论文部分内容阅读
【中图分类号】V448.25+1 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0106-01
PLC（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业装置，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。
20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。
为了适应工业环境使用，与一般的控制装置相比较，PLC有很多的优点。可靠性高，抗干扰能力强；通用性强，控制程序可变，使用方便；功能强，适应面广；体积小、重量轻、功耗低、维护方便。但是，PLC在汽车检测线上还没得到广泛应用，因此，推广PLC在汽车检测线上的应用，具有重要意义。
汽车检测线的测控方式又有两种，集中式和分布式控制方式。分布式方式具备很多优点，如结构层次化，任务分散化、系统调整比较灵活、可扩展性强、故障分散、可靠性高，便于维护、系统重复性好，抗干扰能力强，因而得到了广泛应用，将PLC应用到汽车性能检测线上也基于这一思想，采用PLC控制器和分布式I/O组成一个分布式的测控系统。
检测线系统采用分布式I/O、PLC和工控机网络系统组成的二级层次网络结构。由分布式I/O模块来对各个工位进行信号采集和输出控制，再通过工业现场总线与主控制器PLC连接，最后通过以太网与工业计算机形成一个汽车检测线的分布式测控系统。分布式I/O模块配合工业现场总线DeviceNet的好处是不仅传输距离远、传输效率高，而且稳定性好。PLC将各工位的现场数据采集到内部存储器中，并发送给各个工位的工位计算机。工位计算机软件通过OPC接口读取PLC传输过来的实时数据，进行相应数据处理、显示和操作提示。实现检测业务流程的过程控制，并将动作控制指令再通过OPC接口返回给PLC控制器，由PLC控制分布式I/O执行相应动作。工位计算机由主控计算机实现检测流程的调度和检测结果的存储。最后的检测结果和检测工况数据通过网络汇总存入服务器计算机中。
硬件系统
主控PEC采用的是美国AB公司的CompactLogix 1769系列，系统全部器件都采用工业级标准的电子器件，这是其它控制系统无法比拟的。PLC控制器通过与分布式I/O通讯采集工位设备现场所有传感器的信号，經过内部处理后发送给工控机。各检测工位由于传感器种类较多，包括各种脉冲传感器、开关信号传感器、模拟量传感器等，因此为了采集这些传感器，相应的分布式I/O也是配置了图尔克公司的BL20系列各种模块，如专门采集车速信号的脉冲模块BL20-1CNT-24VDC、采集制动力的模拟量模块BL20-2AI-I、采集开关信号的DI模块BL20-4DI-24VDC-P等等。PLC同时接收上位机发送的指令执行各种动作，PLC再通过各分布式IO的输出模块控制电机等的动作。各工位机接收PLC传送过来的各种数据，进行相应各工位汽车检测业务流程。控制柜上设置有急停按钮、按钮及指示灯，便于对系统进行手动操作。对应的检测工位均配备有相应的工控计算机，通过RSLinx Classic软件读取PLC中的数据，并且进行显示和处理，同时负责对屏幕的显示输出。
软件系统
软件系统包括PLC编程软件，PLC接口软件以及检测线检测业务控制软件。编程软件采用RSLogix5000，为方便用户开发控制程序，Rockwell Software公司提供了功能强大的RSLogix5000 32位编程软件。其具有相当友好的界面，并可通过网络进行远程编程。开发人员还可对程序离线仿真。由于其运行环境为Win NT/Win 2000，学习使用方便，并可结合中文描述。RSLogix5000满足多人同时对系统中各控制器进行程序编制以及调试工作，即同时使用程序编辑软件，而系统投运后，只需个别维护人员使用这些软件。
OPC接口软件采用RSLinx Classic，需要访问PLC控制器的工位机和主控机都安装有RSLinx Classic软件，该软件加入了先进的数据优化技术，并包含一套诊断机制。其应用程序编程接口（API）支持用RSLinx Classic SDK开发的自定义应用程序。RSLinx Classic既是OPC数据访问兼容服务器，也是DDE服务器。只需简单配置即可设置好相应的OPC SERVER供工位软件访问。
