畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-汽車(chē)安全性能自動(dòng)控制檢測(cè)系統(tǒng).doc

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文汽車(chē)安全性能自動(dòng)控制檢測(cè)系統(tǒng)摘要近年來(lái)，隨著機(jī)動(dòng)車(chē)輛品種和數(shù)量大幅度增長(zhǎng)，交通事故數(shù)量和發(fā)生率逐年增加，給交通監(jiān)理、安全檢測(cè)、環(huán)境保護(hù)、維修保養(yǎng)帶來(lái)了一系列問(wèn)題和沉重的壓力。如何正確有效地對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的各項(xiàng)安全性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，減少交通安全隱患，一直是交通安全管理部門(mén)十分關(guān)注的問(wèn)題。本論文的主要目標(biāo)是將Windows網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、分級(jí)分布式控制技術(shù)、傳感器信號(hào)調(diào)理及采集技術(shù)、抗干擾技術(shù)、模塊化設(shè)計(jì)理論等多項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的汽車(chē)安全性能檢測(cè)中，利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)智能化的汽車(chē)安全性能自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。本文在對(duì)幾種不同的汽車(chē)檢測(cè)控制方案進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上，提出并詳細(xì)描述了分級(jí)分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)測(cè)控方案， 并對(duì)具體的軟硬件設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)論述，最后對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、分析、處理,檢測(cè)過(guò)程控制方法、數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體介紹。通過(guò)論文的研究，為我國(guó)現(xiàn)有的汽車(chē)安全性能檢測(cè)提供了一種全新的控制模式，對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)安全性、經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、可靠性等性能的全自動(dòng)微機(jī)聯(lián)網(wǎng)測(cè)試具有重要的理論意義和實(shí)際意義。關(guān)鍵詞 汽車(chē)安全性能；自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)；分級(jí)分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)采集與處理Automatic Survey and control system safety of CarsAbstractIn recent years, due to the substantial increase in both the variety and number of vehicle, both the number and probability of traffic accidents have been on the rise. This situation has caused a series of problems to and posed great pressure on traffic supervision, safety inspections, environmental protection and automobiles maintenance. it has been a great concern to the units of transportation supervision, how to properly and effectively undertake automobiles safety inspections and thus to reduce traffic accident potentials.The main aim of this thesis is to use modem electronic technology, computers as well as its joint-net communication intelligent system to design and construct an intelligentized auto-safe function automatic test and control system, which is applied with Windows net communication technology the graded distribution controlling technology, the regulation and acquisition technologies of sensor signal, the anti-interference technology and block designing theory etc.Based on the compareing of different testing and controlling schemes, the paper brings forward the grade distributing auto-testing and controlling scheme of computer network and gives adetailed study to the general systems tructure，working principles and the actual soft and hardware designing methods. The acquisition，analysis and process of data and the measure of process controlling and the design of database are also discussed detailly here. Through the study of the paper，a new controlling mode for the national auto safe test is offered and so this research has an important academic and practical significance to the realization of a complete automatic computer network test on the auto safety, economy, dynamics, reliability, etc.Keywords auto-safe function; automatic test and control system; the grade distributed computer network; acquision and process of data不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印- II -目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.2 汽車(chē)安全性能檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷程11.3 我國(guó)檢測(cè)技術(shù)的研究狀況和存在的問(wèn)題21.4 現(xiàn)代汽車(chē)安全檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)越性和發(fā)展前景31.5 本文討論的內(nèi)容和意義4第2章 檢測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.1 方案選擇52.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本的工作原理82.3 檢測(cè)系統(tǒng)的組成和工位92.3.1 檢測(cè)工位設(shè)置92.3.2 設(shè)備及主要技術(shù)指標(biāo)92.3.3 系統(tǒng)控制流程102.4 系統(tǒng)功能11第3章 第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)123.1 系統(tǒng)硬件選擇123.1.1 各工位計(jì)算機(jī)的選擇123.1.2 各工位測(cè)控子系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)123.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建153.2.1 RS485網(wǎng)絡(luò)153.2.2 局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)183.2.3 互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口193.3 LED顯示屏193.4 測(cè)控過(guò)程信號(hào)統(tǒng)計(jì)、分類(lèi)193.5 模擬量輸入信號(hào)傳輸、采集及處理203.6 脈沖量輸入信號(hào)采集及處理243.7 抗干擾措施25第4章 系統(tǒng)軟件構(gòu)成274.1 系統(tǒng)軟件模塊概述274.2 系統(tǒng)工位測(cè)控軟件模塊274.2.1 一號(hào)工位軟件274.2.2 二號(hào)工位軟件284.2.3 三號(hào)工位軟件304.2.4 中央控制機(jī)軟件324.3 檢測(cè)中突發(fā)事件的處理334.4 局域網(wǎng)通信334.5 系統(tǒng)軟件程序清單33第5章 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)365.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)思路365.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立375.3 數(shù)據(jù)庫(kù)格式選擇385.4 數(shù)據(jù)庫(kù)字段設(shè)置395.5 工位機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作415.5.1 檢測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)更新415.5.