1 引 言
電控噴油器是汽油機電控噴射系統(tǒng)中的核心部件之一,其性能直接影響到發(fā)動機的經(jīng)濟性、動力性和排放性。電控噴油器的性能是決定電控系統(tǒng)設計的重要因素,直接影響燃油控制單元的精確性。為了進一步研究汽油機電控技術,也為了適應噴油器的批量生產(chǎn)的需要和發(fā)展,就需要研究和開發(fā)能夠評價和測試電控噴油器特性的裝置和設備。
世界各發(fā)達國家的油泵油嘴行業(yè)已基本淘汰了用人工來判別噴油器好壞的方法,而代之以性能實驗臺來進行全自動檢測,測量準確、精度高、測量條件一致性好,全部參數(shù)定量表示、嚴格且可靠,無需人工干預、效率高,并定性定量判別噴油器好壞。他們都擁有了全自動性能試驗臺,這為其新的汽油機控制系統(tǒng)的開發(fā)和為其產(chǎn)品在全世界通行提供了可靠的保證,但其技術對發(fā)展中國家是嚴格控制的。目前,國內(nèi)油泵油嘴行業(yè)普遍采用人工方法,用眼看、耳聽、手摸的方法來判別噴油器的好壞,勞動強度大,工作條件差,個人的經(jīng)驗和勞動態(tài)度占了很大比重,因此主觀性強,產(chǎn)品的質(zhì)量得不到嚴格保證。本文設計了一種基于組態(tài)軟件與PLC的電控噴油器的檢測臺。此設計不同于傳統(tǒng)的單片機檢測臺,具有可靠性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
2 系統(tǒng)方案
2.1 系統(tǒng)組成
整個檢測系統(tǒng)由如圖1所示的上位機、下位機(PLC)、6個電控噴油器、油泵、電磁閥等部分組成。上位機的組態(tài)軟件(MCGS)通過串口同步通信的方式(RS 232/RS 485)與PLC進行通信,并監(jiān)控的所有的存儲器、控制器及I/O接口的狀態(tài),以變量值的形式傳輸?shù)接嬎銠C上,供上位機使用、處理。
2.2 MCGS組態(tài)軟件
MCGS即監(jiān)視與控制通用系統(tǒng),是一套32位工控組態(tài)軟件,集動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設備控制與輸出、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸、工程報表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強大功能于一身,并支持國內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設備,是為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)測領域服務的通用計算機系統(tǒng)軟件,具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的特點。MCGS工控組態(tài)軟件的功能和特點可歸納為:概念簡單,易于理解和使用;功能齊全,便于方案設計;實時性與并行處理;設立設備工具箱,針對外部設備的特征,用戶從中選擇某種構(gòu)件,設置于設備窗口內(nèi),賦予相關的屬性,建立系統(tǒng)與外部設備的連接關系,即可實現(xiàn)對該種設備的驅(qū)動和控制;面向窗口的設計方法,增加了可視性和可操作性;利用豐富的動畫組態(tài)功能,快速構(gòu)造各種復雜生動的動態(tài)畫面;引入運行策略的概念;支持OLEAutomation技術。
運行時,MCGS通過對現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集、處理,并以動畫顯示流程控制、報警處理和報表輸出等方式,方便工作人員進行現(xiàn)場操作。
2.3 西門子S7-200系列PLC
S7-200是西門子公司開發(fā)的小型PLC,適用于各行各業(yè),實現(xiàn)各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的功能強大,無論在獨立運行中,還是相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。
3 上位機的軟件設計
3.1控制界面的設計
整個系統(tǒng)的總體控制界面如圖2所示:
在圖2中,對現(xiàn)場檢測臺的各噴油器的工作狀況,油泵的工作狀況,燈光的開啟與否等進行模擬及監(jiān)控。若用戶按下自動按鈕時,將出現(xiàn)下面的自動檢測控制界面,如圖3所示。
在自動檢測中,自動程序選擇欄中的編號1,2,3,4,5,6對應的是預先編好的檢測程序,用戶根據(jù)不同類型的噴油器的不同的檢測需要,對6種不同的檢測方案進行選擇,選擇后再按下自動鍵,檢測臺將會按照用戶選擇的編號依次對噴油器執(zhí)行相應的檢測。若在檢測過程中,按下了暫停鍵,檢測將會被中斷,再次按下暫停鍵,檢測將從剛才中斷處開始繼續(xù)對噴油器進行檢測;如果按下了停止鍵,檢測將停止,對檢測臺相關的控制進行復位。
一般情況下,對噴油器進行自動檢測即可滿足噴油器的所有檢測要求.但有時仍會需要進行特別的檢測,此時可在圖2的界面上按下手動鍵。將會出現(xiàn)如圖4的手動檢測界面。
在手動檢測中,用戶先輸入需要檢測的相關參數(shù)如次數(shù)、周期、脈寬。再按手動鍵,檢測臺將根據(jù)用戶的要求進行檢測。如果需要使噴油器常開,進行常噴檢測,則在時間對應的輸入框內(nèi)輸入所需的持續(xù)檢測時間,然后按常噴鍵即可。手動檢測界面中的暫停和停止按件的功能與自動檢測界面的相同。
3.2 PLC的設備組態(tài)
在設備窗口中,通過設備工具箱,選擇父設備為通用串口父設備,選擇西門子一S7-200PPI為子設備,并在設備屬性窗口中分別對串口的相關參數(shù)及PIC的內(nèi)部相關元器件進行選擇和設置,在通道連接窗口中進行PLC元器件與變量的匹配。保存設備窗口完成組態(tài)軟件對PLC設備的組態(tài)。
4 下位機的程序設計
下位機(PLC)負責接收組態(tài)軟件發(fā)送的指令,對檢測臺進行相關的控制,如進行高速脈沖輸出,計算脈沖個數(shù),回油閥的開啟關閉等。系統(tǒng)程序分為3部分:主程序、子程序、中斷程序。下面是部分主要程序的代碼:
Network 1
//油泵PwM波控制程序
LD SM0.O
MOVB 1 6#CB,SMB67
MOVW VWlO.SMW68
MOVW VW20.SMW70
PLS 0
Network 2
LD SM0.O
MOVB 16#E8,SMB47
HDEF 1,1
MOVD +O.SMD48
MOVD VD3.SMD52
ATCH INTO,1 3
∥觀察及回油子程序
Network 1
LD M7.2
A M7.3
TON T37.200
Network 2
LD T37
S Q0.1。1
Network 3
LD Q O.1
TON T38,200
5 結(jié) 語
本系統(tǒng)在實際應用中,體現(xiàn)出抗干擾能力強、穩(wěn)定性好的優(yōu)點。避免了在傳統(tǒng)的單片機檢測系統(tǒng)中常出現(xiàn)的電磁閥干擾使檢測結(jié)果可信度降低的現(xiàn)象。對于新開發(fā)的噴油器,只要根據(jù)不同的性能要求修改程序,且無需對程序進行過多地測試即可迅速投入使用,有利于新型噴油器的開發(fā)。同時,只要添加I/O模塊即可實現(xiàn)多臺檢測臺同時進行檢測,提高了生產(chǎn)率,也就提高了經(jīng)濟效益。