一、引言

汽車安全性能檢測系統(tǒng)應(yīng)用于各市的汽車檢測線上，可對車輛進(jìn)行外觀、底盤、測滑、軸重、制動、速度表、前大燈、廢氣、煙度、喇叭聲級等項(xiàng)目的安全性能進(jìn)行檢測。汽車安全性能檢測線各檢測工位的分布情況如圖1所示。

圖1 汽車安全性能檢測系統(tǒng)線檢測工位

    檢測線采用分布式網(wǎng)絡(luò)控制模式，具有較高的可靠性與并行處理功能．檢測速度與檢測精度大大提高。檢測線系統(tǒng)設(shè)三個(gè)工位，正常檢測采用流水線作業(yè)方式，若有工位空閑，可有更多車輛進(jìn)入空閑工位檢測，實(shí)現(xiàn)檢測系統(tǒng)并列運(yùn)行、順序運(yùn)行和獨(dú)立運(yùn)行三種檢車方式，最多可三輛車同時(shí)在線檢測，檢測速度不低于20輛／小時(shí)。系統(tǒng)共有數(shù)字量輸入5路，模擬量輸入9路，數(shù)字量輸出7路；需控制的主要過程有速度實(shí)驗(yàn)臺、軸鶯制動檢驗(yàn)臺滾筒電機(jī)的轉(zhuǎn)動；速度實(shí)驗(yàn)臺、軸重制動檢驗(yàn)臺舉升架的升降和側(cè)滑板汽泵的啟停及各工位顯示屏的信息顯示等。

二、檢測系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

    檢測系統(tǒng)采用PLC(下位機(jī))和工控機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(上位機(jī))組成二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與過程控制通過PLC、工控機(jī)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，其硬件組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2汽車安全性能檢測線控制硬件組成

    上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用五臺工控機(jī)，一臺作為主控管理計(jì)算機(jī)完成各工位檢測結(jié)果的綜合管理，實(shí)時(shí)監(jiān)控各工位檢測進(jìn)程，對已登錄的待檢車輛進(jìn)行無序調(diào)度，完成最終檢測結(jié)果的評判及最終檢測結(jié)果的輸出。還可對已檢車輛的信息進(jìn)行維護(hù)(包括添加、刪除、編輯、統(tǒng)計(jì)和查詢等)和車型數(shù)據(jù)庫的綜合管理，完成與數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換等；一臺作為登錄計(jì)算機(jī)，通過登錄調(diào)度軟件完成，并與網(wǎng)絡(luò)上各工位控制計(jì)算機(jī)、主控管理計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)服務(wù)器的通訊，組成完整的檢測系統(tǒng)；另外三臺工位計(jì)算機(jī)能夠獨(dú)立通過下位機(jī)PLC實(shí)現(xiàn)本工位現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和檢測流程控制，將檢測結(jié)果及檢測上況數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)存入數(shù)據(jù)服務(wù)器。

    下位機(jī)采用功能強(qiáng)大、可靠性高、維護(hù)方便且抗干擾能力強(qiáng)的LG K7M—DR20U PLC實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與過程控制。采用屏蔽電纜作為工控機(jī)與PLC、PLC到現(xiàn)場傳感器之間的通訊介質(zhì)，由于各節(jié)點(diǎn)距離小于500m，所以傳輸速率達(dá)200Mbps，可滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。

    PLC網(wǎng)絡(luò)在完成物理連接后，通過上位機(jī)中的力控組態(tài)軟件內(nèi)嵌的串口通信程序的配置。實(shí)現(xiàn)工位計(jì)算機(jī)與PLC的網(wǎng)絡(luò)互連。

三、檢測系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

    檢測系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)由三部分組成，即登錄機(jī)上車輛基本信息注冊系統(tǒng)、各工位機(jī)上數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)及主控機(jī)上主控管理系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)組成如圖3所示。

圖3檢測系統(tǒng)軟件組成

    車輛基本信息注冊系統(tǒng)軟件采用VB編寫，主要完成車輛基本信息的磴錄任務(wù)，所有登錄過的車輛，再次登錄只需要輸入車號，其它信息自動填充。

    數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)是采用北京三維力控組態(tài)軟件開發(fā)的測控平臺。主要完成系統(tǒng)自檢、數(shù)據(jù)采集與處理、傳感器非線性處理、數(shù)據(jù)通訊、參數(shù)設(shè)置、車輛定位、動態(tài)圖形及數(shù)據(jù)顯示等功能，確保檢測結(jié)果準(zhǔn)確、直觀。