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)查詢(xún)43結(jié)論46致謝47參考文獻(xiàn)48附錄49千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行- IV -第1章 緒論1.1 課題背景隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，特別是進(jìn)入WTO以后我國(guó)的汽車(chē)擁有量增長(zhǎng)十分迅速，汽車(chē)已成為當(dāng)代中國(guó)社會(huì)最重要的交通運(yùn)輸工具，但是汽車(chē)的增加帶來(lái)不少的社會(huì)問(wèn)題，汽車(chē)的廢氣和噪聲造成了環(huán)境污染，汽車(chē)引發(fā)的交通事故也對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了危害。汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，各組成部分都在運(yùn)動(dòng)，隨著行駛里程的增加，系統(tǒng)的技術(shù)狀況將會(huì)發(fā)生變化，最終會(huì)導(dǎo)致汽車(chē)各種性能的下降，從而使其發(fā)生故障的機(jī)率逐漸增加，為汽車(chē)安全行駛埋下隱患。因此，為了保證交通安全，減少事故，就要對(duì)汽車(chē)性能定期進(jìn)行檢測(cè)，并且要根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)汽車(chē)進(jìn)行保養(yǎng)和維修，這樣就可以延長(zhǎng)汽車(chē)的使用壽命，保證汽車(chē)的安全行駛，同時(shí)，它也可以為汽車(chē)維修生產(chǎn)和管理部門(mén)動(dòng)態(tài)監(jiān)督汽車(chē)技術(shù)狀況提供重要數(shù)據(jù)。因此，如何安全使用汽車(chē)成為全社會(huì)關(guān)心的問(wèn)題。并且對(duì)汽車(chē)安全性能檢測(cè)要求越來(lái)越嚴(yán)格、標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高。1.2 汽車(chē)安全性能檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷程汽車(chē)安全檢測(cè)技術(shù)就是在汽車(chē)使用、維護(hù)和修理過(guò)程中對(duì)汽車(chē)性能和技術(shù)狀況測(cè)試及檢驗(yàn)的一門(mén)技術(shù)。它的發(fā)展與其他實(shí)用技術(shù)的發(fā)展一樣經(jīng)歷了一個(gè)從無(wú)到有逐步發(fā)展起來(lái)的過(guò)程。早在40年代一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始發(fā)展以故障診斷和性能調(diào)試為主的單項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)(單機(jī)人工操作)。50年代以后汽車(chē)工業(yè)的長(zhǎng)足進(jìn)步，使汽車(chē)檢測(cè)與診斷手段不斷更新，出現(xiàn)了各種電了檢測(cè)儀器。60年代后期，國(guó)外汽車(chē)檢測(cè)診斷技術(shù)發(fā)展很快，并且大量應(yīng)用電子、光學(xué)、理化與機(jī)械相結(jié)合的光機(jī)電、理化機(jī)電一體化的檢測(cè)技術(shù)；研制生產(chǎn)了非接觸式車(chē)速儀、前照燈檢測(cè)儀、車(chē)輪定位儀、廢氣分析儀等光機(jī)電、理化機(jī)電一休化的檢測(cè)設(shè)備。在此基礎(chǔ)上，為了加強(qiáng)汽車(chē)管理，各國(guó)相繼開(kāi)始聯(lián)線(xiàn)建站，使汽車(chē)檢測(cè)制度化。進(jìn)入70年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了現(xiàn)代化的綜合檢測(cè)技術(shù)和半自動(dòng)或全自動(dòng)的汽車(chē)安全檢測(cè)線(xiàn)，給交通安全、環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源、降低運(yùn)輸成本等方而帶來(lái)了明顯的效益。各國(guó)除不斷提高機(jī)動(dòng)車(chē)的性能和完善其結(jié)構(gòu)外，還規(guī)定對(duì)汽車(chē)檢驗(yàn)的技術(shù)要求、儀器設(shè)備的檢驗(yàn)方法，對(duì)在用車(chē)輛進(jìn)行定期和不定期檢驗(yàn)，使車(chē)輛保持了良好的技術(shù)狀況。由于采取預(yù)防檢測(cè)措施，雖然汽車(chē)保有量不斷增加，但交通事故率卻都有不同程度的下降。進(jìn)入80年代，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域都有較快的發(fā)展，汽車(chē)檢測(cè)及診斷技術(shù)也隨之得到快速發(fā)展，加之我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)工業(yè)和道路交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，車(chē)輛的技術(shù)性能、制造質(zhì)量和行駛速度不斷提高。傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)陋，檢測(cè)手段簡(jiǎn)單，檢測(cè)結(jié)果帶有很大的主觀性，往往很難發(fā)現(xiàn)汽車(chē)的潛在安全隱患，己遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際工作的需要，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，新一代智能化汽車(chē)安全檢測(cè)系統(tǒng)得到了廣泛的推廣應(yīng)用，成為汽車(chē)檢測(cè)行業(yè)的時(shí)代潮流?，F(xiàn)代汽車(chē)安全檢測(cè)系統(tǒng)采用全新智能化檢測(cè)儀器和設(shè)備，借助計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)不解體全自動(dòng)檢測(cè)，己實(shí)現(xiàn)集檢測(cè)工藝、操作、數(shù)據(jù)采集和打印、存儲(chǔ)、顯示等功能于一體的系統(tǒng)軟件，使汽車(chē)檢測(cè)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化。1.3 我國(guó)檢測(cè)技術(shù)的研究狀況和存在的問(wèn)題我國(guó)的汽車(chē)安全性能測(cè)控系統(tǒng)起步比較晚。由于各種原因，在解放后的三十多年中汽車(chē)安全性能檢測(cè)一直處于靠“耳聽(tīng)、眼觀、手摸”的落后狀態(tài)，從1980年起，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，尤其是機(jī)動(dòng)車(chē)工業(yè)和道路交通運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)的保有量迅速增加。導(dǎo)致了交通安全和環(huán)境保護(hù)等社會(huì)問(wèn)題日益突出。交通部從1980年開(kāi)始有計(jì)劃的在全國(guó)公路運(yùn)輸和車(chē)輛管理系統(tǒng)籌建汽車(chē)檢測(cè)站，檢測(cè)內(nèi)容以汽車(chē)安全性能檢測(cè)為主。這一時(shí)期的測(cè)控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)是以單板機(jī)、單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用為主，檢測(cè)過(guò)程已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。進(jìn)入90年代后，隨著工業(yè)控制計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，測(cè)控系統(tǒng)的得到了進(jìn)一步的發(fā)展。這一階段的技術(shù)特點(diǎn)主要是，使用計(jì)算機(jī)集中式控制方式，或以單片機(jī)為核心的單機(jī)儀表與計(jì)算機(jī)的聯(lián)合構(gòu)成集散式控制方式，典型產(chǎn)品有清華紫光電氣科技公司依托清華大學(xué)自行開(kāi)發(fā)研制出的CAISM全自動(dòng)機(jī)動(dòng)安全性能測(cè)控系統(tǒng)和中國(guó)科技大學(xué)華西科技開(kāi)發(fā)有限公司研制的微機(jī)控制全自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。90年代中后期到21世紀(jì)初，隨著工業(yè)PC性能價(jià)格比的進(jìn)一步提高，出現(xiàn)了全面應(yīng)用工業(yè)PC，采用分布式的高性能、高穩(wěn)定性的新一代測(cè)控系統(tǒng)。我國(guó)汽車(chē)檢測(cè)經(jīng)歷了從無(wú)到有，從單一性能檢測(cè)到綜合檢測(cè)，取得了很大的進(jìn)步。縮小了與先進(jìn)國(guó)家的差距，但與世界先進(jìn)水平相比，還有一定距離。九十年代以來(lái)國(guó)內(nèi)建立了大批的檢測(cè)線(xiàn)，雖然基本上能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，但是近年來(lái)隨著硬件技術(shù)的發(fā)展以及軟件技術(shù)的跟進(jìn)，先前系統(tǒng)已越發(fā)顯示出不和諧的一面。但就軟件方面的不足主要表現(xiàn)在:1.機(jī)器語(yǔ)言以及過(guò)程化的編程語(yǔ)言使得系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)充以及軟件升級(jí)困難。2.軟件操作界面不夠友好，人機(jī)交互困難，缺乏足夠的診斷分析功能。3.控制模式固定，對(duì)于布局不同的檢測(cè)線(xiàn)軟件修改量大。全自動(dòng)汽車(chē)安全性能檢測(cè)線(xiàn)也存在一些設(shè)計(jì)和功能上的缺陷，主要表現(xiàn)在:1.檢測(cè)速度慢。2.控制死板。3.通訊協(xié)議不通用，可靠性不高。4.系統(tǒng)安裝調(diào)試和計(jì)量標(biāo)定過(guò)程復(fù)雜。5.控板卡多，故障率高，維護(hù)不方便。6.不利于系統(tǒng)擴(kuò)充和軟件升級(jí)。7.軟件操作界面不友好。集中式控制方式使得檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和檢測(cè)效率均不太理想。由于一直以來(lái)全國(guó)范圍內(nèi)研制開(kāi)發(fā)的機(jī)動(dòng)車(chē)安全檢測(cè)線(xiàn)控制及管理系統(tǒng)存在著上述的問(wèn)題。因此，重新設(shè)計(jì)符合時(shí)代需求的、高效、靈活的檢測(cè)線(xiàn)控制及管理，軟件是增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和展現(xiàn)先進(jìn)技術(shù)水平的關(guān)鍵所在。