关于机动车检测线二次仪表的探讨

2011-02-16戴映云李素兰李书明

中国测试 2011年5期

戴映云，李骏，李素兰，李书明

（1.江西省计量测试研究院，江西南昌 330001；2.华东交通大学机电学院，江西南昌 330013）

0 引言

近年来，随着我国机动车保有量的不断增加和机动车安全技术检验制度化、社会化，全国各地机动车检测线数量急速增加。相应地，质量技术监督部门对安检机构的资格许可及监督管理工作也在不断加强[1]。根据国家质检总局《机动车安全技术检验机构监督管理办法》（国家质检总局第121号令）以及相应的安检机构资格许可技术条件，对安检机构需要满足的条件提出了具体要求。其中，对机动车检测线的设备配置要求中就明确指出：“检测仪器设备应当结构先进、可靠，采用数字式二次仪表并具有数据通信接口，能够进行联网控制。”但是，对于检测线二次仪表的概念、作用以及应满足的要求等问题，似乎都不是很明确，有时甚至难以把握，该文就此做一些探讨。

1 二次仪表的基本概念

关于一次仪表和二次仪表的概念，并没有一个很确切的定义，存在着不同理解和说法。其中一个比较普遍的解释是：在生产过程中，对测量仪表往往采用按换能次数来定性的称呼，能量转换一次的称一次仪表，转换两次的称二次仪表[2]。换能的次数超过两次的往往都按两次称呼，如孔板测量流量，孔板本身为一次仪表，差压变送器没有称呼，而指示仪表则叫做二次仪表。所以，一次仪表理解为带有感受元件，用以感受被测介质参数的变化，或具有标尺，指示读数，或没有标尺，本身不指示读数。二次仪表又可以被简单地理解为显示仪表，是将一次仪表信号进行后续处理的调节、显示，并可具备计算、报警、控制等功能。

文献[3]中关于二次仪表的阐述是：在过程检测时，过程检测仪表一般分为一次仪表和二次仪表。一次仪表一般是将被测量转换成便于计量物理量的仪表，即为检测元件。二次仪表是将测得的信号变送转换为可计量的标准电气信号并显示的仪表，即包括变速器和显示装置，但是很多一次仪表也需要显示装置。

2 机动车检测线的构成

2.1 主要检测设备

机动车安全检测是综合运用现代检测技术及设备对机动车进行不解体检测。我国检测机构所安装的检测线经历了手动线、半自动线和全自动控制系统3个阶段。如今检测线联网控制系统的概念就是指全自动控制系统。它是指通过硬件电路将检测线上的各设备与计算机连接起来，由计算机自动进行数据采集、处理、判断、实时控制和数据管理，实现统一管理、统一指挥、统一调度[4]。因此，机动车安全检测线由各种检测设备和控制系统构成。检测设备应为完整的、独立可控制的检测设备，有其相应的机械台体及内部电气与气动元件，并要求有二次仪表来实时显示检测数据；控制系统则包括硬件部分和软件部分。

以汽车安全技术检测线为例，检测设备包括车速表检验台、侧滑检验台、称重试验台、制动检验台、灯光检测仪和尾气检测设备等。由于以CPU为核心的智能仪表的广泛应用，这些检测设备一般以单片机仪表为主，也有直接用计算机处理器来做处理单元的（如部分制动检验台，尤其是平板制动检验台）。相应地，一般单片机用于功能较为单一、处理过程相对简单的二次仪表处理器；而功能较多、处理过程复杂的设备，其二次仪表多采用计算机处理器，但都属于数字式二次仪表[5]。

汽车检测线上的各项设备中，称重是制动检验的一个辅助项目，各轴称重结果数据需提供给制动检验台仪表作计算依据，因而许多企业制造时将称重仪表与制动仪表合二为一，以便减少数据传递、方便数据处理、提高可靠性；烟度、尾气分析仪普遍采用单片机作为处理器；用CCD方式成像的远近光检测用前照灯检测仪常采用DSP、内嵌式工控机来做为处理器；在环保排放检测线与综合性能检测线中，如测功机、发动机分析仪、悬架振动检测仪等许多功能复杂的设备，一般直接用计算机处理器来进行设计[6]。

2.2 控制系统的联网模式

在机动车检测线中，控制系统是除单项设备外的各联网电气系统与软件系统的总称。称重试验台、制动检验台、车速表检验台、侧滑检验台的二次仪表，与台体部分组合构成各自独立可测量、控制和显示的设备，不属于联网控制系统。因此，微机联网控制系统的构成包括独立于各检测设备的信号处理系统及软件、主控机、注册机、数据管理用微机、LED显示屏、感应地面到位信号用的光电开关等电器设备及其连接用导线、工位机（如配备时）等[7]。

目前，检测线联网模式分集中式与分布式2类。

（1）分布式控制模式。分布式控制模式中对检测线的各个工位有单独的计算机对该工位的各个项目进行控制，这台计算机称之为工位机，各工位机又受另外一台计算机控制，称之为主控计算机。

