机电一体化3-2

1、机电一体化控制系统3 31 1 概概 述述3 32 2 单单 片片 机机3 33 PLC3 PLC3 34 4 工工 控控 机机3 35 5 计计 算算 机机 数数 控控 装装 置置第三章 计算机控制系统3 34 4 工 业 控 制 机 工业控制机工业控制机( (工业工业PC)PC)是是计算机总体系中的一个计算机总体系中的一个重要重要分支分支， 它和主要用作科学计算它和主要用作科学计算及数据处理的信息处理机是及数据处理的信息处理机是两类不同两类不同用途的计算机系统用途的计算机系统 1 1、工业控制机的特点和类型工业控制机 与信息处 理机的典 型用途及 机型类 别用 途典 型 机 型信息处理机科

2、学计算数据处理教学实验大、中、小 型通用计 算机个人计算机 ，如：IBM PC和APPLE教学用单板 机，如：TP801工业控制机设备控制过程控制智能化仪表可编程控制 器（PLC）单（多）回 路调节器工业控制模 板系列，IPC-工业控制机的特点 IPC即基于即基于PC总线的工业电脑。总线的工业电脑。 据据2000年年IPC统计目前统计目前PC机已占到通用计算机的机已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软以上，因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电脑热的已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电脑热的基础。基

3、础。IPC-工业控制机的特点其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如各种板卡组成，如CPU卡、卡、I/O卡等。卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及及EMC（electromagneticcompatibility）电磁兼容性技术以）电磁兼容性技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。低温等问题。 IPC-工业控制机的特点 IPC有以下特点有以下特点： 可靠性可靠性 工业工业PC具有在粉尘、烟雾、高具

4、有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般为）一般为5min，MTTF10万小时以上，万小时以上，而普通而普通PC的的MTTF仅为仅为1000015000小时。小时。MTTR（mean time to restoration， 平均恢复前时间），源自于平均恢复前时间），源自于IEC 61508中的平均维护时间（中的平均维护时间（mean time to repair），目的是为了清楚界），目的是为了清楚界定术语中的时间的概念，定术语中的时间的概念，MTTR是随机变量恢复时间的期

5、望值。是随机变量恢复时间的期望值。它包括确认失效发生所必需的时间，以及维护所需要的时间。它包括确认失效发生所必需的时间，以及维护所需要的时间。MTTR也必须包含获得配件的时间，维修团队的响应时间，记录所有也必须包含获得配件的时间，维修团队的响应时间，记录所有任务的时间，还有将设备重新投入使用的时间。任务的时间，还有将设备重新投入使用的时间。 IPC-工业控制机的特点 实时性实时性 工业工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节（看门狗功能这是普通（看

6、门狗功能这是普通PC所不具有的），遇险自复位，保所不具有的），遇险自复位，保证系统的正常运行。证系统的正常运行。 IPC-工业控制机的特点扩充性扩充性 工业工业PC由于采用底板由于采用底板+CPU卡结构，因而具有很强的卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充输入输出功能，最多可扩充20个个板卡板卡，能与工业现场的各，能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。等相连，以完成各种任务。 板卡是一种印制电路板，简称板卡是一种印制电路板，简称PCB板，制作时带有插芯，可以插入计算机的主电路板（主板）

7、的插槽中，用来板，制作时带有插芯，可以插入计算机的主电路板（主板）的插槽中，用来控制硬件的运行，控制硬件的运行，比如比如显示器、采集卡等设备，安装驱动程序后，即可实现相应的硬件功能。显示器、采集卡等设备，安装驱动程序后，即可实现相应的硬件功能。 现在，计算机领域内，把主板与声卡、显卡等合称板卡。现在，计算机领域内，把主板与声卡、显卡等合称板卡。 板卡又分为四类，分别为：（板卡又分为四类，分别为：（1）ISA总线板卡（总线板卡（2）EISA总线板卡（总线板卡（3）PCI总线板卡（总线板卡（4）AGP总线板卡总线板卡 ISA总线总线: (Industry Standard Architecture