于是，本課題擬采用國(guó)際流行的分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)具有很高的可靠性和并行處理能力，檢測(cè)精度和檢測(cè)效率大大提高，而且也能提高系統(tǒng)適應(yīng)性，可根據(jù)用戶(hù)需要調(diào)整各工位檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)節(jié)拍，滿(mǎn)足不同設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)需要，使檢測(cè)效率達(dá)到最佳。軟件方面以當(dāng)今普遍運(yùn)用且具有友好的人機(jī)交互界面和較高穩(wěn)定性的Windows操作系統(tǒng)作為對(duì)汽車(chē)檢測(cè)線(xiàn)進(jìn)行控制的軟件平臺(tái)，利用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法重新考慮檢測(cè)線(xiàn)的檢測(cè)流程。同時(shí)針對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠性和檢測(cè)效率，分別利用軟件濾波和多線(xiàn)程來(lái)加以改進(jìn)，使系統(tǒng)響應(yīng)當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)化、分布式和信息化的潮流，立足于高可靠性與先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)控制臺(tái)與信息處理的自動(dòng)化。1.4 現(xiàn)代汽車(chē)安全檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)越性和發(fā)展前景隨著現(xiàn)代電子技術(shù)，特別是大規(guī)模集成電路和微處理機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)控制的調(diào)節(jié)裝置在汽車(chē)上的應(yīng)用己越來(lái)越廣泛，新一代汽車(chē)安全性能檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)吸收已有的汽車(chē)安全性能檢測(cè)線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，克服其不足，并綜合利用最新計(jì)算機(jī)軟、硬件及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展成果，使其具有人機(jī)界面好、自動(dòng)化程度高、檢測(cè)速度快、容錯(cuò)度和準(zhǔn)確度高、組態(tài)靈活、操作使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1. 所有檢測(cè)項(xiàng)目和檢測(cè)方法符合GB7258-2004機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件中所要求的有關(guān)規(guī)定。2. 全自動(dòng)汽車(chē)安全性能檢測(cè)線(xiàn)電氣系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)完整，并具有伸縮性。3系統(tǒng)操作界面應(yīng)簡(jiǎn)潔、友好，便于一般文化程度的用戶(hù)在簡(jiǎn)單的基本概念等培訓(xùn)后，就能掌握使用操作方法。4. 汽車(chē)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性高，檢測(cè)線(xiàn)電氣系統(tǒng)本身引入檢測(cè)過(guò)程的相對(duì)誤差一般不超過(guò)5%。5. 全自動(dòng)汽車(chē)安全性能檢測(cè)線(xiàn)電氣系統(tǒng)與有關(guān)的機(jī)械系統(tǒng)聯(lián)機(jī)后，對(duì)汽車(chē)各項(xiàng)安全性能指標(biāo)檢測(cè)的相對(duì)誤差滿(mǎn)足國(guó)家或地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。6. 對(duì)檢測(cè)結(jié)果有合適的報(bào)表輸出，對(duì)車(chē)輛的檢測(cè)數(shù)據(jù)能妥善歸檔保存，建立車(chē)輛信息數(shù)據(jù)庫(kù)，以備日后統(tǒng)計(jì)、查詢(xún)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。7. 有應(yīng)急處理能力，特殊情況處理。8. 可靠性和可維護(hù)性強(qiáng)，檢測(cè)速度快。9. 電子燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)取代化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)；排放污染降低。10.自動(dòng)化、智能化程度高，各種電子控制裝置大量增加，如：防抱死裝置(ABS)系統(tǒng)等。隨著汽車(chē)各系統(tǒng)的改變，汽車(chē)檢測(cè)維修設(shè)備也必須有相適應(yīng)的發(fā)展，總的發(fā)展方向也是自動(dòng)化。具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):1. 新的系統(tǒng)、新的方法要求新的檢測(cè)設(shè)備。如防抱死裝置，在目前的低速制動(dòng)臺(tái)上，測(cè)不出最大制動(dòng)力，而會(huì)被判定為制動(dòng)力不合格，于是要求滾筒線(xiàn)速度能達(dá)到5-20km/h的高速制動(dòng)臺(tái)；排放標(biāo)準(zhǔn)的提高 ，要求生產(chǎn)出小量程、高靈敏度的HC、NO分析儀 。2.檢測(cè)系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展，向具有自檢、自動(dòng)運(yùn)行功能方向發(fā)展。在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)傳感器、電纜通路、顯示裝置自檢完畢，發(fā)現(xiàn)故障即向系統(tǒng)操作員指示故障部位和性質(zhì)；能自動(dòng)進(jìn)行零點(diǎn) 、溫漂調(diào)整，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)、曲線(xiàn)、圖形自動(dòng)進(jìn)行零點(diǎn)修正、溫漂修正、線(xiàn)性擬合，能直接得出正確檢測(cè)結(jié)果，不必再用人工修正 。3.制動(dòng)臺(tái)己完全淘汰了測(cè)力彈簧自整角(同步)電機(jī)的測(cè)力顯示方式 ，代之以高精度的應(yīng)變計(jì)具有很高的線(xiàn)形精度 ，這種以高精度傳感器為測(cè)試元件而組成的新型儀表，使得其通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、清晰化程度大大提高，已成為檢測(cè)設(shè)備顯示方式今后的發(fā)展方向。4.向綜合化方向發(fā)展。如日本秘榮(株)的820型計(jì)算機(jī)控制車(chē)檢系統(tǒng)，將速度表、制動(dòng)、CO/HC分析、噪聲、側(cè)滑、軸重、前照燈七個(gè)項(xiàng)目的檢測(cè)功能綜合在一個(gè)20m內(nèi)的檢測(cè)線(xiàn)上。主控計(jì)算機(jī)除控制檢測(cè)設(shè)備的自動(dòng)程序之外，同時(shí)完成檢測(cè)數(shù)據(jù)處理、車(chē)檔管理、送修車(chē)開(kāi)單、派工、財(cái)務(wù)票據(jù)管理等。類(lèi)似系統(tǒng)在日本應(yīng)用已極為廣泛，并已發(fā)展到第三代。1.5 本文討論的內(nèi)容和意義本文研究的內(nèi)容:1.汽車(chē)安全檢測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2.汽車(chē)檢測(cè)線(xiàn)的工藝布局設(shè)計(jì)。3.系統(tǒng)硬件的選型、設(shè)計(jì)；4.信號(hào)的采集和處理。5.軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。6.汽車(chē)安全性能檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理。汽車(chē)檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)汽車(chē)進(jìn)行不解體檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程的全自動(dòng)化，在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中不需要人的干預(yù)。其子系統(tǒng)獨(dú)立性和自治性強(qiáng)，它的建設(shè)過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)積木化，有利于檢測(cè)線(xiàn)的分批投資建設(shè)。系統(tǒng)采用先進(jìn)的信號(hào)采集和處理技術(shù)，采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，能夠真實(shí)反映汽車(chē)的性能指標(biāo)。合理的工藝布局和檢測(cè)流程，使得汽車(chē)檢測(cè)具有較高的效率?，F(xiàn)代先進(jìn)的控制理論，使得檢測(cè)線(xiàn)的控制過(guò)程幾近完美。本論文的研究，為我國(guó)現(xiàn)有的汽車(chē)綜合性能檢測(cè)提供了一種全新的控制模式，對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)安全性、經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、可靠性等性能的全自動(dòng)微機(jī)測(cè)試具有重要的理論意義和實(shí)際意義。第2章 檢測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本檢測(cè)系統(tǒng)是在可靠性、實(shí)用性、先進(jìn)性的基礎(chǔ)上，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 7258-2004機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件的要求，采用先進(jìn)的集散控制技術(shù)設(shè)計(jì)的高可靠全自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。一條功能齊全的汽車(chē)安全性能檢測(cè)線(xiàn)要求做到服務(wù)功能全面，具備目前所有檢測(cè)線(xiàn)能提供的服務(wù)項(xiàng)目，并具有自己獨(dú)有的特色。在整個(gè)檢車(chē)過(guò)程中各檢測(cè)工位自動(dòng)控制檢測(cè)線(xiàn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，各工位的檢測(cè)狀態(tài)信息可在主控室直接觀察，并實(shí)時(shí)采集全部數(shù)據(jù)，在工位監(jiān)控室實(shí)時(shí)顯示，并在檢測(cè)結(jié)束工位提供檢車(chē)結(jié)果的報(bào)表打印。