检测业务控制软件包括（1）登录、选择系统，（2）各工位工位机软件，（3）主控机主控管理系统。其中，登录、选择系统主要功能是完成待检车辆基本信息和检测项目的录入，可以实现车籍档案录入、检测项目选择和检测参数设置等功能，还实现了智能快速登录功能，通过网络连接发送给主控机。登录系统与汽车厂数据库联网，实时获取车辆基本信息，对于同一辆车，只需录入一次，下次报检时，只要输入正确的车牌号码和号牌种类，就可将上次录入的信息从数据库中调出。通过建立车型词典、车辆单位词典和智能查询功能加快登录的速度和准确性。
工位控制系统包含了检测线的常检项目，如车速速度表、车辆外观、底盘、侧滑、轴重、制动、前大灯、烟度、废弃、喇叭声级等项目。工位机软件是完成具体检测任务的控制部分。从主控程序获得登录车辆信息、车辆车型信息及车辆复检时上一次结果信息，智能指导引车员操作及控制检测设备进行车辆检测。工位机软件通过RSLinx Classic提供的OPC服务器可访问PLC内的数据，进而获取各工位现场传感器的数据以及控制工位检测流程。工位机软件采用模块化设计，每个设备开发一个独立模块，增加、变更设备只需要替换相应的设备控制模块，不影响其他系统的运行。
主控机主控管理系统是检测线控制软件的控制中枢，担任检测网络中的网络服务器，进行车辆自动的调度检测，并实现数据库操作层接口。主要完成待检车辆检测线分配、实时显示检测线上各工位检测数据、检车进程和检测车辆排队情况、检测标准设定、评定检测结果等。自动判断在线工位，任一工位掉线都不影响其它工位的正常检测。
本文基于PLC和分布式I/O的汽车性能检测系统利用了PLC抗干扰能力强、组网安装方便、适用于复杂的工业现场的特点，采用了先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术。该检测系统的设计科学合理、采用了当前先进的软硬件技术、科学的联网技术、合理的工位布局，保证了极高的检测精度和检测效率，具有很好的应用推广价值。
PLC（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业装置，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。
20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。
为了适应工业环境使用，与一般的控制装置相比较，PLC有很多的优点。可靠性高，抗干扰能力强；通用性强，控制程序可变，使用方便；功能强，适应面广；体积小、重量轻、功耗低、维护方便。但是，PLC在汽车检测线上还没得到广泛应用，因此，推广PLC在汽车检测线上的应用，具有重要意义。
汽车检测线的测控方式又有两种，集中式和分布式控制方式。分布式方式具备很多优点，如结构层次化，任务分散化、系统调整比较灵活、可扩展性强、故障分散、可靠性高，便于维护、系统重复性好，抗干扰能力强，因而得到了广泛应用，将PLC应用到汽车性能检测线上也基于这一思想，采用PLC控制器和分布式I/O组成一个分布式的测控系统。
检测线系统采用分布式I/O、PLC和工控机网络系统组成的二级层次网络结构。由分布式I/O模块来对各个工位进行信号采集和输出控制，再通过工业现场总线与主控制器PLC连接，最后通过以太网与工业计算机形成一个汽车检测线的分布式测控系统。分布式I/O模块配合工业现场总线DeviceNet的好处是不仅传输距离远、传输效率高，而且稳定性好。PLC将各工位的现场数据采集到内部存储器中，并发送给各个工位的工位计算机。工位计算机软件通过OPC接口读取PLC传输过来的实时数据，进行相应数据处理、显示和操作提示。实现检测业务流程的过程控制，并将动作控制指令再通过OPC接口返回给PLC控制器，由PLC控制分布式I/O执行相应动作。工位计算机由主控计算机实现检测流程的调度和检测结果的存储。最后的检测结果和检测工况数据通过网络汇总存入服务器计算机中。
硬件系统