8、:工业标准体系结构）是工业标准体系结构）是IBM公司为公司为PC/AT电脑而制定的总线标准，为电脑而制定的总线标准，为16位位体系结构，只能支持体系结构，只能支持16位的位的I/O设备，数据传输率大约是设备，数据传输率大约是16MB/S。也称为。也称为AT标准。标准。 EISA总线总线:(Extended Industry Standard Architecture:扩展工业标准结构扩展工业标准结构) ，1988年，康柏、年，康柏、HP、NEC等等9个厂商协同个厂商协同把把ISA扩展到扩展到32位位 。PCI总线总线: PCI是是Peripheral Component Interconnec

9、t(外设部件互连标准外设部件互连标准)的缩写，它是目前个人电脑中使用最为广泛的缩写，它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。的接口，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。PCI插槽也是主板带有最多数量的插槽类型，在目前流行的台式机插槽也是主板带有最多数量的插槽类型，在目前流行的台式机主板上，主板上，ATX结构的主板一般带有结构的主板一般带有56个个PCI插槽，而小一点的插槽，而小一点的MATX主板也都带有主板也都带有23个个PCI插槽，可见其应用的广插槽，可见其应用的广泛性。泛性。 AGP总线总线：AGP是加速图像接口（是加速图像接口（Accelerated G

10、raphics Port）,是英特尔推出的一种是英特尔推出的一种3D标准图像接口，它能够提标准图像接口，它能够提供四倍于供四倍于PCI的效率。的效率。 IPC-工业控制机的特点 兼容性兼容性 能同时利用能同时利用ISA与与PCI及及PICMG资源，并支持各种操资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。IPC-工业控制机工业控制机的特点 工 业 控 制工 业 控 制机与信息处机与信息处理机相比较，理机相比较，具有以下主具有以下主要特点：要特点：（1 1）丰富的过程输入）丰富的过程输入/ /输出功能输出功能 （2 2）实时性）实时性 （3 3）高

11、可靠性）高可靠性 （4 4）环境适应性）环境适应性 （5 5）丰富的应用软件）丰富的应用软件 （6 6）技术综合性）技术综合性 （1）丰富的过程输入/输出功能 工业控制机是工业控制机是 与工业生产控制系统紧密结合，与工业生产控制系统紧密结合，与生产工艺过程和机械设备与生产工艺过程和机械设备相匹配相匹配的一个有机组成部分。的一个有机组成部分。 它必须与调节控制仪表、显示仪表、它必须与调节控制仪表、显示仪表、传输接口仪表、检测仪表、执行器，以传输接口仪表、检测仪表、执行器，以及联锁保护系统联用，及联锁保护系统联用，才能才能完成对各种完成对各种设备和工艺装置的设备和工艺装置的控制控制。 因此，除了计

12、算机的基本部分如因此，除了计算机的基本部分如CPUCPU、存贮器外，还必须有存贮器外，还必须有丰富的丰富的过程过程输入输入/ /输输出设备出设备和完善的和完善的外部设备外部设备，这些是工业控，这些是工业控制机能否投入运行的重要条件。制机能否投入运行的重要条件。（2）实 时 性 工业控制机应具有工业控制机应具有时间驱动时间驱动和和事件驱动事件驱动能力，要能对生产过程中工况变化能力，要能对生产过程中工况变化实时实时进行进行监监视和视和控控制。制。 当过程参数出现偏差甚至故障时，能当过程参数出现偏差甚至故障时，能迅迅速响应速响应，及时处理及时处理。 需配有需配有实时操作系统实时操作系统，过程中断系统

13、过程中断系统等，等， 没有这些就无法很好地执行工业控制任没有这些就无法很好地执行工业控制任务。务。（3）高 可 靠 性 工业生产过程通常是昼夜连续的，一般的生产工业生产过程通常是昼夜连续的，一般的生产装置要几个月甚至一年才装置要几个月甚至一年才大修大修一次，这就要求工业一次，这就要求工业控制机可靠性尽可能的高。它要求：控制机可靠性尽可能的高。它要求： 低故障率。一般来说，要求工业控制机的低故障率。一般来说，要求工业控制机的平平均故障间隔时间（均故障间隔时间（MTBFMTBF）不应低于数千甚至上不应低于数千甚至上万小时。万小时。 短的短的故障修复时间（故障修复时间（MTTRMTTR）。 运行效率