檢測(cè)方式：可進(jìn)行全部項(xiàng)目檢測(cè)，也可以任意選擇項(xiàng)目檢測(cè)。檢測(cè)指揮：由LED點(diǎn)陣顯示牌，實(shí)時(shí)發(fā)布操作提示。工作方式：檢測(cè)系統(tǒng)提供了“安全、性能”兩種工作方式。2.1 方案選擇縱觀我國(guó)目前投用的汽車(chē)檢測(cè)系統(tǒng)，無(wú)論是進(jìn)口的，還是國(guó)產(chǎn)的，從體系結(jié)構(gòu)上看主要有集中式控制、接力式控制、分級(jí)分布式控制等。對(duì)于全自動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)線(xiàn)來(lái)說(shuō)，從數(shù)據(jù)采集及系統(tǒng)的控制方式上看有以下幾種0，下面分別對(duì)這幾種結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析:1.集中式控制方式集中控制系統(tǒng)是用一臺(tái)主控機(jī)完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理判斷、控制、打印等主要任務(wù)。因而，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，安裝、調(diào)試、維修方便。但由于整個(gè)系統(tǒng)的高度集成，主控機(jī)任務(wù)繁多，易受千擾，且由于模擬量的長(zhǎng)線(xiàn)傳輸降低了測(cè)量精度。對(duì)于不配備單機(jī)顯示儀表的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于沒(méi)有冗余措施，一旦主控機(jī)發(fā)生故障，整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)就要停止工作。該方式在控制和管理軟件上的投入相對(duì)來(lái)說(shuō)較大，軟件的穩(wěn)定性要求高，主控計(jì)算機(jī)的性能要求也比較高。 圖2-1 集中式控制系統(tǒng)框圖2.接力式控制方式接力式控制方式實(shí)際上也是一種分布式控制方式的一種特例，這種控制系統(tǒng)中每個(gè)工位分別設(shè)一個(gè)控制機(jī)，對(duì)本工位檢測(cè)設(shè)備的信號(hào)進(jìn)行采集、處理和顯示，并將處理完的數(shù)據(jù)值傳送到下一工位控制機(jī)，全部檢測(cè)數(shù)據(jù)可由最后一級(jí)的主控機(jī)顯示、統(tǒng)計(jì)和打印檢測(cè)記錄表。這種方式的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，抗干擾能力比較好，造價(jià)也比較低，但功能受到限制，難以實(shí)現(xiàn)較高程度的自動(dòng)控制，對(duì)復(fù)雜檢測(cè)對(duì)象適應(yīng)性較差，且通信時(shí)間較長(zhǎng)，出現(xiàn)誤碼率的幾率高，在整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)中如果一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)癱瘓。 圖2-2 接力式控制系統(tǒng)框圖3.分級(jí)分布式控制方式這種控制方式由于采用了分布控制、單機(jī)顯示、多級(jí)管理、數(shù)字通訊的措施，有效地防止了由于主控機(jī)發(fā)生故障而引起的檢測(cè)線(xiàn)停止運(yùn)行的事故。在主控機(jī)發(fā)生故障時(shí)可由單機(jī)顯示打印。每臺(tái)單機(jī)儀表靠近檢測(cè)設(shè)備，盡可能避免干擾信號(hào)的串入。由于各個(gè)控制機(jī)任務(wù)單一，對(duì)于設(shè)備校正、調(diào)試、維護(hù)很方便，并且很容易建立備用機(jī)來(lái)提高系統(tǒng)的有效度。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是由現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)中單機(jī)的性能決定的，由于單機(jī)在數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)容量上遠(yuǎn)不及PC機(jī)，這使得軟件的編程較為復(fù)雜，從而增加了開(kāi)發(fā)周期，而且這種結(jié)構(gòu)不易擴(kuò)展，維護(hù)困難。圖2-3 分級(jí)分布式控制框圖在綜合上述各種控制方案優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，為了有效地避免汽車(chē)安全檢測(cè)自動(dòng)控制系統(tǒng)各種控制結(jié)構(gòu)自身的不足，綜合上述比較后本系統(tǒng)選擇用基于分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的汽車(chē)安全性能自動(dòng)控制系統(tǒng)新模式。4.分級(jí)分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)測(cè)控方案整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)分為三級(jí):直接過(guò)程控制級(jí)、集中監(jiān)控級(jí)和遠(yuǎn)程以太網(wǎng)控制級(jí)。直接過(guò)程控制級(jí)以高性能工控機(jī)為工作從站，分布在各個(gè)檢測(cè)工位或不同的檢測(cè)車(chē)間中，完成各現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的檢測(cè)、處理、控制與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、管理等任務(wù)；集中監(jiān)控級(jí)以高性能服務(wù)器作為主站，完成檢測(cè)節(jié)拍及流程控制、數(shù)據(jù)交換與管理、報(bào)表的打印與統(tǒng)計(jì)等任務(wù)。兩級(jí)之間的通信則通過(guò)基于TCP/TP局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。這種方式完全實(shí)現(xiàn)資源共享、分散處理和過(guò)程控制與管理的一體化；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，便于實(shí)現(xiàn)各子功能的模塊化，從而使該系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好。在這種方式中，各功能模塊及系統(tǒng)應(yīng)用軟件的編程變得相對(duì)簡(jiǎn)單，有效地縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期，同時(shí)，也便于軟硬件維護(hù)，特別是由于現(xiàn)場(chǎng)直接過(guò)程控制級(jí)與集中監(jiān)控級(jí)之間采用了基于TCP/IP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，從而使各工位檢測(cè)流程及節(jié)拍控制變得非常容易，可以很好地解決汽車(chē)性能檢測(cè)項(xiàng)目多、檢測(cè)時(shí)間不統(tǒng)一及檢測(cè)車(chē)間分散的問(wèn)題，甚至于可以有效地解決在汽車(chē)安全性能全自動(dòng)檢測(cè)中無(wú)法解決的各工位間無(wú)序檢測(cè)的問(wèn)題。 圖2-4 分級(jí)分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)測(cè)控框圖2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本的工作原理系統(tǒng)由檢測(cè)報(bào)檢機(jī)、主控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、工位機(jī)、LED過(guò)程指示器、信號(hào)采集單元、檢測(cè)控制單元及信號(hào)處理系統(tǒng)等組成。過(guò)程控制系統(tǒng)以Windows2000組成局域網(wǎng)，2000服務(wù)器符合C2級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)。各工位機(jī)運(yùn)行于Windows 98操作平臺(tái)，可并入網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，也可單機(jī)運(yùn)行。汽車(chē)安全性能自動(dòng)測(cè)控流程如下:汽車(chē)進(jìn)入檢測(cè)站后先由報(bào)檢機(jī)錄入車(chē)輛基本信息(如:車(chē)牌號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)等數(shù)據(jù))和設(shè)置檢測(cè)方式(如:典型檢測(cè)、抽項(xiàng)檢測(cè))，并自動(dòng)生成車(chē)輛檢測(cè)過(guò)程中的檢測(cè)ID號(hào)，車(chē)輛分配的檢測(cè)ID數(shù)據(jù)傳送至檢測(cè)站主控機(jī)，由其智能調(diào)配到相應(yīng)的工位進(jìn)行車(chē)輛性能檢測(cè)：一工位機(jī)完成外觀檢測(cè)、廢氣檢測(cè)、車(chē)速檢測(cè)；二工位機(jī)完成燈光檢測(cè)、喇叭聲級(jí)檢測(cè)和側(cè)滑量檢測(cè)；三工位機(jī)完成軸重檢測(cè)和制動(dòng)性能檢測(cè)。各工位機(jī)通過(guò)RS485通訊網(wǎng)絡(luò)對(duì)車(chē)輛各性能檢測(cè)儀表平臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)控制或單項(xiàng)性能檢測(cè)控制，采集、分析、預(yù)警、顯示、打印及進(jìn)行文檔管理、并將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)局域網(wǎng)送至服務(wù)器。服務(wù)器除了保障各計(jì)算機(jī)(各工控機(jī)PC、報(bào)檢PC和服務(wù)器)之間的安全通信之外，還完成對(duì)報(bào)檢機(jī)、各下位機(jī)傳送來(lái)的車(chē)輛檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存貯、分析、判斷、列表及數(shù)據(jù)庫(kù)文檔管理和監(jiān)視、調(diào)配和控制各工位的正常運(yùn)行。同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)交換機(jī)和Internet聯(lián)網(wǎng)，可由地區(qū)車(chē)管所進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程工作站維護(hù)功能。