一、引言

汽車安全性能檢測系統(tǒng)應用于各市的汽車檢測線上，可對車輛進行外觀、底盤、測滑、軸重、制動、速度表、前大燈、廢氣、煙度、喇叭聲級等項目的安全性能進行檢測。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，可有更多車輛進入空閑工位檢測，實現(xiàn)檢測系統(tǒng)并列運行、順序運行和獨立運行三種檢車方式，最多可三輛車同時在線檢測，檢測速度不低于20輛／小時。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驗臺、軸鶯制動檢驗臺滾筒電機的轉(zhuǎn)動；速度實驗臺、軸重制動檢驗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)和工控機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(上位機)組成二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與過程控制通過PLC、工控機網(wǎng)絡(luò)來實現(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

    上位機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使用五臺工控機，一臺作為主控管理計算機完成各工位檢測結(jié)果的綜合管理，實時監(jiān)控各工位檢測進程，對已登錄的待檢車輛進行無序調(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行維護(包括添加、刪除、編輯、統(tǒng)計和查詢等)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；一臺作為登錄計算機，通過登錄調(diào)度軟件完成，并與網(wǎng)絡(luò)上各工位控制計算機、主控管理計算機和數(shù)據(jù)服務(wù)器的通訊，組成完整的檢測系統(tǒng)；另外三臺工位計算機能夠獨立通過下位機PLC實現(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。

    下位機采用功能強大、可靠性高、維護方便且抗干擾能力強的LG K7M—DR20U PLC實現(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與PLC、PLC到現(xiàn)場傳感器之間的通訊介質(zhì)，由于各節(jié)點距離小于500m，所以傳輸速率達200Mbps，可滿足系統(tǒng)實時性的要求。

    PLC網(wǎng)絡(luò)在完成物理連接后，通過上位機中的力控組態(tài)軟件內(nèi)嵌的串口通信程序的配置。實現(xiàn)工位計算機與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，即登錄機上車輛基本信息注冊系統(tǒng)、各工位機上數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)及主控機上主控管理系統(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、實時顯示檢測線上各工位檢測數(shù)據(jù)、檢車進程和檢測車輛排隊情況、數(shù)據(jù)檢索、檢測標準設(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)功能強大，完全實現(xiàn)檔案的無紙化管理；自動生成年報表、月報表、日報表，任意指定時間段內(nèi)合格率、初檢率、復檢率的統(tǒng)計；根據(jù)應檢車輛儲存的檢測車輛信息，在指定時間內(nèi)查找漏檢的車輛表，多種查詢方式進行數(shù)據(jù)管理與統(tǒng)計；自動打印各種報表。并且數(shù)據(jù)庫管理功能可應用戶要求增加或定制。

    力控是運行在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，其預設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I／O設(shè)備，與高可靠的工控計算機和網(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，進行系統(tǒng)集成。三維力控組態(tài)軟件以計算機為基本工具，為實施數(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、復雜的應用系統(tǒng)。

    力控軟件主要由開發(fā)系統(tǒng)(Draw)和界面運行系統(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、實時曲線圖、歷史趨勢圖和報警記錄顯示等。View界面運行系統(tǒng)用來運行由開發(fā)系統(tǒng)Draw創(chuàng)建的畫面。

    在檢測系統(tǒng)中，主控計算機可運行Draw和View，而登錄機、各工位機只能運行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管理整個檢測系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)資料。

四、檢測系統(tǒng)設(shè)計原則

    系統(tǒng)設(shè)計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，同時為保證系統(tǒng)平穩(wěn)、安全、可靠、高效的運行，最大限度減少運行故障，檢測系統(tǒng)設(shè)計原則為：

    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)備保護功能由各工位內(nèi)的底層控制設(shè)備自動執(zhí)行，同時將執(zhí)行結(jié)果上傳到主控機。主控機作為運行監(jiān)控的決策機構(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，負責各工位之間的協(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，有些車輛只復檢某個項目，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。

    獨立性原則：現(xiàn)場各工位控制系統(tǒng)之間在設(shè)計上應保持相對獨立，不能因其中一個出現(xiàn)故障而影響其它控制系統(tǒng)的運行。

    容錯性原則：檢測系統(tǒng)的軟硬件各個部分或全部的故障不能影響各工位的控制和運行。系統(tǒng)對各種控制操作應有基本的診斷和防錯功能，以阻止錯誤操作、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)控點下達不同的控制指令，造成系統(tǒng)異常動作，應有控制優(yōu)先權(quán)處理程序來處理此類指令。

    安全管理原則：系統(tǒng)應有嚴格的安全和權(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，在沒有及時得到主控室的響應時，應有現(xiàn)場工位的控制設(shè)備自動作應急處理操作，同時向主控室報警和報告處理結(jié)果。故障或事故范圍較大，超出現(xiàn)場工位的控制范圍時，由主控室協(xié)調(diào)處理，并做出相應的控制操作。

    由主控機、登錄機和工位控制計算機及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)計管理等工作。

    采用PLC實現(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；中間某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障可單獨處理不會造成整個系統(tǒng)停檢，真正實現(xiàn)檢測線各工位的獨立運行、并列運行及順序運行三種檢車方式，以滿足不同的檢車模式。

五、檢測系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能

    實現(xiàn)多進程并發(fā)實時控制，能夠進行多線各工位檢測調(diào)度并可處理并行工位和多線槍測。在主控計算機和各工位計算機上控制與管理狀態(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)備零位進行修正，除系統(tǒng)啟動時自動修正外，在系統(tǒng)運行時可使設(shè)備動態(tài)對零位自動修正。系統(tǒng)維護人員可對檢測項目判定標準進行調(diào)整，以適應國家或地方標準的變更。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、組網(wǎng)方便、適用于工業(yè)現(xiàn)場的特點，又利用了組態(tài)軟件強大數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)的能力，融合了較先進的自動化技術(shù)、計算機技術(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、維護容易等特點。檢測系統(tǒng)的設(shè)計采用了當前先進的軟硬件技術(shù)，科學的聯(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，方案新穎實用，有應用推廣價值。