14、高。一定时间内（例如一年），运行效率高。一定时间内（例如一年），运运行时间行时间占整个时间的占整个时间的99%99%以上。以上。（4）环 境 适 应 性 工业环境恶劣，必须采取必要的措施，工业环境恶劣，必须采取必要的措施，适应适应 高温、高湿、腐蚀、振动冲击、灰尘高温、高湿、腐蚀、振动冲击、灰尘等等环境环境。 工业环境电、磁干扰严重，供电条件不工业环境电、磁干扰严重，供电条件不良，工业控制机必须良，工业控制机必须 有极高的有极高的电磁兼容性电磁兼容性 有极高的有极高的抗干扰能力抗干扰能力（5 5）丰富的应用软件）丰富的应用软件 工业控制软件正向工业控制软件正向 结构化、组态化结构化、组态化 发

15、展。发展。 建立模型，为寻找生产过程的最佳工况，建立模型，为寻找生产过程的最佳工况， 在进行控制时要建立生产过程规律的数学模型，在进行控制时要建立生产过程规律的数学模型， 建立标准控制算式并加以固化。建立标准控制算式并加以固化。（6 6）技术综合性技术综合性 工业控制是系统工程问题。除了要解决计算机的基本部工业控制是系统工程问题。除了要解决计算机的基本部分以外，分以外， 还需要解决它如何与被测控对象的接口，还需要解决它如何与被测控对象的接口， 如何适应复杂的工业环境，如何适应复杂的工业环境， 如何与工艺过程相结合等一系列问题。如何与工艺过程相结合等一系列问题。 结构化方法是一种传统的软件开发方

16、法，它是由结构化分析、结构化设计和结构化程序设计三部分有机组合而成的。它的基本思想：把一个复杂问题的求解过程分阶段进行，每个阶段处理的问题都控制在人们容易理解和处理的范围内。组态（组态（Configuration）为模块化任意组合）为模块化任意组合。通用组态软件主要特点有（1）延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；（2）封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所

17、要求的所有功能；（3）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。 2 2、工业控制机的产品箱式箱式PC易于维修，采用易于维修，采用Intel 赛扬或奔腾赛扬或奔腾处理器，处理器， 安装于开关柜、控制柜、安装于开关柜、控制柜、 控制台、控制台、 控制盘或直接安装于设备中。控制盘或直接安装于设备中。面板式面板式PC SIMATIC面板式面板式PC适用于标准的机柜、控制台和盘

18、柜。适用于标准的机柜、控制台和盘柜。典型的应用于生产流水线自动化和典型的应用于生产流水线自动化和 过程控制自动化系统中。过程控制自动化系统中。 架式架式PC采用采用Intel 赛扬或奔腾赛扬或奔腾处理器，安装于处理器，安装于19“控制柜控制柜 和控制和控制台，支持长台，支持长 ISA ISA 模块模块 的扩展插槽。的扩展插槽。 工业控制机的产品架装式工控机架装式工控机紧凑型工控机紧凑型工控机工业服务器专用机箱工业服务器专用机箱 工业控制机的产品Pentium 4/Celeron CPU卡卡 工业控制机的产品AT/ATX 电源电源 工业控制机的产品 工业控制机的产品 工业平板嵌入式主嵌入式主板A

19、PCI5000APCI5000 工业控制机的产品 工业控制机的产品高性能数据采集卡高性能数据采集卡隔离数字量输入隔离数字量输入/输输出和继电器输出卡出和继电器输出卡 3 3、工业控制机的结构(1) PC-Based(1) PC-Based模块模块化工业控制机化工业控制机 PC-Based模块模块化工业控制机以个化工业控制机以个人计算机人计算机(PC)完全完全兼容，开放式兼容，开放式ISA总线结构，模块化总线结构，模块化结构设计，模块功结构设计，模块功能齐全。能齐全。 台湾研华台湾研华MIC-2000MIC-2000系列系列PC-PC-BasedBased模块化工控机模块化工控机 1)MIC-2

20、000/81)MIC-2000/8槽槽/11/11槽模槽模块化工业控制机；块化工业控制机； 主要特点：主要特点： 8 8槽，槽，11 11槽；槽； 弹性化模块设弹性化模块设计；计； 前端出线前端出线I/OI/O信信号连接；号连接； 抽取式设计，抽取式设计，模块安装方便；模块安装方便； 可采用嵌入式可采用嵌入式或或1919时机箱；时机箱； 开放式开放式ISAISA总线总线 工业控制机的结构 2)CPU2)CPU板板 MIC-2000MIC-2000系列模块化工控机的系列模块化工控机的CPUCPU板的型板的型号及技术数据如表所示号及技术数据如表所示 MIC2350MIC2340CPU586，奔腾

