汽車點(diǎn)燈儀中PLC的應(yīng)用

陳舜青　過(guò)軍

摘要：通過(guò)對(duì)車燈測(cè)試儀功能的分析，文章闡述了應(yīng)用可編程控制器技術(shù)、觸摸屏技術(shù)實(shí)現(xiàn)車燈測(cè)試儀設(shè)計(jì)的方法。利用可編程控制器高速輸入端與位移位指令，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的采集與處理，利用觸摸屏、可編程控制器及編程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)新型號(hào)的自學(xué)習(xí)、測(cè)量控制、測(cè)量參數(shù)結(jié)果顯示、型號(hào)輸入與比對(duì)、信息存儲(chǔ)、信息上傳等功能。

關(guān)鍵詞：車燈測(cè)試儀；可編程控制器；觸摸屏

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）02-0201-02

Abstract：Through the analysis of the function of the headlight tester. This paper introduces the application of programmable controller technology， touch screen technology design and implementation method of headlight tester. By using the programmable controller of high speed input and a shift instruction， realize the acquisition and processing of measurement data， using the touch screen， PLC programming and design， realization of self learning， measurement and control， measurement results show， model input and comparison， information storage， information upload and other functions of the new type.

Key words：headlig ht tester； PLC； touch screen

隨著汽車業(yè)的飛速發(fā)展，車型與汽車裝飾呈多樣化趨勢(shì)。特別是汽車照明功能的提高，車燈的款式和品種呈現(xiàn)出個(gè)性化、多樣化和光源可更換的現(xiàn)狀，使汽車燈具與車身更加協(xié)調(diào)一致[1]。車型變化往往能吸引消費(fèi)者的目光，但汽車燈具產(chǎn)品的質(zhì)量跟不上車型的發(fā)展。為滿足中小型企業(yè)生產(chǎn)測(cè)試要求，提高合格率，設(shè)計(jì)了一種采用PLC控制，觸摸屏顯示的智能測(cè)試儀，經(jīng)某車燈生產(chǎn)企業(yè)試用，較好地解決了生產(chǎn)檢測(cè)的問(wèn)題。

1 車燈測(cè)試儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

汽車燈由燈泡、反射鏡、配光透鏡三部分組成。反射鏡和配光鏡的設(shè)計(jì)，以及它們跟燈泡的燈絲位置的合理性，是影響照明產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素。汽車燈檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)用來(lái)解決燈泡的檢測(cè)問(wèn)題，觀察燈泡是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

按照檢測(cè)要求，測(cè)試儀必須：①存儲(chǔ)和刪除車燈型號(hào)等相關(guān)參數(shù)②對(duì)新型號(hào)有自學(xué)習(xí)能力，即對(duì)新型號(hào)車燈進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試③可以存放100個(gè)車燈型號(hào)④每次可測(cè)試一組3～5盞燈，并有自動(dòng)測(cè)試（一組）、單次測(cè)試（一盞）的功能及遙控能力⑤能采集測(cè)試信號(hào)并顯示⑥用聲光提示超出測(cè)試范圍，并能設(shè)置參數(shù)測(cè)試范圍⑦顯示電壓和電流，可在12V～24V之間切換⑧測(cè)試數(shù)據(jù)能上傳。

1.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測(cè)試儀由主控器、交互界面、電源、繼電器組、電流、電壓表、控制按鈕等組成，如圖1所示。主要進(jìn)行：①自動(dòng)檢測(cè)車燈②參數(shù)的輸入和顯示③讀取測(cè)試信號(hào)④上傳測(cè)試數(shù)據(jù)。

1）主控器，負(fù)責(zé)車燈控制，信號(hào)讀取，參數(shù)存儲(chǔ)，交互界面、上位機(jī)通信等。主控器選用三菱FX2N-32MR，簡(jiǎn)稱PLC。

2）交互界面，因要求不另設(shè)鍵盤，故選用了與FX2N系列PLC配套的觸摸屏，既解決了檢測(cè)參數(shù)顯示，又解決了車燈型號(hào)的輸入。

3）信號(hào)檢測(cè)，儀器所測(cè)信號(hào)有兩個(gè)，燈泡電流與照度信號(hào)。為降低成本，本儀器采用自制的具有BCD碼輸出的電流表和照度檢測(cè)表，信號(hào)的BCD碼通過(guò)控制端，按位輪流從PLC指定的4個(gè)高速輸入端輸入，實(shí)現(xiàn)信號(hào)讀取。

4）繼電器組，用小型繼電器組成，觸點(diǎn)容量大于5A，按控制要求點(diǎn)亮燈泡。

5）電源，根據(jù)國(guó)家車燈配光性能標(biāo)準(zhǔn)[2]，配有DC12V和DC24V的直流電源。

6）通信模塊，為便于車間管理，本儀器設(shè)置了通信功能，可將測(cè)試數(shù)據(jù)上傳，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量。通信模塊采用了三菱FX0N-485ADP模塊，并通過(guò)485PC-IF轉(zhuǎn)換后與PC機(jī)相連。

1.2程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)分四部分：主程序及自學(xué)習(xí)程序、手動(dòng)/自動(dòng)測(cè)試控制程序、通信程序和人機(jī)界面等。

