. Los dispositivos de control del vehículo
EMULADOR PARA SISTEMA ELECTRÓNICO
pueden controlar temporalmente la velocidad o torque del
motor para efectuar una de sus funciones, tal como cambio
de velocidad de la transmisión, frenado antibloqueo, etc.
El sistema de control utiliza un número de sensores para
proporcionar información sobre parámetros de operación del
motor. Estos sensores incluyen:
1) Sensor de Temperatura del Refrigerante.
2) Sensor de Temperatura del Aire de Admisión.
3) Sensor de Presión del Múltiple de Admisión.
4) Sensor de Presión/Temperatura de Aceite.
5) Sensor de Posición del Cigüeñal del Motor (Solamente
Signature, ISX, QSX15).
6) Sensor de Posición del Arbol de Levas del Motor.
7) Sensor de Presión de Aire Ambiente.
8) Sensor de Presión del Suministro de Combustible (Solamente Signature, ISX, QSX15).
9) Sensores Frontal y Trasero de Presión del Riel (Solamente Signature, ISX, QSX15).
10) Sensor de Restricción de Entrada de Combustible.
11) Sensor de Agua en el Combustible.
12) Sensor de Presión del Tanque Húmedo.
Las siguientes entradas son proporcionadas por dispositivos
del OEM seleccionados:
1) Sensor de Posición del Pedal de Acelerador.
2) Interruptor de Validación de Ralentí.
3) Interruptores Selectores del Freno de Motor.
4) Sensor de Nivel del Refrigerante.
5) Sensores de Velocidad del Vehículo.
6) Interruptores de Control de Característica, es decir;
Interruptores de Control de Crucero.
7) Interruptor de Presión del Aire Acondicionado.
8) Acelerador Remoto.
9) PTO Remota .
10) Transmisión Top 2 Autoshift Sensor de Posición del
Cambio.
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Sistema de aplicación y adquisición de señales para
dispositivos de entrada y salida.
• Sistema de procesamiento de datos del módulo ISX.
• Sistema de diagnóstico de periféricos.
• Interface grafica emulador-usuario.
Lo más común es que los cableados de comunicación no sean
emulados, por razones de simplicidad y rendimiento.
•
Diagrama 1 - entradas-salidas del Emulador
A. Sistema de aplicación y adquisición de señales para dispositivos de entrada y salida.
En este subsistema, se establece un protocolo de aplicación
de señales o datos para la activación y la adquisición de la
información referente de software configurado en el modulo,
basado en las características físicas y/o eléctricas de cada
uno de los componentes a ser probados y analizados, como
memorias, procesadores, comparadores, conversores y demás
componentes que interactúan para el correcto funcionamiento
del modulo ISX.
III. D ESCRIPCIÓN DEL E MULADOR
El emulador para módulos cummins ISX, como su nombre
lo indica funciona como un dispositivo que brinda un entorno
análogo de los motores cummins a sus respectivos módulos
de control ISX con el fin de generar, adquirir e interpretar
cada una de las señales correspondientes a los sensores,
actuadores y/o dispositivos de entrada y salida del módulo.
A diferencia de un simulador, que sólo trata de reproducir el
comportamiento del sistema, este emulador trata de modelar
de forma precisa el dispositivo de manera que el módulo
funcione como si estuviese siendo usado en el automotor
original y además generar un diagnostico del estado eléctrico
y electrónico del mismo. Aparte de la interpretación de los
dispositivos de entrada y salida del sistema, es preciso emular
el lenguaje de la máquina o el protocolo de procesamiento
de la información del módulo de forma virtual con el fin
de verificar incompatibilidades de software. Típicamente, un
emulador se divide en módulos o bloques que corresponden
de forma precisa a los subsistemas del equipo emulado. Para
este emulador se han establecido los siguientes subsistemas de
trabajo:
B. Sistema de procesamiento de datos del módulo ISX.
En este bloque de trabajo se realiza la respectiva comparación, verificación y corrección de la información adquirida
del modulo y de los periféricos conectados al emulador,
con el fin de generar un diagnostico del estado eléctrico y
electrónico de dichos elementos y de esta forma tomar los
respectivos correctivos. Además, este bloque de procesamiento
también se encarga de almacenar la información utilizada en la
reprogramación del software del modulo, con el fin de cargar
los parámetros de funcionamiento de todos los dispositivos
programables internos.
C. Sistema de diagnóstico de periféricos
El sistema de diagnóstico de los periféricos es un módulo
del emulador en el cual se lleva a cabo el respectivo protocolo
de prueba de cada uno de los sensores y actuadores conectados
y previamente establecidos al control ISX con el fin de evaluar
la falla, el desgaste o el estado en general de los mismos y de
esta forma poder determinar el tipo de mantenimiento que se
debe ejecutar.
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D. Interface grafica emulador-usuario
El emulador cuenta con una interface grafica de fácil
manipulación que permite la visualización de las diferentes
fallas y diagnósticos de los módulos y periféricos, así como de
la ejecución de reprogramación de software para cada control
ISX. Además, brinda la opción al usuario de generar una
base de datos en la cual se pueda almacenar el historial de
los módulos que han sido reparados con anterioridad y las
respectivas fallas presentadas.
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Paula Ortega Es tecnóloga en electrónica y comunicaciones de la ESCOM- Escuela de Comunicaciones Militares en Factativá. Culminó su carrera
en el 2005. En el año 2010 reanuda sus estudio
en Ingeniería en Control en la Universidad Distrital
Francisco José de Caldas, en la ciudad de Bogotá.
Actualmente trabaja en I+D Ingeniería Ltda. en
donde se desempeña con tecnóloga en Electrónica
y aspira finalizar su carrera satisfactoriamente.
Diego Velosa Same again for the co-author.
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