21、75200MHZ486 80486SXDXDX2DX42533661005X86显示功能集成 VGAFlat Panel 显示功能集成 VGAFlat Panel 显示功能显示接口PCI VGACRTLCDEC显示接口Local PCIVGA, CRT, LCD, EL显示接口串行口22并行口11硬盘接口22软盘接口22扩展功能含 PC104 扩展槽与看门狗定时器3) 3) 软驱硬盘载板软驱硬盘载板模块MIC2110MIC2120MIC2130功能PCMCIA 卡软盘驱动器（FDD）硬盘驱动器性能 PCMCIAV2.0JEIDA 4.1 标准支持 PI型或型 PC 卡 内有 FDD 接口 板内

22、有 720KB1.44MB 的 FDD内有增强型IDE 接口 支持一个2.5硬盘 工业控制机的结构 4) 4) 通讯模板通讯模板模板MIC2610MIC2630MIC2660功能RS422RS485CANEthernet性能2 个端口 RS422 RS485 传输速度115.2Kbps双 DB9 型连接器100VDC 绝缘保护2 个端口，CAN 总线接口传输速度 1Mbps双 DB9 型连接器1000VDC 绝缘保护IEEE 802.3 10Base2 10Base7 和 10Base5 标准数据宽度 8 位和 16 位BNC，RJ45 和 AUI 连接器2500VDC 绝缘保护 工业控制机的

23、结构5) 5) 数据采集和控制模板数据采集和控制模板模板MIC2718MIC2728MIC27302732MIC27502752功能模拟量输入模拟量输出数字量输入数字量输出性能12 位 AD 转换转换时间 8us8 个独立的 输入端1K 字节的 缓冲器输入范围 程序可调12 位 DA 转换， 双缓冲4 个通道建立时间小于 60us输出范围为 05V,010V 5V, 10V 和 420MA16 个 DI（2730） 32 个 DI（2732）输入端电压 030V2500VDC 绝缘 保护16 个 DO （2750） 32 个 DO （2752）输出电压范围 40VDC2500VDC 绝缘保护

24、工业控制机的结构PCLPCL系列工控模块系列工控模块 以下介绍的各种模块，都可直接用在工业以下介绍的各种模块，都可直接用在工业控制计算机以及控制计算机以及PCPC机上。机上。 一、模拟量输入一、模拟量输入/ /输出模块输出模块 二、数字输入二、数字输入/ /输出模块输出模块 三、位置控制模块三、位置控制模块PCL 832PCL 839功 能3 轴 伺 服 电 机 控 制 模 块3 轴 步 进 电 机 控 制 模 块性 能 3 轴 独 立 12 位 D A， 10V 每 个 轴 一 个 编 感 器 或 编 码 器 通 道 最 大 行 皮 输 入 频 率 250KHZ 16 位 AT 点 线 （

25、ISA 总 线 ） 内 存 F V 转 换 器 在 一 个 PC 中 最 多 6 个 轴 32 个 I O 3 轴 独 立 最 大 步 数 ： 262143 步 最 大 S7E Prate:16382PPS 两 个 脉 冲 （ CW CCW） 形 式 或 一 个 脉 冲 形 式 输 出 能 力 ： 20MA 灌 电 流 ， 0.4V 五 个 极 限 开 关 控 制 （ 零 位 ， 正 、 负 限 位 ， 正 、 负 极 限 ） 16 个 数 学 输 入 16 个 数 字 输 出 TTL 兼 容 工业控制机的结构 4 4、工业控制机的应用（5 5）塑料加工）塑料加工 中中 的的 应应 用用 4

26、4、工业控制机的应用 4 4、工业控制机的应用 4 4、工业控制机的应用 4 4、工业控制机的应用 4 4、工业控制机的应用 4 4、工业控制机的应用 （1 1）地铁自动售票系统）地铁自动售票系统（2 2） 在在 车车 载载 系系 统统 中中 的的 应应 用用（3 3）汽）汽 车车 综综 合合 性性 能能 检检 测测 （5 5）塑料加工）塑料加工 中中 的的 应应 用用（4 4）机器视觉）机器视觉 的的 应应 用用 4 4、工业控制机的应用 (1) (1) 工控机在地铁自工控机在地铁自动售票系统中的应用动售票系统中的应用 用于乘客自助式购买非接触式用于乘客自助式购买非接触式IC卡车票。卡车票。