2.3 檢測(cè)系統(tǒng)的組成和工位2.3.1 檢測(cè)工位設(shè)置由于對(duì)于一個(gè)完整的汽車(chē)性能檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，汽車(chē)的檢測(cè)項(xiàng)目可細(xì)化為許多內(nèi)容，在此課題研究時(shí)間有限，故只能取其中的一些汽車(chē)重要性能檢測(cè)為例進(jìn)行課題研究。工位設(shè)置可根據(jù)檢測(cè)站現(xiàn)場(chǎng)條件的不同而靈活布置，并可進(jìn)行調(diào)整和增減。本系統(tǒng)中工位布置考慮了以下三條原則:1.各個(gè)工位的等時(shí)性，即檢測(cè)時(shí)間大體相當(dāng)，避免工位之間在時(shí)間上的干涉。2.各個(gè)工位在空間上的合理性，合格保證對(duì)絕大部分車(chē)型來(lái)說(shuō)不發(fā)生空間上的干涉，并且要使占地面積盡可能小。3.車(chē)輛排污對(duì)車(chē)間內(nèi)的空氣污染的影響要小，使排污較大的檢測(cè)項(xiàng)目靠近車(chē)間的大門(mén)，并在主風(fēng)向的下風(fēng)位。按照以上原則我們?cè)O(shè)置工位如下:1.第一工位(1)外觀檢測(cè)(2)廢氣分析:檢測(cè)汽油機(jī)廢氣中HC、CO、CO2、O2、NO氣體濃度。(3)車(chē)速表檢測(cè)：40Km/h時(shí)車(chē)速表檢驗(yàn)。2.第二工位(1)前照燈檢測(cè)：分別檢測(cè)左右燈的光強(qiáng)，遠(yuǎn)近光軸上下、左右偏移量。(2)喇叭聲級(jí)檢測(cè)：檢測(cè)汽車(chē)?yán)嚷暭?jí)。(3)側(cè)滑量檢測(cè)：檢測(cè)汽車(chē)行駛時(shí)前輪側(cè)滑量。3.第三工位(1)軸重檢測(cè)：檢測(cè)汽車(chē)輪重、軸重及計(jì)算整車(chē)重量(2)制動(dòng)性能檢測(cè)：檢測(cè)左右輪阻滯力、制動(dòng)力；檢測(cè)左右制動(dòng)力平衡；檢測(cè)制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間；檢測(cè)駐車(chē)制動(dòng)力。三個(gè)工位均采用燈箱指示誘導(dǎo)操作檢測(cè)，各工位進(jìn)出信號(hào)均由光電開(kāi)關(guān)組確定。工位安排位置時(shí)，車(chē)輛排放朝向車(chē)間門(mén)口，充分利用自然排風(fēng)，減少空氣污染；前照燈檢測(cè)布置于車(chē)間中央，可避免陽(yáng)光照射引起的檢測(cè)誤差。2.3.2 設(shè)備及主要技術(shù)指標(biāo) 1.檢測(cè)速度采用流水線(xiàn)作業(yè)方式，對(duì)同時(shí)在線(xiàn)的車(chē)輛數(shù)不加限制。只要工位空閑，均可安排車(chē)輛進(jìn)入檢測(cè)線(xiàn)檢測(cè)，檢測(cè)速度不低于20輛次/小時(shí)。2.設(shè)備技術(shù)指標(biāo)(1)廢氣分析儀：精度：士3%；CO：010%；HC：050000ppm。(2)煙度計(jì)：精度：13%；Rb：010(濾紙式)。(3)前照燈檢測(cè)儀：發(fā)光強(qiáng)度士15%；光軸投向士44mm；光度0-80000cd(自動(dòng)跟蹤式)。(4)側(cè)滑試驗(yàn)臺(tái)：精度:10.2m/km；-10+10mm/m(允許軸荷10000kg)。(5)車(chē)速表試驗(yàn)臺(tái)：精度:士5%；0120km/h(允許軸荷10000kg，標(biāo)準(zhǔn)型)。(6)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)：精度:士5%；0-80000N（允許軸荷10000kg，反力式）。(7)聲級(jí)計(jì)：精度:士2db；測(cè)量范圍40-125db。(8)軸重儀：稱(chēng)重范圍：1010000kg。12.3.3 系統(tǒng)控制流程系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)設(shè)備的操作控制可采用兩種方式：一種形式為人工單機(jī)控制；另一種為中央控制室服務(wù)器PC控制，即從參數(shù)輸入、操作指示、結(jié)果判定等作為自動(dòng)控制進(jìn)行，最后由中央控制室將結(jié)果打印出來(lái)，提供車(chē)主并存檔。直通順序檢測(cè)時(shí)控制流程如圖2-5所示:首先車(chē)輛在登錄室完成報(bào)檢工作，即錄入車(chē)輛的基木信息，隨后報(bào)檢機(jī)提示各工位機(jī)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。車(chē)輛按指示進(jìn)入工位檢測(cè)平臺(tái)，車(chē)輛在行駛過(guò)程中將觸發(fā)各個(gè)工位放置的光電開(kāi)關(guān)或接近開(kāi)關(guān)，各工位機(jī)根據(jù)光電開(kāi)關(guān)或接近開(kāi)關(guān)的觸發(fā)信號(hào)來(lái)判斷車(chē)輛在檢測(cè)線(xiàn)中的位置，在此期間各工位機(jī)將按照內(nèi)置程序順序向大型顯示屏發(fā)送駕駛員提示信息，提示駕駛員執(zhí)行各種操作:啟動(dòng)各種檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如:電機(jī)，氣閥等):采集各項(xiàng)目數(shù)據(jù)，并對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、保存、顯示，同時(shí)給出評(píng)價(jià)。當(dāng)該工位各項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)束時(shí)，顯示屏將提示駕駛員“該工位檢測(cè)完畢，請(qǐng)進(jìn)入下一工位”。各工位機(jī)將檢測(cè)數(shù)據(jù)保存在每輛車(chē)對(duì)應(yīng)的共享數(shù)據(jù)文件中，以便服務(wù)器來(lái)讀取。 圖2-5 系統(tǒng)檢測(cè)流程圖本課題中汽車(chē)綜合性能檢測(cè)系統(tǒng)采用常用的直通順序檢測(cè)方式，即在檢測(cè)站受檢車(chē)輛數(shù)量較少時(shí)，方便車(chē)輛按序檢查，進(jìn)行流水作業(yè)式的工作方式；當(dāng)受檢測(cè)車(chē)輛較多時(shí)，可以將部分工位檢測(cè)項(xiàng)目分別布置到多個(gè)檢測(cè)車(chē)間，各檢測(cè)車(chē)間之間可實(shí)行無(wú)序檢測(cè)，汽車(chē)可按檢測(cè)站服務(wù)器智能安排的檢測(cè)順序進(jìn)入相應(yīng)的車(chē)間的不同工位進(jìn)行檢測(cè)，從而將大大縮短每輛車(chē)的平均檢測(cè)時(shí)間。各個(gè)工位機(jī)在服務(wù)器的監(jiān)控下，可以同時(shí)進(jìn)行多輛車(chē)的檢測(cè)工作，也就是說(shuō)每個(gè)工位可以同時(shí)有一輛車(chē)在進(jìn)行該工位項(xiàng)目的檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)隨車(chē)輛信息存放于本地硬盤(pán)中。如某輛車(chē)全部或部分項(xiàng)目檢測(cè)完畢需打印報(bào)表時(shí)，服務(wù)器就到各工位機(jī)上讀取該車(chē)的全部檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，匯總成一張或多張檢測(cè)報(bào)表后送到打印機(jī)上打印。此方法較好地解決了汽車(chē)檢測(cè)中項(xiàng)目多、檢測(cè)時(shí)間不統(tǒng)一的問(wèn)題。2.4 系統(tǒng)功能本測(cè)控系統(tǒng)的功能包括系統(tǒng)的總體功能和系統(tǒng)底層的基本檢測(cè)與控制功能兩個(gè)方面:1.系統(tǒng)總體功能(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為Windows NT網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分布式測(cè)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)汽車(chē)的安全性 、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀況及尾氣排放等綜合性能的全自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)測(cè)試2。(2)系統(tǒng)檢測(cè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)符合國(guó)家有關(guān)A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)綜合性能檢測(cè)站的有關(guān)規(guī)定，各項(xiàng)目的測(cè)試精度達(dá)到或超過(guò)JJG188,688,559,745,847,865,906-909國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程及JJG(交通)02-13交通部部門(mén)計(jì)量檢定規(guī)程的要求3。(3)系統(tǒng)工藝布局設(shè)計(jì)合理，檢測(cè)節(jié)拍控制科學(xué)，能夠有效地提高檢測(cè)效率，滿(mǎn)足汽車(chē)綜合性能檢測(cè)站的實(shí)際需要。(4)系統(tǒng)功能完備，除能進(jìn)行基本的對(duì)汽車(chē)綜合性能全自動(dòng)檢測(cè)外，還能對(duì)檢測(cè)站的各項(xiàng)業(yè)務(wù)管理，從登記收費(fèi)直至最后結(jié)果打印輸出，無(wú)論是室內(nèi)檢測(cè)部分，還是室外檢測(cè)部分，乃至數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、處理、存檔及車(chē)輛信息管理等都能聯(lián)入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，使整個(gè)檢測(cè)站構(gòu)成一個(gè)集中的科學(xué)管理體系。(5)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)界面及報(bào)表采用全中文輸出方式，操作使用簡(jiǎn)單，利用Internet技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)軟件的遠(yuǎn)程維護(hù)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。2.