主程序及自學(xué)習(xí)程序。輸入的車燈型號(hào)如果存在，則將PLC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)該型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試參數(shù)調(diào)出，供手動(dòng)或自動(dòng)測(cè)試。若車燈型號(hào)不存在，用戶可以選擇進(jìn)行自學(xué)習(xí)，即對(duì)輸入的新型號(hào)的車燈進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，手動(dòng)修正所測(cè)參數(shù)值，與該車燈型號(hào)一并存入PLC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，以作為該型號(hào)車燈的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試參數(shù)，為后續(xù)測(cè)試提供指導(dǎo)，如圖2所示。

自動(dòng)/手動(dòng)測(cè)試程序設(shè)計(jì)。該程序的任務(wù)是在調(diào)出被測(cè)車燈各參數(shù)后，用自動(dòng)/手動(dòng)按鈕對(duì)一組車燈進(jìn)行測(cè)試。比對(duì)所測(cè)車燈參數(shù)值，超出誤差范圍時(shí)，聲光提示，顯示超出誤差范圍的車燈編號(hào)。自動(dòng)與手動(dòng)檢測(cè)的區(qū)別，前者每次自動(dòng)測(cè)試一組燈（3～5盞），后者每次只測(cè)一盞燈。

在測(cè)試過(guò)程中，被測(cè)參數(shù)（共三位）是通過(guò)自制儀表，將所測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼，再通過(guò)控制端，按位輪流輸入到X0～X3（PLC高速輸入端）；然后利用SFTR位移位指令把被測(cè)參數(shù)的三位BCD碼存入PLC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。FX2N系列PLC的X0～X7可通過(guò)REFF指令調(diào)整濾波時(shí)間常數(shù)在0～60ms[2]，如果將讀入三位BCD碼的時(shí)間控制在小于40ms，在顯示屏上就看不到閃爍現(xiàn)象。因?yàn)镻LC每執(zhí)行一步程序只要0.08μs[3]。SFTR指令是9步，執(zhí)行一次SFTR指令要9×0.08μs=0.72μs，執(zhí)行三次要3×0.72μs=2.16μs；若設(shè)置X0～X6輸入端濾波時(shí)間常數(shù)為1ms，考慮到PLC輸入、輸出處理的執(zhí)行時(shí)間小于1ms，每執(zhí)行1K用戶程序1ms則讀入一位BCD碼（四位數(shù)據(jù)端，三位控制端）為7×1ms=7ms，利用循環(huán)語(yǔ)句讀三位BCD碼則需3×7ms=21ms<40ms（這里忽略了位移指令與循環(huán)指令執(zhí)行的時(shí)間），而每一盞等的檢測(cè)時(shí)間為2～3s，故數(shù)據(jù)測(cè)試完全能滿足儀器測(cè)試要求。

人機(jī)界面的開(kāi)發(fā)。人機(jī)界面主要有參數(shù)檢測(cè)、刪除燈號(hào)、更換燈號(hào)、設(shè)定條件、自學(xué)習(xí)以及資料庫(kù)等，各個(gè)界面可以自由切換。利用組態(tài)軟件中觸摸鍵、字符串、字符串指示器、ASCIID、數(shù)值等功能元素開(kāi)發(fā)界面。

由于車燈型號(hào)的有效位數(shù)為六位（含字母），本案采用了ASCII碼的形式來(lái)存放，且為每一型號(hào)提供3個(gè)16位數(shù)據(jù)寄存器；另外，每一型號(hào)車燈最多有五個(gè)被測(cè)試參數(shù)需存放，需設(shè)置5個(gè)16位數(shù)據(jù)寄存器。為此，在PLC資料庫(kù)中，開(kāi)辟了兩塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)D1000～D1299和D2000～D2499，存放車燈型號(hào)與參數(shù)。

PLC通信程序的設(shè)計(jì)。通過(guò)485串行通信的方式完成各車燈測(cè)試儀數(shù)據(jù)上傳。編程時(shí)，利用PLC的特殊數(shù)據(jù)寄存器D8121設(shè)置站號(hào)（互不重復(fù)，最多可設(shè)置8臺(tái)）；用特殊通信格式用數(shù)據(jù)寄存器D8120設(shè)置（1位停止位、8位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、波特率9600bps、無(wú)奇偶校驗(yàn)、無(wú)協(xié)議）[4]；設(shè)置接收數(shù)據(jù)寄存器DS，用于比對(duì)站號(hào)；設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器DF，用于發(fā)送測(cè)試儀數(shù)據(jù)。程序中采用串行通信指令RS與比較指令CMP，當(dāng)上位機(jī)查詢站號(hào)時(shí)，將站號(hào)發(fā)送至PLC接收數(shù)據(jù)寄存器DS中，DS再與D8121的站號(hào)相比較，如與某個(gè)測(cè)試儀站號(hào)一致，則將該站發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器DF的內(nèi)容上傳給上位機(jī)。

2 結(jié)束語(yǔ)

該車燈檢測(cè)儀的電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，很好地應(yīng)用了PLC技術(shù)和觸摸屏技術(shù)。這兩項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用使車燈測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)了智能化，數(shù)字化，并提高了系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性，該測(cè)試儀具有更高的性價(jià)比。通過(guò)實(shí)際使用，該技術(shù)大大提高了車燈質(zhì)量，推動(dòng)了車燈的測(cè)試數(shù)字化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng). 2010-2015年中國(guó)汽車車燈行業(yè)發(fā)展形勢(shì)分析及投資效益預(yù)測(cè)報(bào)告[EB/OL].http：//baogao.chyxx.com/qchgy/lingbujian/201008/Z26189C7R9.html 2010（7）.

[2] 汽車駐車燈配光性能[S]， GB 18409-2001.

[3] http：//gongkong.28xl.com/bencandy-20-3229-1.htm