27、 可接受人民币硬币、纸币并出售可接受人民币硬币、纸币并出售一张或多张车票，具备硬币找零功能。一张或多张车票，具备硬币找零功能。 是城市轨道交通自动售检票系统是城市轨道交通自动售检票系统的重要设备之一。的重要设备之一。 一般放置在地铁一般放置在地铁/轻轨车站等场所。轻轨车站等场所。 主主 要要 功功 能能 纸币购票、硬币购票、纸币购票、硬币购票、自动出票、自动找零自动出票、自动找零 4 4、工业控制机的应用 (2) (2) 在在 车车 载载 系系 统统 中中 的的 应应 用用车载系统主要的四大车载系统主要的四大要要求求监控车辆安全、车辆保全防盗器、安监控车辆安全、车辆保全防盗器、安全驾驶侦测全驾

28、驶侦测 器、碰撞侦测器。器、碰撞侦测器。导航路况信息：交通信息网、电子地导航路况信息：交通信息网、电子地图、图、GPS。通讯通讯Call Center、GPRS/GSM。 多媒体多媒体Audio Player、Video Player、PDA等。等。车载车载GPS系统架构系统架构 (3)(3)分分 布布 式式 计计 算算 机机 测测 试试 装装 置在置在汽汽 车车 综综 合合 性性 能能 检检 测测 中中 的的 应应 用用 1). 1).概述概述 针对汽车综合性能检测针对汽车综合性能检测的需要，研制的分布式计算的需要，研制的分布式计算机检车装置。机检车装置。 该装置以工业该装置以工业PCPC机

29、为上机为上位机，单片机系统装置为下位机，单片机系统装置为下位机。位机。 实现对检车线上车辆的实现对检车线上车辆的自动连续检测，获得有关参自动连续检测，获得有关参数，进而判别车辆是否合格。数，进而判别车辆是否合格。 4 4、工业控制机的应用目前世界上已经有10多万成员，超过17万台计算机运行着IBM分布式计算计划，并且已经成功地完成了一个科研项目：人类蛋白组折叠项目（Human Proteome Folding Project）。它与系统生物学研究所（Institute for Systems Biology）进行了为期一年的合作，生成了包含有约12万个蛋白质结构的数据库。如果仅利用系统生物学研

30、究所的超级计算机，计算出这些蛋白质结构需要100年，而利用分布式计算仅用了1年时间。这一项目对研究团体的巨大意义在于，这一蛋白质结构域数据库将有助于科学家采取后续步骤，以了解疾病如何与这些蛋白质相互作用，并最终了解如何治愈癌症、疟疾等其他疾病。人类蛋白质折叠项目的结果将进入公共领域，以便科学家和研究人员在其研究中利用这些信息。 分布式计算机控制系分布式计算机控制系统是由多个分散的处理单统是由多个分散的处理单元组成，它的成功构筑不元组成，它的成功构筑不仅使计算机资源得到了合仅使计算机资源得到了合理的配置，体现更优的特理的配置，体现更优的特性，而且使风险分散，大性，而且使风险分散，大大地提高了系统

31、的整体可大地提高了系统的整体可靠性。靠性。 2) 2) 实现功能实现功能包括包括1 1台上位机和台上位机和7 7台下位以及一台台下位以及一台0 0工位机，工位机， 每台每台下位机下位机负责检测一个工位，每个工位有至少负责检测一个工位，每个工位有至少2 2个测试个测试点，点， 可在可在0 0工位工位进行车辆资料的输入和传输，单机和系统都进行车辆资料的输入和传输，单机和系统都可对检测结果进行采集、判断和打印。可对检测结果进行采集、判断和打印。 上位机上位机是全线的指挥控制中心，它把是全线的指挥控制中心，它把0 0工位机传来的检车工位机传来的检车信息编制成命令字，通知下位机，同时把下位机传来的数据信

