1、基于基于PLCPLC的嵌入式車輛尾氣自動檢測系統(tǒng)的嵌入式車輛尾氣自動檢測系統(tǒng)目前，實現(xiàn)對機動車排放污染進行有效控制已成為我國環(huán)境保護一項刻不容緩的任務(wù)，需要在生產(chǎn)中對汽車尾氣污染物進行檢測。本文就一種符合EU2標準，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系統(tǒng)進行介紹。一、系統(tǒng)綜述一、系統(tǒng)綜述整個系統(tǒng)由中央控制單元、底盤測功機、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。首先底盤測功機模擬汽車的工況，然后尾氣取樣系統(tǒng)對樣氣進行精確的定量采集，最后由分析儀器單元對樣氣中的污染物濃度加以定量檢測，中央控制單元實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的自動控制。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，負責(zé)發(fā)布命令給作為現(xiàn)場控制及命令執(zhí)行元件的PLC。同時工控機與遠程上位PC之間采用TCP／IP協(xié)議進行通訊。精簡的Window

3、sCE嵌入式操作系統(tǒng)使運行于該操作系統(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)場運行的需要。（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功機上模擬各種行駛工況，其尾氣排放的污染物在鼓風(fēng)機作用下經(jīng)環(huán)境空氣濾清器后進入尾氣取樣系統(tǒng)采樣器，進行定容稀釋取樣（CVS）。分析儀器分別從背景氣袋中、稀釋排氣氣袋取樣氣進行分析，測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行計算

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、工作過程（二）控制系統(tǒng)的工作過程工控機通過CVS系統(tǒng)和分析單元的傳感器獲取測量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換為符合RS485規(guī)范的數(shù)字信號，傳送給觸摸屏，觸摸屏將測量數(shù)據(jù)通過TCP／IP協(xié)議傳送給PC機（上位機），完成數(shù)據(jù)處理工作。同時，觸摸屏根據(jù)采集信號的數(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主要完成對分析儀器進行一系列氣路切換、量程轉(zhuǎn)換的操作，CVS系統(tǒng)PLC主要對CVS進行流程控制，實現(xiàn)

6、自動清洗、采樣等一系列功能。控制指令經(jīng)PLC處理后，轉(zhuǎn)換為直接的繼電器開閉信號，實現(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)機提供了380V動力電的開關(guān)，可手動控制風(fēng)機的啟動與停止。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之，輸出信號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)采集模塊與工控機之間為串口通訊；工控機與PC機之間采用TCP／IP協(xié)議進行通訊。硬件參數(shù)如下：工控機網(wǎng)卡：1個10／100M網(wǎng)絡(luò)接口；PC機網(wǎng)卡TPLINK，100

8、M。三、系統(tǒng)軟件設(shè)計三、系統(tǒng)軟件設(shè)計本嵌入式控制系統(tǒng)的編程分為兩部分，一是PLC軟件編程，實現(xiàn)對工作單元的現(xiàn)場控制；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，同時生成交互式的人機對話界面。（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負責(zé)氣路和量程切換的操作，CVS單元的PLC主要對CVS系統(tǒng)進行流程控制，實現(xiàn)自動清洗、自動采樣等一系列功能控制

9、。以CVS系統(tǒng)為例，PLC首先控制CVS單元排氣過程，將氣囊中的廢氣排空；然后控制清洗過程，進行管路清洗；最后控制自動采樣，將背景氣體和稀釋氣體分別抽到兩個氣囊，為分析儀器的氣體分析做好準備。上述過程主要包含對泵、閥開關(guān)和定時延時的控制。整個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)行標志位LD