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基于PLC技术的驾驶员培训考核系统的设计

基于PLC技术的驾驶员培训考核系统的设计

驾驶员培训考核工作关乎驾驶员的技术水平的高低,关系到人民生命财产的安全。近年来随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,小汽车已逐渐进入寻常百姓家庭,驾驶员的数量在急剧增多。
       因而这一队伍的技术水平的高低就尤其引人关注,正因为如此,多年来实施的人工考核和训练工作就显露出明显的缺陷,一方面考核过程会出现难以避免的判断错误和监测不到位现象,另一方面测试过程效率也明显低下。近年来虽也出现了一些微机监测的做法,但终因计算机本身的工作条件的限制和较弱的抗干扰能力,而使得很多情况下难以可靠工作,为了克服这些不足,本培训考核系统即是基于当前工业生产中使用比较广泛的PLC技术来实现的,该系统很好地满足了需要。
       1 驾驶员培训考核系统的工作流程
       流程如图1所示。汽车从位置A起点沿着线路1指向倒车至甲库位置B,沿线路2指向前进至位置C,再沿线路3指向后退至位置D,沿线路4前进至位置E,沿方向5后退至位置F,沿方向6前进至位置G,沿方向7后退至乙库的H位,再沿线路8前进至起点A,完成全程动作。其中在从位置B至位置F的过程中,汽车只需要完成两进两退的动作即可,即C,D,E几个位置并不需要准确停靠。

      2 过程分析及硬件设计
      上述工作流程可以分为几个工作步骤:
        倒正手库过程 在汽车离开起点位置A后倒向甲库中位置B的过程中,要求行使路线在图2所示的实线区域内运行,车体不允许碰触任何实线部位,在图中的每一条实线都有专门设置的探头探测,即图2中的S2~S11。在汽车到达甲库超声波开关S5(X410)接通,他与汽车离合器踏板上的压力传感器S16一起改变光电检测的范围。
       移库过程 汽车从位置B开始沿图1线路2—3—4—5直至位置F的过程中,车辆的行使区域设定在图3所示的实线框内,车体不允许碰触图3中的任何实线部位,图中各实线的探头分别为S2,S4,S6,S12,S13,S14。汽车到达乙库,超声波开关S10(X411)接通,他与离合器踏板压力传感器S16一起控制S3工作2s时间后改变光电检测范围。
       出正手库过程 从乙库中的F位置沿S形路线6前进至反手库起点位置G,行使区域设定在图4中的实线包围区域,车体不允许碰触图4中的任何实线部位,图中各实线的探头检测分别为S2,S3,S4,S6,S7,S8,S9,S11,S13,S14,汽车到达反手库起点附近超声波开关S17(X412)接通,他与汽车离合器踏板压力传感器S16一起控制改变光电检测范围。
       倒反手库过程 接着汽车从G位置沿线路7到达乙库中的位置H,这一过程须在图5所示的实线框中行使,车体不得碰触图5中的任何实线部位,图中各实线的探头分别为S3,S8,S9,S11,S12,S13,S14,S15。汽车到达乙库,超声波开关S10(X411)接通,他与离合器踏板压力传感器S16一起控制改变光电检测范围。检测范围改变主要是在现有的范围检测基础上,又增加了终点位置(即原起点位置A)的位置检测。
       出反手库回起点过程 在车辆从位置H前进返回起点A的过程中,必须在图6所示的实线框中行使,车体不得碰触任何实线。图中各实线的探头分别为S3,S7,S8,S9,S11,S12,S13,S14,S15,车辆到达起点位置区域A附近时,超声波开关S18(X501)接通,他与离合器踏板压力传感器S16一起控制改变光电检测范围,一个考核过程全部结束。起点A位置检测探头S1同时探测到车辆,则全过程结束。
      上述各检测开关S2~S15中除S5,S10以外为光电开关,每一套光电开关由两个部件组成,一个是能连续发光的光源,另一个是能接收光束,并能将之转换成电脉冲的接收器,若车体碰触实线现象出现时,则车体遮断了光束,光电开关便检测到这一物体产生电脉冲,由该信号控制使得车辆熄火,宣布测试结束。


        根据上述过程分析,整个控制过程共使用光电、超声波等传感器共19只,每个传感器需对应PLC的1个输入点,考虑具体工作情况,这些传感器并非同时工作的,因此可以采用外部电路控制形式来减少对PLC端子的需求。PLC输出点需要控制的是光电开关的工作控制、车辆的熄火装置开关控制、报警指示和语音电路工作控制等。经整合后共计需要PLC输入点7个,输出点9个,考虑到留有适当裕量,因此可选定PIC机型为三菱F1-30MR,对应的输入输出端子分配如表1所示,硬件接线图如图7所示。

        考虑到有些光电检测开关的控制是同步工作的,因此可以通过电路上的优化来减少PLC上I/O端子的使用,光源控制的优化电路如图8所示。通过PLC的6个输出端子控制15个光电开关。

        对应每个光电开关的光束接收装置,其本质是一检测传感器,该传感器检测到车辆即控制车辆熄火装置动作使车辆熄火,因检测传感器并非同时全部工作,故将他们用图9所示的组合门电路控制可以减少PLC输入点数。

       3 软件设计
       根据上述过程分析和硬件设置的情况,编写PLC程序如图10~图12所示。其中图10为对应图1~图6所示各工作过程的状态转换图程序,图11为该状态图对应的梯形图程序。图12为车辆熄火控制的梯形图程序,该程序既监测各边线是否碰线,还对离合器二次离合现象进行监测,在出现违规情况时,一方面控制车辆熄火装置工作使车辆熄火,另一方面进行灯光报警和语音提示。

      4 结 语
       应用PLC技术对于驾驶员培训考核系统进行控制,既保证了考核工作的准确性和透明性,同时又提高了工作效率,减少了考核人员的劳动强度。该系统还可以根据考核要求的变化和不同车型的要求进行灵活的调整,具有很好的灵活性,有关的操作主要集中在PLC程序的调整上。作为工业生产上公认的“不老机”,PLC以其自身的可靠性充分保证了培训考核系统的可靠性。经过几家驾校试用,确认这一系统具有很好的现实推广价值。
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