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，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eu-2標準，基于嵌入式windows ce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

    整個系統(tǒng)由中央控制單元、底盤測功機、尾氣取樣單元、分析儀器單元以及相關輔助設備組成。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windows ce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windows ce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，完全可以滿足設備現(xiàn)場運行的需要。

    （一）工作原理

    圖1 汽車尾氣檢測系統(tǒng)示意圖

     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：

    mi=1/s*v*di*ci/106 （i for hc、nox、co）

    式中：mi一排出的污染物的質量；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容積，單位：m3；di—各種污染物在溫度273k，大氣壓力101.33 kpa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，10-6。

    （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)采集模塊轉換為符合rs-485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、量程轉換的操作，cvs系統(tǒng)plc主要對cvs進行流程控制，實現(xiàn)自動清洗、采樣等一系列功能�？刂浦噶罱�(jīng)plc處理后，轉換為直接的繼電器開閉信號，實現(xiàn)打開和關閉cvs系統(tǒng)電磁閥、取樣泵的任務。另外，配電箱還為風機提供了380v動力電的開關，可手動控制風機的啟動與停止�？刂葡到y(tǒng)結構框圖如圖2所示。

    二、系統(tǒng)硬件組成

    為了確保系統(tǒng)的準確性和可靠性，本文選用了工控領域中穩(wěn)定可靠的windows ce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，響應速度快。

    （一）工控機

    作為操作站的工控機基于嵌入式操作系統(tǒng)windows ce和嵌入式組態(tài)軟件組態(tài)王6.0（128點）開發(fā)的客戶端應用程序。windows ce嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)越性在于其設備管理簡單高效，支持不同類別的設備，支持即插即用的管理模式和設備節(jié)能控制；處理系統(tǒng)的輸入輸出具有實時響應能力。

    組態(tài)王嵌入版6.0提供了基于嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)平臺，由于組態(tài)王嵌入版6．0的穩(wěn)定性較高，占用系統(tǒng)資源較小，組態(tài)軟件本身提供大量通用設備的驅動程序，開發(fā)周期短，故選用組態(tài)王嵌入版6.0作為開發(fā)工具。

    硬件選用的是advantech-研華tpc064觸摸屏（嵌入式一體化工控機）