分布式控制系统的设计思想核心是：用工位机通过硬件上的设置进行工位物理划分，达到多工位同步检测调度的目的，从而使各工位具备独立操作检测的功能。分布式采用工位机做各工位控制的物理分隔层，减轻了主控机软件开发的难度，但增加了中间环节，增加了故障发生的概率。

（2）集中式控制模式。集中式控制模式中，整条检测线的设备直接受一台计算机控制，称这台计算机为主控计算机。

集中式控制系统的设计思想核心是：用主控机通过软件逻辑上进行工位划分和分时处理，达到多工位检测调度的目的。集中式联网减少了中间硬件环节，降低了成本，减少了故障点，但增加了软件开发难度。

3 机动车检测线的二次仪表

3.1 机动车检测线二次仪表的意义

机动车检测线中的各检测设备，作为一台独立、完整、可脱离联网控制系统，能依靠手动操作完成相应项目检测的计量设备，应该配备有二次仪表。但在自动微机联网控制系统中，有无二次仪表对检测结果的准确性无直接影响，检测结果的最终数据是联网系统的主控微机显示与打印的数据量值传递与控制时，检定最终数据的准确性便可。

检测结果最终数据的报表生成和打印是经主控计算机的管理软件来完成的，配备二次仪表一个意义在于将报表数据与二次仪表显示的数据进行比对，以保证数据的真实有效性。

无论是集中式联网或分布式联网，设备部分按是否配置二次仪表，可划分为2种情况：（1）各设备均有二次仪表（称重与制动常合用仪表），且脱离联网系统，各设备能通过手工操作独立完成单项检测作用，该模式各设备带二次仪表，符合国家质检总局2009[521]号文要求。（2）称重、制动、车速表、侧滑检验台无仪表，直接由集中式主控微机控制与采集信号，该模式部分设备不带二次仪表，不符合质检总局2009[521]号文要求。可见，机动车各检测设备必须按规定和要求配置二次仪表。

3.2 二次仪表与工位机

对于分布式控制模式而言，在检测线上，一段可以容纳一辆受检车辆进行一个或多个项目测试的逻辑区域，即为工位。在同一工位上，可安装多个设备来检测不同项目，但只能同时检一辆车。一条检测线可由多个工位组成。

工位机则接收来自主控微机的检测与控制调度指令，实施本工位各设备的调度指令提示、动作控制与信号采集处理，再将信号数据处理结果回传给主控微机。对设备的控制与信号采集可由工位机直接控制设备执行元件与采集转换一次仪表信号，也可与各设备二次仪表通信、由二次仪表负责控制设备动作与采集处理信号。但有无工位机，与检测结果的最终数据准确性无必然的联系。

由前面的分析可知，二次仪表是单项检测设备的一个部分，它与所需的机、电等部件共同构成一台可独立完成相应项目数据的测量、处理、显示以及动作控制的完整设备。而工位机是微机联网控制系统的一部分，它用于指挥和调度本工位各设备的检测任务，并在设备与联网主控机之间起到数据传递作用。

3.3 关于二次仪表的讨论

配备二次仪表的一个重要意义是核查检测线联网打印的检测结果与仪器设备的二次仪表显示值是否相同，以此判定检测数据是否被修改，起到监督作用。对此，有以下4点讨论：

（1）二次仪表的显示值与联网打印的结果会不同吗？回答是肯定的。二次仪表是将检测元件测得的信号经变送转换并加以显示，而联网打印的检测结果经过了主控计算机的主控机软件。主控软件具有数据管理、数据处理及计算等功能，按要求主控软件不能对直接测量获得的数据作任何改动，这样二次仪表的显示值与联网打印的结果就一致。也就是说通过主控软件作弊，很容易实现检测数据的修改。因此，从这个角度来说，比对二次仪表的显示值与联网打印的数据结果能起到一定的监督作用。

（2）二次仪表能保证起到有效监督的作用吗？在设备、仪表或微机上，均提供有用于校准、检定的功能，均可修改检定数据，二次仪表上也可通过放大器增益调整、改变电路电阻、调整软件增益系数来调整数据。可见，二次仪表的显示数据也是可调整的，只是这样的调整技术性较强，一般人员难以完成。因此，单纯地依赖二次仪表进行监管也是不可靠的。

（3）二次仪表的显示可以使用工位机显示器吗？对于这个问题业内也有不同看法。随着现在检测线自动化程度和计算机能力的提高，检测线上一些检测设备的二次仪表是直接使用了工位机的处理器，从概念上来讲，二次仪表使用工位机及显示器应该是可以的，但在处理数据的显示环节中应避免存在软件改动的可能，比如固化软件。

（4）是否可以不配备二次仪表？答案显然是不可以。首先按照机动车检测线有关仪器设备的管理规定，配置二次仪表是机动车检测工作的必备条件。虽然完全依赖二次仪表来监督监管检测数据的真实有效性手段显得单一，但在一定程度上依然能起到防范主控软件作弊的作用。再者，鉴于二次仪表具备的单独控制、处理及显示等功能，当检测线的主控计算机或主控软件出现故障或问题时，各检测设备仍能独立进行检测工作，这一点也有利于检测机构开展工作。