基于plc的嵌入式車輛尾氣自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

1、基于基于PLCPLC的嵌入式車輛尾氣自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的嵌入式車輛尾氣自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)目前，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車排放污染進(jìn)行有效控制已成為我國(guó)環(huán)境保護(hù)一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)，需要在生產(chǎn)中對(duì)汽車尾氣污染物進(jìn)行檢測(cè)。本文就一種符合EU2標(biāo)準(zhǔn)，基于嵌入式WindowsCE操作系統(tǒng)和組態(tài)王6.0組態(tài)軟件的集工況模擬、樣氣采集、樣氣分析于一體的汽車尾氣污染物智能檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行介紹。一、系統(tǒng)綜述一、系統(tǒng)綜述整個(gè)系統(tǒng)由中央控制單元、底盤測(cè)功機(jī)、尾氣取樣單元、分析儀器單元以及

2、相關(guān)輔助設(shè)備組成。首先底盤測(cè)功機(jī)模擬汽車的工況，然后尾氣取樣系統(tǒng)對(duì)樣氣進(jìn)行精確的定量采集，最后由分析儀器單元對(duì)樣氣中的污染物濃度加以定量檢測(cè)，中央控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。其中中央控制單元采用嵌入式系統(tǒng)作為核心控制單元，系統(tǒng)操作站為運(yùn)行WIndowsCE嵌入式操作系統(tǒng)和組態(tài)王6.0嵌入版組態(tài)軟件的工控機(jī)，負(fù)責(zé)發(fā)布命令給作為現(xiàn)場(chǎng)控制及命令執(zhí)行元件的PLC。同時(shí)工控機(jī)與遠(yuǎn)程上位PC之間采用TCP／IP協(xié)議進(jìn)行通訊。精簡(jiǎn)的Window

3、sCE嵌入式操作系統(tǒng)使運(yùn)行于該操作系統(tǒng)上的嵌入版組態(tài)王6.0組態(tài)軟件的執(zhí)行效率很高，完全可以滿足設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的需要。（一）工作原理（一）工作原理系統(tǒng)總體示意圖如圖1所示。打開引擎的汽車在底盤測(cè)功機(jī)上模擬各種行駛工況，其尾氣排放的污染物在鼓風(fēng)機(jī)作用下經(jīng)環(huán)境空氣濾清器后進(jìn)入尾氣取樣系統(tǒng)采樣器，進(jìn)行定容稀釋取樣（CVS）。分析儀器分別從背景氣袋中、稀釋排氣氣袋取樣氣進(jìn)行分析，測(cè)量得出污染物的體積濃度。汽車尾氣中污染物的排放值由以下公式進(jìn)行計(jì)算

4、：mi=1SVdici106（ifHC、NOx、CO）式中：mi一排出的污染物的質(zhì)量；S一行使距離；V一溫度為273K，大氣壓力為101.33KPa的基準(zhǔn)條件下稀釋排氣總?cè)莘e，單位：m3；di—各種污染物在溫度273K，大氣壓力101.33KPa時(shí)的密度；dco=1.25kg／m3；dHC=0.619kg／m3；dNO2=2.05kg／m3（排氣中NOx的濃度用NO2當(dāng)量表示）；ci—稀釋排氣中污染物的容積濃度，106。（二）控制系統(tǒng)的

5、工作過(guò)程（二）控制系統(tǒng)的工作過(guò)程工控機(jī)通過(guò)CVS系統(tǒng)和分析單元的傳感器獲取測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換為符合RS485規(guī)范的數(shù)字信號(hào)，傳送給觸摸屏，觸摸屏將測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)TCP／IP協(xié)議傳送給PC機(jī)（上位機(jī)），完成數(shù)據(jù)處理工作。同時(shí)，觸摸屏根據(jù)采集信號(hào)的數(shù)值判斷目前的工作狀態(tài)，將控制指令發(fā)送給分析單元和CVS系統(tǒng)的PLC。分析單元的PLC主要完成對(duì)分析儀器進(jìn)行一系列氣路切換、量程轉(zhuǎn)換的操作，CVS系統(tǒng)PLC主要對(duì)CVS進(jìn)行流程控制，實(shí)現(xiàn)

6、自動(dòng)清洗、采樣等一系列功能?？刂浦噶罱?jīng)PLC處理后，轉(zhuǎn)換為直接的繼電器開閉信號(hào)，實(shí)現(xiàn)打開和關(guān)閉CVS系統(tǒng)電磁閥、取樣泵的任務(wù)。另外，配電箱還為風(fēng)機(jī)提供了380V動(dòng)力電的開關(guān)，可手動(dòng)控制風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)與停止。二、系統(tǒng)硬件組成二、系統(tǒng)硬件組成為了確保系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，本文選用了工控領(lǐng)域中穩(wěn)定可靠的WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)作為工控機(jī)的控制核心。數(shù)據(jù)采集模塊、PLC、繼電器等元件性能穩(wěn)定，采集和控制精度高，響應(yīng)速度快。壓力變送器：CS2

7、0FUCIIIERC3Lm（3）A，用于控制樣氣取樣袋壓力并保護(hù)之，輸出信號(hào)4mA～20mADC，供電范圍15V～28VDC。數(shù)據(jù)采集模塊：研華16通道A／DPCL818數(shù)據(jù)采集卡。（四）通訊模塊（四）通訊模塊系統(tǒng)通訊方式分為兩種：串口通訊和TCP／IP協(xié)議通訊。PLC和數(shù)據(jù)采集模塊與工控機(jī)之間為串口通訊；工控機(jī)與PC機(jī)之間采用TCP／IP協(xié)議進(jìn)行通訊。硬件參數(shù)如下：工控機(jī)網(wǎng)卡：1個(gè)10／100M網(wǎng)絡(luò)接口；PC機(jī)網(wǎng)卡TPLINK，100

8、M。三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本嵌入式控制系統(tǒng)的編程分為兩部分，一是PLC軟件編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作單元的現(xiàn)場(chǎng)控制；二是操作站觸摸屏的編程，觸摸屏根據(jù)傳感器獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)判斷目前的工作狀態(tài)，然后將控制指令發(fā)送給各單元的PLC，同時(shí)生成交互式的人機(jī)對(duì)話界面。（一）（一）PLC編程編程1控制流程描述控制流程描述分析儀器單元的PLC負(fù)責(zé)氣路和量程切換的操作，CVS單元的PLC主要對(duì)CVS系統(tǒng)進(jìn)行流程控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗、自動(dòng)采樣等一系列功能控制

9、。以CVS系統(tǒng)為例，PLC首先控制CVS單元排氣過(guò)程，將氣囊中的廢氣排空；然后控制清洗過(guò)程，進(jìn)行管路清洗；最后控制自動(dòng)采樣，將背景氣體和稀釋氣體分別抽到兩個(gè)氣囊，為分析儀器的氣體分析做好準(zhǔn)備。上述過(guò)程主要包含對(duì)泵、閥開關(guān)和定時(shí)延時(shí)的控制。整個(gè)控制程序我們采用程序代碼編程，它較之梯形圖、功能模塊靈活、方便，結(jié)構(gòu)緊湊。主程序模塊主程序模塊為：為：LDSM0.1／／初始化，調(diào)用子程序0CALLSBR_0SM2.0，4／／設(shè)置程序執(zhí)行標(biāo)志位LD