系統(tǒng)各工位檢測(cè)與控制功能特點(diǎn)：(1)自動(dòng)安排引車(chē)員進(jìn)行各個(gè)項(xiàng)目檢測(cè)；(2)自動(dòng)控制機(jī)械設(shè)備動(dòng)作，電子燈陣顯示引導(dǎo)；(3)自動(dòng)采集處理檢測(cè)數(shù)據(jù)；(4)自動(dòng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行合格判斷；(5)自動(dòng)或手動(dòng)打印車(chē)輛檢測(cè)報(bào)告單；(6)檢測(cè)線(xiàn)控制系統(tǒng)故障時(shí)，各工位可以靠工位檢測(cè)機(jī)獨(dú)立丁作；(7)具有設(shè)備零點(diǎn)漂移自動(dòng)修正功能；(8)具有參數(shù)設(shè)定功能，包括檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，各設(shè)備檢測(cè)控制時(shí)間的修改等；(9)具有車(chē)輛檔案管理及車(chē)輛檢測(cè)數(shù)據(jù)的匯總與統(tǒng)計(jì)功能；(10)具有設(shè)備標(biāo)定、查詢(xún)和檢測(cè)信息統(tǒng)計(jì)功能；第3章 第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的合理性，是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只有正確選擇硬件設(shè)計(jì)檢測(cè)平臺(tái)，才能使軟件平臺(tái)的功能得到發(fā)揮，才能利用PC機(jī)的強(qiáng)大處理能力以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的檢測(cè)、控制功能。木章著重以制動(dòng)檢測(cè)工位硬件設(shè)計(jì)為例，敘述系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)特點(diǎn)在上一章里，我們已對(duì)于分布式網(wǎng)絡(luò)化汽車(chē)安全性能自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行過(guò)分析，知道各工位測(cè)控子系統(tǒng)主要完成某個(gè)局部的檢測(cè)與控制功能，也就是說(shuō)，各工位子系統(tǒng)主要完成汽車(chē)性能檢測(cè)項(xiàng)目中的部分單項(xiàng)任務(wù)，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的要求或檢測(cè)控制節(jié)拍設(shè)計(jì)的需要，既可以將各個(gè)工位控制子系統(tǒng)順序布置在同一個(gè)檢測(cè)作業(yè)車(chē)間內(nèi)，也可以布置在幾個(gè)不同的車(chē)間內(nèi)。3.1 系統(tǒng)硬件選擇3.1.1 各工位計(jì)算機(jī)的選擇各工位計(jì)算機(jī)可選用專(zhuān)用的工業(yè)計(jì)算機(jī)(工控機(jī))或普通商用計(jì)算機(jī)。采用工控機(jī)可以使計(jì)算機(jī)和工位檢測(cè)控制柜合二為一，并且防塵、防震效果比較好，但相對(duì)成本較高，也不利于硬件更新?lián)Q代。普通商用機(jī)則成本較低且易于更新?？紤]到汽車(chē)綜合性能檢測(cè)線(xiàn)工作環(huán)境并不十分惡劣，若對(duì)操作機(jī)房作適當(dāng)設(shè)計(jì)，如安裝空調(diào)機(jī)、防塵網(wǎng)、換氣扇等，則既可避免采用普通商用機(jī)帶來(lái)的缺點(diǎn)，也可改善操作人員的工作環(huán)境。根據(jù)檢測(cè)線(xiàn)的實(shí)際情況，三個(gè)檢測(cè)工位的控制計(jì)算機(jī)選用目前市場(chǎng)上性能價(jià)格比很好的奔騰級(jí)PC機(jī)己完全能滿(mǎn)足系統(tǒng)速度的要求，而中央控制計(jì)算機(jī)還需承擔(dān)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、管理、存檔、查詢(xún)、修改、統(tǒng)計(jì)和制表等工作，應(yīng)選較高檔次的計(jì)算機(jī)。這里各工位計(jì)算機(jī)既可以采用工控機(jī)，也可以采用普通商用計(jì)算機(jī)。3.1.2 各工位測(cè)控子系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.2.1 第一工位硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一工位主要完成車(chē)輛外觀，廢氣煙度和車(chē)速表的檢測(cè)。車(chē)輛按顯示屏指示進(jìn)入第一工位后，首先檢測(cè)汽車(chē)外觀，然后根據(jù)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)的不同分別檢測(cè)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中各廢氣的含量或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣煙度，最后通過(guò)車(chē)速表試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)汽車(chē)車(chē)速表。硬件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1 第一工位硬件結(jié)構(gòu)煙度計(jì)和廢氣分析儀輸出均為RS232串口數(shù)據(jù)，故直接輸入至工控機(jī)。車(chē)速表是以車(chē)輪為動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)的，即被測(cè)車(chē)輛的車(chē)輪置于車(chē)速試驗(yàn)臺(tái)的滾筒上使之轉(zhuǎn)動(dòng)以模擬汽車(chē)在道路上行駛的實(shí)際狀態(tài)，用速度傳感器將滾筒轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出至指示儀表上，顯示的滾筒線(xiàn)速度即汽車(chē)的真正車(chē)速，通過(guò)與被測(cè)車(chē)輛的車(chē)速表顯示比較，即可測(cè)出車(chē)速表的指示誤差。車(chē)輛在檢測(cè)燈光時(shí)行車(chē)位置的精確定位是采用兩個(gè)紅外光電開(kāi)關(guān)并結(jié)合LED顯示提示信息的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即一個(gè)光電開(kāi)關(guān)被擋，另一個(gè)不被擋時(shí)表示車(chē)輛精確到位，計(jì)算機(jī)控制顯示屏提示“行車(chē)檢測(cè)”，否則分別提示“車(chē)輛前進(jìn)”或“車(chē)輛后退”。3.1.2.2 第二工位硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第二工位主要完成車(chē)輛喇叭聲級(jí)、燈光和側(cè)滑量的檢測(cè)。硬件結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。前照燈檢測(cè)采用的是全自動(dòng)燈光儀，這種燈光儀只須向其發(fā)送一個(gè)“啟動(dòng)”命令，其尋找光束中的位置、測(cè)光強(qiáng)、測(cè)偏轉(zhuǎn)等動(dòng)作均自動(dòng)完成，測(cè)量完畢所有數(shù)據(jù)均以RS-232信號(hào)形式傳給工控機(jī)。喇叭聲級(jí)信號(hào)為聲級(jí)計(jì)輸出0-2V的峰值保持電壓，己經(jīng)經(jīng)過(guò)非線(xiàn)性處理，A/D可以直接讀取，與側(cè)滑量信號(hào)稍有不同的地方是聲級(jí)計(jì)輸出的是當(dāng)前環(huán)境噪聲的最大值，因此每次讀取聲級(jí)信號(hào)之前，必須對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位信號(hào)為T(mén)TL電平，由工控機(jī)控制產(chǎn)生。側(cè)滑量檢測(cè)輸出信號(hào)為位移傳感器輸出的士1.5V 級(jí)電壓信號(hào)，其處理方法與三工位的軸重和制動(dòng)信號(hào)處理方法相同。圖 3-2 二工位硬件結(jié)構(gòu)3.1.2.3 第三工位硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)木工位中汽車(chē)軸重檢測(cè)和制動(dòng)力檢測(cè)在檢測(cè)硬件和信號(hào)處理方法上較為相似，下面以制動(dòng)力檢測(cè)為例進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)方法說(shuō)明。在研究中，我們采用了通用性較好的反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)完成設(shè)計(jì)。汽車(chē)反力式滾筒制動(dòng)力試驗(yàn)臺(tái)由測(cè)試臺(tái)主機(jī)、壓力傳感單元、光電傳感單元、磁接近傳感單元、機(jī)電傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及機(jī)械部分組成，如圖3-3所示。左右車(chē)輪制動(dòng)力測(cè)試單元由一對(duì)主、從動(dòng)砂輪、第三滾筒、磁接近開(kāi)關(guān)和壓力傳感器組成。每個(gè)砂輪的兩端分別用滾動(dòng)軸承與軸承座支持在框架上，且保持兩滾筒軸線(xiàn)平行。為了便于汽車(chē)駛?cè)?，砂輪頂部基本保持與地面水平。主機(jī)控制電機(jī)運(yùn)行，電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪來(lái)帶動(dòng)車(chē)輪模擬在路面的行駛狀況。檢測(cè)汽車(chē)制動(dòng)力時(shí)，將被測(cè)汽車(chē)的車(chē)輪放置在制動(dòng)砂輪上，如下圖所示。由電機(jī)驅(qū)動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)車(chē)輪制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪制動(dòng)器產(chǎn)生的摩擦力矩阻礙制動(dòng)滾筒(砂輪)的轉(zhuǎn)動(dòng)，即給其一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相反的作用力，該反作用力通過(guò)測(cè)力杠桿作用于下方的壓力傳感器。通過(guò)對(duì)該壓力傳感器信號(hào)的采集與處理，即可測(cè)出汽車(chē)的制動(dòng)力。圖3-3 汽車(chē)制動(dòng)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)框圖第三滾筒通過(guò)氣壓式舉升裝置固定在機(jī)座上。檢驗(yàn)時(shí)，被檢車(chē)輛的車(chē)輪置于主、從動(dòng)砂輪上的同時(shí)壓下第三滾筒，并與其保持可靠接觸，使第三滾筒保持和車(chē)輪同樣的線(xiàn)速度。接近開(kāi)關(guān)安裝在舉升裝置上，通過(guò)對(duì)第二滾筒速度的測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛速度的測(cè)定。主控系統(tǒng)采用AT89S52為微處理芯片，AT89552是低功耗、高性能的COMS型8位單片機(jī)，其引腳和指令與MCS51單片機(jī)兼容。單片機(jī)電路系統(tǒng)基本框圖如圖3-4所示。由于壓力傳感器信號(hào)為mV級(jí)的微弱電壓信號(hào)，很容易受到千擾，因此傳輸前將其轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，并在進(jìn)行A/D變換前須對(duì)其進(jìn)行隔離、濾波、放大處理。