32、息编制成命令字，通知下位机，同时把下位机传来的数据进行归纳、整理和计算，最后输出到打印机，打印成报告单。进行归纳、整理和计算，最后输出到打印机，打印成报告单。功功 能能 汽车检测功汽车检测功 能能 标准设定功能标准设定功能 数据检索功能数据检索功能 设备标定功能设备标定功能(a)(a)汽车检测功能汽车检测功能汽车检测功能是该检测系统的主体部汽车检测功能是该检测系统的主体部分，它完成实际检测的全部操作。分，它完成实际检测的全部操作。 被检车辆经被检车辆经0 0工位登录数据后，检车工位登录数据后，检车员只要按照员只要按照LEDLED显示屏的提示信息驶过汽显示屏的提示信息驶过汽车检测线上的各个检测工

33、位，并进行相应车检测线上的各个检测工位，并进行相应的操作配合，则车辆检测的全过程即可由的操作配合，则车辆检测的全过程即可由此全自动检测系统自动完成，检测结束后，此全自动检测系统自动完成，检测结束后，自动打印检测报告。自动打印检测报告。(b) (b) 标准设定功能标准设定功能标准设定功能使该系统可以随时修改标准设定功能使该系统可以随时修改各检测项目合格标准，以适应国家标准或各检测项目合格标准，以适应国家标准或地方标准的变更。地方标准的变更。(c) (c) 数据检索功能数据检索功能数据检索功能可以从主控数据检索功能可以从主控程序保留的数据文件中，按照程序保留的数据文件中，按照车牌照号，车主单位，流

34、水号，车牌照号，车主单位，流水号，车辆类型等项目对所有已检车车辆类型等项目对所有已检车辆的信息进行统计、检索。辆的信息进行统计、检索。(d) (d) 设备标定功能设备标定功能利用设备标定功能，可以对该系统各检测设备定利用设备标定功能，可以对该系统各检测设备定期进行标定，确保各检测设备检测的数据准确可靠。期进行标定，确保各检测设备检测的数据准确可靠。 分分 布布 式式 计计 算算 机机 测测 试试 装装 置在置在 汽汽 车车 综综 合合 性性 能能 检检 测测 中中 的的 应应 用用 3) 3) 硬件构成硬件构成主控机（上主控机（上位 机 ） 为 研 华位 机 ） 为 研 华486DX486DX

35、4040工业工业控制机（双屏显控制机（双屏显示）；示）； 0 0 工 位 机 为工 位 机 为AST-486PCAST-486PC机，机， 7 7台柜式下台柜式下位机由位机由 80318031单片机、单片机、A AD D转换模块、转换模块、输入输出模块、输入输出模块、通讯模块等组成。通讯模块等组成。 FTY-100不透光烟度计不透光烟度计(a) (a) 上位机上位机本系统上位机采用工业控制机，这本系统上位机采用工业控制机，这种机型为全钢机箱，双风扇结构，机箱种机型为全钢机箱，双风扇结构，机箱内微正压，防尘防震、防磁、可靠性高，内微正压，防尘防震、防磁、可靠性高，非常适合工业现场应用，非常适合工

36、业现场应用， 它采用了它采用了一机双屏一机双屏显示方式，显示方式， 主屏实时显示主屏实时显示当前检测线上首车当前检测线上首车的各种检测数据，的各种检测数据， 副屏显示副屏显示在线检测在线检测车辆排队车辆排队情况，情况，让主控人员对整条检测线的工作状况一让主控人员对整条检测线的工作状况一目了然，目了然， 上位机还包括打印机上位机还包括打印机，1 1带带8 8通讯通讯控制器和控制器和UPSUPS电源等。电源等。(b) (b) 下位机及下位机及外部设备外部设备全 线 根 据全 线 根 据检测项目共设检测项目共设置置7 7个下位机，个下位机，每个下位机由每个下位机由单片机系统构单片机系统构成。成。LE

37、DLED显示屏、光电开关以及红绿信号灯、警示灯、项目输入器等属显示屏、光电开关以及红绿信号灯、警示灯、项目输入器等属于下位机构的外部设备，于下位机构的外部设备，直接受下位机的控制和指挥，下位机根据上位机给出的命令来操直接受下位机的控制和指挥，下位机根据上位机给出的命令来操纵检测设备运转，同时取出检车数据并按一定格式传送出上位机。纵检测设备运转，同时取出检车数据并按一定格式传送出上位机。3 ) 03 ) 0 工 位 机工 位 机（登录机）（登录机）0 0 工 位 机工 位 机由一机一屏和由一机一屏和UPSUPS电源组成。电源组成。 主要负责外主要负责外观检测结果及观检测结果及车辆自然信息车辆自然