    主控管理系統(tǒng)同樣采用三維力控組態(tài)軟件開發(fā)完成。主要完成待檢車輛工位分配、實(shí)時(shí)顯示檢測線上各工位檢測數(shù)據(jù)、檢車進(jìn)程和檢測車輛排隊(duì)情況、數(shù)據(jù)檢索、檢測標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定、評定檢測結(jié)果，自動判斷在線工位，任一工位掉線都不會影響其它工位檢測，主控人員對整條檢測線的工作狀況一目了然，主控機(jī)組態(tài)控制系統(tǒng)流程如圖4所示。

圖3檢測系統(tǒng)軟件組成

    數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能強(qiáng)大，完全實(shí)現(xiàn)檔案的無紙化管理；自動生成年報(bào)表、月報(bào)表、日報(bào)表，任意指定時(shí)間段內(nèi)合格率、初檢率、復(fù)檢率的統(tǒng)計(jì)；根據(jù)應(yīng)檢車輛儲存的檢測車輛信息，在指定時(shí)間內(nèi)查找漏檢的車輛表，多種查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)管理與統(tǒng)計(jì)；自動打印各種報(bào)表。并且數(shù)據(jù)庫管理功能可應(yīng)用戶要求增加或定制。

    力控是運(yùn)行在windows98，NT／2000／)(P操作系統(tǒng)上的一種組態(tài)軟件。使用力控，用戶可以方便、快速地構(gòu)造不同需求的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。組態(tài)軟件是一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式(而不是編程方式)提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I／O設(shè)備，與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。三維力控組態(tài)軟件以計(jì)算機(jī)為基本工具，為實(shí)施數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、生產(chǎn)控制提供了基礎(chǔ)平臺，可以和檢測、控制部件構(gòu)成多變、復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)。

    力控軟件主要由開發(fā)系統(tǒng)(Draw)和界面運(yùn)行系統(tǒng)(View)兩部分組成。Draw是力控軟件的核心部分和管理開發(fā)系統(tǒng)，它是一個(gè)集成環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面，配置各種系統(tǒng)參數(shù)，啟動力控其他程序組件等，它的功能是建立現(xiàn)場動畫、實(shí)時(shí)曲線圖、歷史趨勢圖和報(bào)警記錄顯示等。View界面運(yùn)行系統(tǒng)用來運(yùn)行由開發(fā)系統(tǒng)Draw創(chuàng)建的畫面。

    在檢測系統(tǒng)中，主控計(jì)算機(jī)可運(yùn)行Draw和View，而登錄機(jī)、各工位機(jī)只能運(yùn)行View。

    采用Windows2000／NT網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)作為以太網(wǎng)平臺，數(shù)據(jù)采取集中共享管理。數(shù)據(jù)庫采用SQL Sereve管理整個(gè)檢測系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)資料。

四、檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要從提島檢車精度、高集成度、高槍車效率及檢車的無序性等幾方面考慮，同時(shí)為保證系統(tǒng)平穩(wěn)、安全、可靠、高效的運(yùn)行，最大限度減少運(yùn)行故障，檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則為：

    分布式控制原則：檢測系統(tǒng)采用分布式的控制原則，一般的過程控制和設(shè)備保護(hù)功能由各工位內(nèi)的底層控制設(shè)備自動執(zhí)行，同時(shí)將執(zhí)行結(jié)果上傳到主控機(jī)。主控機(jī)作為運(yùn)行監(jiān)控的決策機(jī)構(gòu)，可以只是監(jiān)視，不直接介入各工位控制系統(tǒng)內(nèi)的控制，負(fù)責(zé)各工位之間的協(xié)調(diào)控制。采用分布式控制，一方面現(xiàn)場每天待檢車輛數(shù)量較大，初檢車輛的基本作息錄入量較大，由一臺或二臺工控機(jī)組成的集中檢測控制系統(tǒng)無法滿足檢車效率要求；另一方面，有些車輛只復(fù)檢某個(gè)項(xiàng)目，采用流水線檢測作業(yè)方式就缺少靈活性，降低了檢車效率。