3.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建3.2.1 RS485網(wǎng)絡(luò)RS485網(wǎng)絡(luò)的單一模型是以一臺(tái)PC機(jī)為工控機(jī)，一臺(tái)(或幾臺(tái))AT89S52單片機(jī)為下位機(jī)構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的DCS系統(tǒng)。主干網(wǎng)絡(luò)采用了平衡驅(qū)動(dòng)差分接收的芯片RS-485建立，其最大傳輸距離可達(dá)1200米。PC機(jī)為RS-485網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控中心，網(wǎng)絡(luò)通訊采用的是RS-232協(xié)議，工控機(jī)須通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換后才能接入RS-485網(wǎng)絡(luò)。同理，下位機(jī)單片機(jī)傳輸?shù)腡TL電平須由RS232芯片轉(zhuǎn)換成RS232電平后接入網(wǎng)絡(luò)。圖3-4單片機(jī)電路系統(tǒng)基本框圖3.2.1.1 RS-232標(biāo)準(zhǔn)目前，常用的異步串行通信接口有RS-232,R S-449,20mA電流環(huán)三類(lèi)。由于20mA電流環(huán)是一種非標(biāo)準(zhǔn)的串行接口電路，所以實(shí)際中的使用并不是很多。在計(jì)算機(jī)與單機(jī)進(jìn)行通信時(shí)多采用RS-232。RS-232是美國(guó)EIA制定的DTE/DCE接口標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性與CCITT V.28兼容，采用非平衡驅(qū)動(dòng)，非平衡接收的電路連接方式，在傳輸距離不大于15米時(shí)，最大數(shù)據(jù)速率可達(dá)19.2kbps。RS-232以其協(xié)議簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)代價(jià)相對(duì)較低而得到了極為廣泛的應(yīng)用，尤其是在微機(jī)中，串行通信幾乎都是RS-232。常用的RS-232連接器有DB-25和DB-9兩種，國(guó)內(nèi)的測(cè)控系統(tǒng)中微機(jī)及智能儀表采用大多都是DB-9針的接口4。 DB-9和DB-25的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-5。表3-5 RS232 DB-9和DB-25的對(duì)應(yīng)關(guān)系3.2.1.2 RS-485標(biāo)準(zhǔn)串行通信中較常用的EIA-RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)的最大直連距離為15米，數(shù)據(jù)傳輸速率小于20Kbps，這種接口標(biāo)準(zhǔn)因此只適用于辦公室環(huán)境中計(jì)算機(jī)互連。而采用平衡傳輸方式的RS-485標(biāo)準(zhǔn)，使用雙絞線(xiàn)，在100Kbps的傳輸速率時(shí)，可傳輸?shù)木嚯x為1200米;當(dāng)傳輸速率下降到9600bps，則傳輸距離可達(dá)1500米。RS-485的優(yōu)勢(shì)還在于，它是一種多發(fā)送器標(biāo)準(zhǔn)，允許一個(gè)發(fā)送器驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)載設(shè)備，負(fù)載設(shè)備可以是被動(dòng)發(fā)送器、接收器或收發(fā)器組合單元。由于RS-485能在一對(duì)平衡傳輸線(xiàn)上連接32個(gè)發(fā)送器/接收器對(duì)，這使它在多點(diǎn)通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，由于抗干擾能力強(qiáng)，RS-485標(biāo)準(zhǔn)也可用于工業(yè)集散控制系統(tǒng)中，所以說(shuō)RS-485是一個(gè)很有發(fā)展前途的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)口。3.2.1.3 RS-232到RS-485轉(zhuǎn)換器RS-232至RS-485轉(zhuǎn)換器的原理如圖3-6所示。RS-232標(biāo)準(zhǔn)是用這正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，即-3V-15V表示數(shù)據(jù)邏輯“1”或控制信號(hào)有效；+3V+15V表示數(shù)據(jù)邏輯“0”或控制信號(hào)無(wú)效，這與TTl以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。在圖3-6中使用TTL電平與RS-232電平的雙向轉(zhuǎn)換芯片MAX232，將TXD、 RXD及RTS的RS-232電平與TTL電平相互轉(zhuǎn)換。有了RS-232到RS-485轉(zhuǎn)換器，可方便的對(duì)只有RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口的計(jì)算機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)與RS-485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連5。圖3-6 RS-232到RS-485轉(zhuǎn)換器原理圖3.2.2 局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(Local Area Network)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于施工等特點(diǎn)。采用局域網(wǎng)技術(shù)，可以充分利用廉價(jià)且穩(wěn)定可靠的基于PC機(jī)技術(shù)的各種硬件，相對(duì)于傳統(tǒng)RS-485或RSi等構(gòu)成的通訊網(wǎng)絡(luò)，不僅造價(jià)低，同時(shí)通訊速率、可靠性、兼容性、可擴(kuò)展性以及安全性都有質(zhì)的飛躍。局域網(wǎng)它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)6：1. 采用基帶傳輸，傳輸速度較高。2. 網(wǎng)絡(luò)覆蓋地域較小，可不用調(diào)制解調(diào)器。3. 傳輸誤碼率低。在實(shí)際的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，往往需要互連來(lái)自不同家的機(jī)器，要具備異種機(jī)的互聯(lián)能力。由于各廠家的機(jī)器有其各自的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，文件系統(tǒng)，輸入輸出系統(tǒng)和采用的字符集等，因而使這種互聯(lián)成為一件十分困難的事情?？紤]到汽車(chē)檢測(cè)線(xiàn)的特點(diǎn)，優(yōu)選以集線(xiàn)器為中心，無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)為傳輸介質(zhì)，普通的計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡為接口部件實(shí)現(xiàn)各工位計(jì)算機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)互連。整個(gè)檢測(cè)線(xiàn)采用分布式結(jié)構(gòu)，以四臺(tái)并行工作的計(jì)算機(jī)為中心構(gòu)成，每一個(gè)工位采用一臺(tái)工IBM AT兼容計(jì)算機(jī)作為工位控制計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)有一個(gè)車(chē)輛報(bào)檢上位，三個(gè)檢測(cè)工位和一個(gè)中央控制計(jì)算機(jī)(服務(wù)器)，各檢測(cè)工位全部采用基于PC總線(xiàn)的測(cè)控硬件，每個(gè)工位相對(duì)獨(dú)立工作，檢測(cè)工位的控制計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的控制工位的中央控制計(jì)算機(jī)連接，協(xié)調(diào)各檢測(cè)工位的工作，這種工位劃分可使各工位工作負(fù)荷基本平衡，從而提高檢測(cè)速度。另方面，為了確保檢測(cè)過(guò)程中的檢測(cè)數(shù)據(jù)安全，中央控制計(jì)算機(jī)采用UPS供電，檢測(cè)過(guò)程中的中間數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳到中央控制計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)，以防系統(tǒng)斷電而使已完成檢測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)丟失。在系統(tǒng)恢復(fù)供電后，由中央控制計(jì)算機(jī)提供斷電恢復(fù)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。3.2.3 互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口采用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可使汽車(chē)安全性能檢測(cè)線(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)既具有通用網(wǎng)絡(luò)的全部能力，即網(wǎng)絡(luò)經(jīng)擴(kuò)充可同企業(yè)內(nèi)、國(guó)內(nèi)或國(guó)際公用網(wǎng)絡(luò)連接，使系統(tǒng)既能訪問(wèn)公共網(wǎng)絡(luò)的任意資源，也能將本身的數(shù)據(jù)提供給公用網(wǎng)上的其他單位，如交警、公安、車(chē)輛管理站等有關(guān)部門(mén)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛數(shù)據(jù)共享。又滿(mǎn)足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的使用可靠性要求。3.3 LED顯示屏為了建立工作人員和檢測(cè)系統(tǒng)的聯(lián)系，在每一個(gè)檢測(cè)工位配置一個(gè)點(diǎn)陣式LED顯示屏，用來(lái)提示檢測(cè)人員和駕駛員適時(shí)操縱汽車(chē)以配合檢測(cè)過(guò)程。顯示屏獨(dú)立設(shè)計(jì)，采用單片機(jī)控制，自帶漢字點(diǎn)陣庫(kù)，獨(dú)立完成顯示點(diǎn)陣的掃描。顯示的內(nèi)容由工位計(jì)算機(jī)通過(guò)串行口控制。對(duì)于不能用儀器設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)項(xiàng)目如外觀檢測(cè)等，設(shè)置外檢輸入器，便于外觀檢測(cè)人員在機(jī)房外部以LED顯示屏為屏幕輸入人工檢測(cè)結(jié)果。