38、信息的输入，以及的输入，以及检测工位的登检测工位的登记，所有数据记，所有数据通过通过RS232RS232标标准通讯口传递准通讯口传递到上位机。到上位机。 (4 ) (4 )软件构成软件构成本装置软件包括两大部本装置软件包括两大部分，即上位机软件和下位机分，即上位机软件和下位机软件，软件，上位机软件采用上位机软件采用C C语言编写语言编写，下位机软件采用下位机软件采用汇编语言汇编语言编编写。写。 1 ) 1 )上位机软件上位机软件上位机软件包括如下模块：上位机软件包括如下模块： 标准设备模块标准设备模块设备标定模块设备标定模块数据检索模块数据检索模块检测主程序模块检测主程序模块数据通讯模块数据通

39、讯模块主控流程图主控流程图2) 2) 下位机软件下位机软件下位机软件包括下位机软件包括如下模块：如下模块： 控制检测控制检测 数据采集与处理数据采集与处理 传感器非线性处理传感器非线性处理 数据通讯等数据通讯等程序流程图如图程序流程图如图3) 03) 0工位机软件工位机软件该工位软件设计该工位软件设计采用了在采用了在WindowsWindows操作操作平台支持下的软件开平台支持下的软件开发，主要有外观检测发，主要有外观检测项目模块、检测项目项目模块、检测项目登记模块、通讯模块登记模块、通讯模块等。等。5) 可靠性措施可靠性措施由于在汽车检测系统中相互通道环境往往十分恶劣，因此在通信介质、接由于

40、在汽车检测系统中相互通道环境往往十分恶劣，因此在通信介质、接口标准选择时要充分注意其抗干扰能力以及抗干扰措施的设置。口标准选择时要充分注意其抗干扰能力以及抗干扰措施的设置。（a）本系统的上位机和下位机之间的通讯通过）本系统的上位机和下位机之间的通讯通过1到到8通讯控制器进行，即在上位通讯控制器进行，即在上位机一侧采用机一侧采用RS-232标准串口及标准串口及Com2，在下位机一侧采用相互隔离的，在下位机一侧采用相互隔离的20mA电流电流环，电流环的通讯网络以速率环，电流环的通讯网络以速率4800bits，隔离性，隔离性1500V，不仅使电流环路，不仅使电流环路大大降低对噪声的敏度程度，而且便于

41、在大大降低对噪声的敏度程度，而且便于在通讯通讯的两端点处提供的两端点处提供电气隔离电气隔离。（b）下位机与上位机之间，下位机与显示屏之间，下位机与设备之间，全部采）下位机与上位机之间，下位机与显示屏之间，下位机与设备之间，全部采用用光电隔离光电隔离方式，确保通讯可靠，万无一失。方式，确保通讯可靠，万无一失。（c）采用）采用高精度高精度AD转换芯片，高精度集成运算放大器，使模拟量的数据采转换芯片，高精度集成运算放大器，使模拟量的数据采集更为准确。集更为准确。（d）下位机电源采用）下位机电源采用线性线性一体化一体化电源电源，负载大、抗干扰能力强。，负载大、抗干扰能力强。（e）现场信号全部采用）现场信号全部采用屏蔽电缆屏蔽电缆电输。电输。（f）使用）使用软件滤波软件滤波。使用软件对由不同使用软件对由不同金属制成的小零件金属制成的小零件进行精密焊接进行精密焊接Trumpf决定把决定把视觉技术整合视觉技术整合到激光焊接机到激光焊接机的光学扫描仪的光学扫描仪中，该产品同中，该产品同时也称为时也称为PFO (可编程焦点的可编程焦点的光学仪器光学仪器)。 (4 )(4 )工业工业PC+PC+康耐视视觉系统康耐视视觉系统激光激光焊接技术焊接技术中中 的的 应应 用用精密焊接精密焊接 无需使用紧固和定位装置：节省了空间，无需使用紧固和定位装置：节省了空间