主控PEC采用的是美国AB公司的CompactLogix 1769系列，系统全部器件都采用工业级标准的电子器件，这是其它控制系统无法比拟的。PLC控制器通过与分布式I/O通讯采集工位设备现场所有传感器的信号，經过内部处理后发送给工控机。各检测工位由于传感器种类较多，包括各种脉冲传感器、开关信号传感器、模拟量传感器等，因此为了采集这些传感器，相应的分布式I/O也是配置了图尔克公司的BL20系列各种模块，如专门采集车速信号的脉冲模块BL20-1CNT-24VDC、采集制动力的模拟量模块BL20-2AI-I、采集开关信号的DI模块BL20-4DI-24VDC-P等等。PLC同时接收上位机发送的指令执行各种动作，PLC再通过各分布式IO的输出模块控制电机等的动作。各工位机接收PLC传送过来的各种数据，进行相应各工位汽车检测业务流程。控制柜上设置有急停按钮、按钮及指示灯，便于对系统进行手动操作。对应的检测工位均配备有相应的工控计算机，通过RSLinx Classic软件读取PLC中的数据，并且进行显示和处理，同时负责对屏幕的显示输出。
软件系统
软件系统包括PLC编程软件，PLC接口软件以及检测线检测业务控制软件。编程软件采用RSLogix5000，为方便用户开发控制程序，Rockwell Software公司提供了功能强大的RSLogix5000 32位编程软件。其具有相当友好的界面，并可通过网络进行远程编程。开发人员还可对程序离线仿真。由于其运行环境为Win NT/Win 2000，学习使用方便，并可结合中文描述。RSLogix5000满足多人同时对系统中各控制器进行程序编制以及调试工作，即同时使用程序编辑软件，而系统投运后，只需个别维护人员使用这些软件。
OPC接口软件采用RSLinx Classic，需要访问PLC控制器的工位机和主控机都安装有RSLinx Classic软件，该软件加入了先进的数据优化技术，并包含一套诊断机制。其应用程序编程接口（API）支持用RSLinx Classic SDK开发的自定义应用程序。RSLinx Classic既是OPC数据访问兼容服务器，也是DDE服务器。只需简单配置即可设置好相应的OPC SERVER供工位软件访问。
检测业务控制软件包括（1）登录、选择系统，（2）各工位工位机软件，（3）主控机主控管理系统。其中，登录、选择系统主要功能是完成待检车辆基本信息和检测项目的录入，可以实现车籍档案录入、检测项目选择和检测参数设置等功能，还实现了智能快速登录功能，通过网络连接发送给主控机。登录系统与汽车厂数据库联网，实时获取车辆基本信息，对于同一辆车，只需录入一次，下次报检时，只要输入正确的车牌号码和号牌种类，就可将上次录入的信息从数据库中调出。通过建立车型词典、车辆单位词典和智能查询功能加快登录的速度和准确性。
工位控制系统包含了检测线的常检项目，如车速速度表、车辆外观、底盘、侧滑、轴重、制动、前大灯、烟度、废弃、喇叭声级等项目。工位机软件是完成具体检测任务的控制部分。从主控程序获得登录车辆信息、车辆车型信息及车辆复检时上一次结果信息，智能指导引车员操作及控制检测设备进行车辆检测。工位机软件通过RSLinx Classic提供的OPC服务器可访问PLC内的数据，进而获取各工位现场传感器的数据以及控制工位检测流程。工位机软件采用模块化设计，每个设备开发一个独立模块，增加、变更设备只需要替换相应的设备控制模块，不影响其他系统的运行。
主控机主控管理系统是检测线控制软件的控制中枢，担任检测网络中的网络服务器，进行车辆自动的调度检测，并实现数据库操作层接口。主要完成待检车辆检测线分配、实时显示检测线上各工位检测数据、检车进程和检测车辆排队情况、检测标准设定、评定检测结果等。自动判断在线工位，任一工位掉线都不影响其它工位的正常检测。
本文基于PLC和分布式I/O的汽车性能检测系统利用了PLC抗干扰能力强、组网安装方便、适用于复杂的工业现场的特点，采用了先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术。该检测系统的设计科学合理、采用了当前先进的软硬件技术、科学的联网技术、合理的工位布局，保证了极高的检测精度和检测效率，具有很好的应用推广价值。