指示燈箱和LED點(diǎn)陣顯示板如下圖所示：圖3-7 指示燈箱和LED點(diǎn)陣顯示板3.4 測(cè)控過(guò)程信號(hào)統(tǒng)計(jì)、分類(lèi)汽車(chē)綜合性能檢測(cè)所涉及的信號(hào)種類(lèi)很多，所以必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)。分析控制對(duì)象的屬性和控制信號(hào)的類(lèi)型，對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)秀的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。根據(jù)上節(jié)對(duì)控制系統(tǒng)硬件的安排，對(duì)系統(tǒng)控制信號(hào)統(tǒng)計(jì)如表3-7所示。表3-8 信號(hào)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)表3.5 模擬量輸入信號(hào)傳輸、采集及處理本系統(tǒng)模擬量輸入信號(hào)有制動(dòng)力信號(hào)、軸重信號(hào)和側(cè)滑量信號(hào)等。某個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一般是由傳感器（或儀表輸出端）將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成弱的電信號(hào)（電壓或電流信號(hào)），經(jīng)適當(dāng)?shù)姆糯笃鞣糯蠛笞兂伞皹?biāo)準(zhǔn)”電信號(hào)，即在某個(gè)量程內(nèi)的電壓（如：05V，010V，5V，10V等）或電流信號(hào)（如010mA , 420mA等）信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，將信號(hào)變?yōu)閿?shù)字量，最后送入微機(jī)作數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理的作用，就是將數(shù)字量還原成與被測(cè)量相同的物理值。同時(shí)還要排除可能的干擾信號(hào)。最后，還要將處理好的有效數(shù)據(jù)結(jié)果與該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，以決定此項(xiàng)結(jié)果是否合格?？梢钥闯觯谝粋€(gè)項(xiàng)目的檢測(cè)和處理過(guò)程中，數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)多次變換，這個(gè)變換過(guò)程如下圖所示：圖3-9 數(shù)據(jù)采集和處理過(guò)程1傳感器選型傳感器的選擇是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，一般根據(jù)測(cè)量中物理量的測(cè)量范圍，測(cè)量信號(hào)以及測(cè)量部分的工作原理等方面來(lái)綜合考慮。下面以檢測(cè)制動(dòng)力時(shí)壓力傳感器的選擇為例：汽車(chē)的行駛道路阻力是由電渦流測(cè)功機(jī)加載和飛輪慣性系統(tǒng)相互配合進(jìn)行模擬的，當(dāng)電渦流機(jī)的勵(lì)磁電流和旋轉(zhuǎn)外磁場(chǎng)相互作用時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)扭矩，反作用于滾筒表面，這個(gè)制動(dòng)扭矩反力使定子隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)同軸心連桿力臂作用于S型壓力傳感器之上，傳感器輸出模擬信號(hào)的大小與制動(dòng)力矩的大小成正比。機(jī)械結(jié)構(gòu)和同軸心連桿機(jī)構(gòu)分別如3-8(a)、(b)所示。為保證了檢測(cè)精度和加卸載曲線(xiàn)對(duì)稱(chēng)性，本設(shè)計(jì)課題中采用了S型壓力傳感器。其技術(shù)參數(shù)為:靈敏度2.223mV/V；非線(xiàn)性誤差(L)0.05% FS；輸入電阻350士1.2%；輸出電阻350士0.5%；供電電壓10V；輸出電壓為0mV12mV。圖3-10 壓力傳感器工作原理2傳感器信號(hào)調(diào)理傳感器信號(hào)檢測(cè)中，檢測(cè)精度受到諸多因素的影響，其中傳感器信號(hào)的變送與遠(yuǎn)距離的傳輸處理是影響信號(hào)精確度的重要因素之一。因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中，傳感器安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，而計(jì)量?jī)x器安放在儀器儀表監(jiān)控室，兩者之間往往有幾十到幾百米的距離，并且現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣，可能存在粉塵、振動(dòng)、噪聲以及電磁干擾等，傳感器輸出的幾百微伏至幾十毫伏信號(hào)極易受到干擾。所以研究抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好、適合于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男盘?hào)變送和傳輸技術(shù)對(duì)保證檢測(cè)精度具有重要意義。常用的傳感器信號(hào)處理有兩種方法:第一種方法是將信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，直接以電壓形式進(jìn)行信號(hào)傳送，再通過(guò)補(bǔ)償后將電壓值送入A/D轉(zhuǎn)換，以得到測(cè)量值；第二種方法則是將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，以電流形式進(jìn)行傳輸，再對(duì)電流進(jìn)行隔離放大補(bǔ)償處理轉(zhuǎn)換為電壓輸出，最后送入A/D轉(zhuǎn)換得到測(cè)量值。對(duì)于遠(yuǎn)距離控制的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說(shuō)，第一種方法里電壓信號(hào)在帶屏蔽的多芯電纜線(xiàn)中傳輸會(huì)對(duì)信號(hào)帶來(lái)較大的損耗誤差，從而影響到檢測(cè)的精度；而第二種方法先將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流，適宜于遠(yuǎn)距離的傳輸，通過(guò)電路調(diào)理得到線(xiàn)性度較好的對(duì)應(yīng)電壓值，減少了第一種方法所帶來(lái)的誤差，確保了檢測(cè)信號(hào)的精確度和線(xiàn)性度，具有較好的抗干擾能力7。綜合了傳感器信號(hào)特性及現(xiàn)場(chǎng)分析，按第二種方法，設(shè)計(jì)了調(diào)理電路結(jié)構(gòu)如圖3-10所示。其中傳感器采用動(dòng)/靜載傳感器，提高檢測(cè)精度和使加卸載曲線(xiàn)對(duì)稱(chēng)；調(diào)理電路采用環(huán)流變送放大器AD693，使輸出為020mA的標(biāo)準(zhǔn)電流輸出，提高了信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送的抗干擾能力。調(diào)理模塊采用高精度低電平放大專(zhuān)用芯片AD202構(gòu)成，保證了信號(hào)調(diào)理器的精確度和穩(wěn)定度。圖3-11 信號(hào)調(diào)理模塊結(jié)構(gòu)圖傳輸調(diào)理模塊主要由環(huán)流變送放大器AD693構(gòu)成，AD693是集信號(hào)放大、補(bǔ)償、V/I轉(zhuǎn)換等功能為一體的單片集成電路8。能將0mV100mV的壓力傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?mA20mA 的電流信號(hào)，便于遠(yuǎn)距離傳送，不需調(diào)整，便可保證誤差不大于士0.5%。3傳感器信號(hào)隔離放大模塊調(diào)理單元輸出的傳感器電流信號(hào)經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，為了隔離外部串入的干擾信號(hào)，在本系統(tǒng)中采用了AD202隔離放大器。AD202是一種變壓器耦合、微型封裝的精密隔離放大器。它通過(guò)片內(nèi)變壓器耦合，對(duì)信號(hào)的輸入和輸出進(jìn)行電氣隔離；片內(nèi)的直流電壓變換電路能為輸入級(jí)、外部傳感器和信號(hào)處理電路提供士7.5V /2mA的隔離電源，可以驅(qū)動(dòng)低功耗的運(yùn)算放大器9。隔離后信號(hào)再經(jīng)運(yùn)算放大器送入A/D進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。如圖3-11所示：圖3-12 隔離放大模塊設(shè)計(jì)電路圖在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中，由于機(jī)械部分存在自重以及電源串入干擾信號(hào)影響，在理論零點(diǎn)時(shí)采樣值并非為零，為除去外來(lái)信號(hào)干擾，須通過(guò)自檢與零點(diǎn)調(diào)整，即系統(tǒng)對(duì)各路模擬信號(hào)進(jìn)行自檢，發(fā)現(xiàn)有信號(hào)漂移，則對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整。由于AD202本身具有零點(diǎn)調(diào)節(jié)功能，因此通過(guò)簡(jiǎn)單的外接電路，如圖3-12所示。我們就可以實(shí)現(xiàn)電路的零點(diǎn)調(diào)節(jié)。在AD202的輸入端進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)節(jié)，先調(diào)零點(diǎn)，后調(diào)增益。電路設(shè)計(jì)如圖3-12所示，利用AD202自身產(chǎn)生的隔離士7.5V 電源，通過(guò)電阻進(jìn)行分壓，輸出到信號(hào)的輸入端，從而抬高或降低輸入電平，達(dá)到調(diào)零作用。 圖3-12 調(diào)零電路圖4A /D轉(zhuǎn)換模塊A/D 轉(zhuǎn)換模塊采用的是德州儀器(TI)公司推出的高速4通道差分輸入、低功耗、單+5V電源工作的雙12位A/D轉(zhuǎn)換器AD7862。該芯片包括4通道模擬輸入，2路可同時(shí)轉(zhuǎn)換(內(nèi)置2個(gè)可同時(shí)工作的12位集成A/D轉(zhuǎn)換器)，2個(gè)跟蹤/保持放大器，1個(gè)內(nèi)部+2.5V 基準(zhǔn)和1個(gè)高速并行接口。該芯片廣泛地應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、自動(dòng)測(cè)試、工廠自動(dòng)化等領(lǐng)域10。其 A/ D轉(zhuǎn) 換技術(shù)指標(biāo)為:1.分辨率 :12位2.方法 : 逐次逼近法3.速度 : 4us轉(zhuǎn)換時(shí)間，250ksps采樣速率4