    獨(dú)立性原則：現(xiàn)場各工位控制系統(tǒng)之間在設(shè)計(jì)上應(yīng)保持相對獨(dú)立，不能因其中一個(gè)出現(xiàn)故障而影響其它控制系統(tǒng)的運(yùn)行。

    容錯(cuò)性原則：檢測系統(tǒng)的軟硬件各個(gè)部分或全部的故障不能影響各工位的控制和運(yùn)行。系統(tǒng)對各種控制操作應(yīng)有基本的診斷和防錯(cuò)功能，以阻止錯(cuò)誤操作、誤操作或結(jié)果相互沖突的操作。為防止不同操作員對統(tǒng)一監(jiān)控點(diǎn)下達(dá)不同的控制指令，造成系統(tǒng)異常動作，應(yīng)有控制優(yōu)先權(quán)處理程序來處理此類指令。

    安全管理原則：系統(tǒng)應(yīng)有嚴(yán)格的安全和權(quán)限級別限制，不得隨意越權(quán)操作。

    自動處理原則：一般在各工位內(nèi)的事故和故障，在沒有及時(shí)得到主控室的響應(yīng)時(shí)，應(yīng)有現(xiàn)場工位的控制設(shè)備自動作應(yīng)急處理操作，同時(shí)向主控室報(bào)警和報(bào)告處理結(jié)果。故障或事故范圍較大，超出現(xiàn)場工位的控制范圍時(shí)，由主控室協(xié)調(diào)處理，并做出相應(yīng)的控制操作。

    由主控機(jī)、登錄機(jī)和工位控制計(jì)算機(jī)及PLC組成的控制系統(tǒng)，各工位信號通過100Mbps網(wǎng)絡(luò)與主控機(jī)相連，完成全線車輛作業(yè)的指揮操作、設(shè)備控制、工作狀態(tài)判定、信號采集處理及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理等工作。

    采用PLC實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換與I／O控制，其硬件結(jié)構(gòu)簡單，電氣線路中間環(huán)節(jié)少，成本低，可靠性高，系統(tǒng)易于安裝和維護(hù)；中間某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障可單獨(dú)處理不會造成整個(gè)系統(tǒng)停檢，真正實(shí)現(xiàn)檢測線各工位的獨(dú)立運(yùn)行、并列運(yùn)行及順序運(yùn)行三種檢車方式，以滿足不同的檢車模式。

五、檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能

    實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程并發(fā)實(shí)時(shí)控制，能夠進(jìn)行多線各工位檢測調(diào)度并可處理并行工位和多線槍測。在主控計(jì)算機(jī)和各工位計(jì)算機(jī)上控制與管理狀態(tài)融為一體的動畫顯示畫面，可對全線的檢測過程進(jìn)行直觀的監(jiān)視與控制。設(shè)備零位可自動糾偏調(diào)整，用軟件方法對設(shè)備零位進(jìn)行修正，除系統(tǒng)啟動時(shí)自動修正外，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可使設(shè)備動態(tài)對零位自動修正。系統(tǒng)維護(hù)人員可對檢測項(xiàng)目判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)國家或地方標(biāo)準(zhǔn)的變更。系統(tǒng)自動搜索已檢車輛的歷史數(shù)據(jù)，每輛車只需登錄一次，以后登錄時(shí)只要輸入車牌號或底盤號等即可自動從檢車庫中取出車輛信息，減少登錄工作量。

六、結(jié)束語

    本文研究的基于PLC和組態(tài)軟件的汽車安全性能檢測系統(tǒng)利用了PLC抗干擾能力強(qiáng)、組網(wǎng)方便、適用于工業(yè)現(xiàn)場的特點(diǎn)，又利用了組態(tài)軟件強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)的能力，融合了較先進(jìn)的自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、故障診斷技術(shù)和軟件技術(shù)，具有可靠性高、組網(wǎng)簡單、維護(hù)容易等特點(diǎn)。檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了當(dāng)前先進(jìn)的軟硬件技術(shù)，科學(xué)的聯(lián)網(wǎng)方案，合理的工位布局，檢測精度和檢測效率較高。將PLC和組態(tài)軟件結(jié)合一起作為汽車安全性能檢測系統(tǒng)的核心，方案新穎實(shí)用，有應(yīng)用推廣價(jià)值。