汽車自動(dòng)化安全控制技術(shù)發(fā)展

魏久崴

摘要：自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)汽車發(fā)展具有重要作用，同人工操作系統(tǒng)相比較，汽車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制則更為安全穩(wěn)定，此過(guò)程中能夠節(jié)省大量的人力和財(cái)力消耗。自動(dòng)化安全控制技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r不僅影響汽車的質(zhì)量，同時(shí)還會(huì)對(duì)使用者的人生財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生重要影響。基于此理論，本文以自動(dòng)化安全控制技術(shù)為研究對(duì)象，主要對(duì)國(guó)內(nèi)汽車自動(dòng)安全控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行分析，同時(shí)指出當(dāng)前存在的問(wèn)題，為自動(dòng)化安全控制技術(shù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：汽車自動(dòng)化;安全控制;技術(shù);發(fā)展

0 ?引言

伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活質(zhì)量得到不斷提升，汽車逐步走進(jìn)千家萬(wàn)戶的生活，人們對(duì)于汽車安全性能的要求也越來(lái)越高，這就要求汽車企業(yè)要不斷加強(qiáng)汽車自動(dòng)化安全控制技術(shù)研究，穩(wěn)固提升企業(yè)核心實(shí)力。汽車自動(dòng)化安全控制技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在汽車硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)研發(fā)上，尤其是汽車的組裝工藝上。

1 ?自動(dòng)化安全控制技術(shù)內(nèi)涵

汽車自動(dòng)化安全控制技術(shù)是指汽車在運(yùn)行或者停止時(shí)對(duì)汽車裝置提供安全保障的技術(shù)。這種技術(shù)在裝置發(fā)生危險(xiǎn)或者行駛者出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，能夠及時(shí)做出正確反應(yīng)，使車輛能夠安全?？浚苊馕ｋU(xiǎn)事故的發(fā)生或者降低危險(xiǎn)事故的危害。其工作包括現(xiàn)場(chǎng)安全信息、邏輯控制系統(tǒng)和輸出控制系統(tǒng)等幾部分。

2 ?自動(dòng)化技術(shù)在汽車安全系統(tǒng)中作用

2.1 汽車故障分析與處理

隨著汽車使用年限的增加汽車故障會(huì)逐漸增多，自動(dòng)化技術(shù)能夠快速對(duì)汽車故障進(jìn)行診斷分析而后有效處理。隨著我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展同時(shí)帶動(dòng)了我國(guó)汽車自動(dòng)化技術(shù)體系的提升，使得自動(dòng)化系統(tǒng)能夠大量應(yīng)用于控制系統(tǒng)中。新一代自動(dòng)化控制技術(shù)有效結(jié)合了計(jì)算機(jī)智能化優(yōu)點(diǎn)，對(duì)汽車內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和程序執(zhí)行從而診斷出汽車系統(tǒng)故障的原因，隨后提示車主對(duì)汽車內(nèi)部進(jìn)行檢查維修。

例如，輪胎如果安裝傳感器系統(tǒng)，系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)到輪胎壓力下降時(shí)，會(huì)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞到安全服務(wù)系統(tǒng)，智能計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)后，對(duì)車主進(jìn)行爆胎警告的提示。汽車自動(dòng)化技術(shù)對(duì)汽車故障功能的診斷，能夠有效避免汽車行駛中二次破壞的危險(xiǎn)。

2.2 保障行駛安全

汽車自動(dòng)化安全控制技術(shù)在控制系統(tǒng)中應(yīng)用，能夠及時(shí)有效收集到汽車行駛過(guò)程中的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)與汽車出廠時(shí)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，便能夠達(dá)到對(duì)行駛狀況的時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保汽車行駛過(guò)程中的安全性。例如，新手在操作汽車時(shí)，如果這時(shí)出現(xiàn)操作不規(guī)范或者操作錯(cuò)誤的情況，安全控制系統(tǒng)便會(huì)發(fā)出警告語(yǔ)并給出正確操作提示。自動(dòng)化控制技術(shù)能夠有效保障汽車行駛的安全性，進(jìn)而降低交通事故發(fā)生的頻率。

3 ?汽車自動(dòng)化安全控制硬件技術(shù)

汽車生產(chǎn)過(guò)程中需要具有連續(xù)性，保障汽車自動(dòng)化安全控制技術(shù)處于較高水平。焊裝車間對(duì)于汽車的零件組裝具有極其重要的作用，焊裝質(zhì)量的好壞同時(shí)還決定汽車的使用壽命。因此，焊接技術(shù)對(duì)于汽車自動(dòng)化安全控制具有十分重要的作用。目前我國(guó)汽車企業(yè)有兩種安全控制模式，分為分散式和集中式，這兩種技術(shù)的使用，保障了我國(guó)汽車的智能化水平，使得汽車安全系統(tǒng)得到不斷提升。汽車自動(dòng)化安全控制系統(tǒng)可以根據(jù)控制類型，將汽車焊接切割分為多部分，同時(shí)確保切割部分間的緊密聯(lián)系。汽車生產(chǎn)車間有監(jiān)控、控制和管理部分，共同保障汽車自動(dòng)化的安全。

3.1 車間監(jiān)控

車間的控制部分，焊接控制室主要由ANDON服務(wù)器、控制管理服務(wù)器以及生產(chǎn)管理器等構(gòu)成，負(fù)責(zé)車間的監(jiān)督和管理。汽車生產(chǎn)過(guò)程中MES系統(tǒng)能直接對(duì)服務(wù)器下達(dá)操作命令，對(duì)每條生產(chǎn)線車輛實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)控，保障其焊接任務(wù)完成的質(zhì)量。車間內(nèi)部的操作情況可通過(guò)控制器傳至總系統(tǒng)，總系統(tǒng)服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施歸納和總結(jié)，以此提升工作效率。服務(wù)器在監(jiān)測(cè)同時(shí)對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行時(shí)時(shí)管控，確保生產(chǎn)線的連貫性和穩(wěn)定性，進(jìn)而提升組裝車間的生產(chǎn)質(zhì)量。

3.2 車間設(shè)備

汽車的電器設(shè)備包括閥島、變頻器以及自動(dòng)控制系統(tǒng)等，這些設(shè)備均是PLC控制系統(tǒng)組成要素。隨著自動(dòng)化安全控制技術(shù)的不斷發(fā)展，集成設(shè)備已經(jīng)具備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化且高度管理的功能，自動(dòng)化技術(shù)水平也不斷實(shí)現(xiàn)突破，比如總線布設(shè)時(shí)，可以采用Profibus等方法實(shí)施控制，使得自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)行效果得到明顯提升。但是，我國(guó)在自動(dòng)化安全控制技術(shù)發(fā)展上同發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有很大欠缺，比如，汽車生產(chǎn)時(shí)需要加裝安全繼電器或者PLC技術(shù)進(jìn)行技術(shù)彌補(bǔ)，是我國(guó)汽車自動(dòng)化安全控制技術(shù)發(fā)展過(guò)程受到限制的主要原因。因此想要提升汽車硬件應(yīng)用效果，需要不斷加強(qiáng)PLC技術(shù)的研究。SICK等技術(shù)通常應(yīng)用于汽車焊接總線控制中，其兼容性較好，同時(shí)開(kāi)放程度相對(duì)較高，能夠在多個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用。自動(dòng)化安全控制技術(shù)利用總線控制能夠有效將PLC同安全類型放置于一個(gè)操控系統(tǒng)，僅利用一個(gè)總線便能滿足制造需求，實(shí)現(xiàn)了在同一安全級(jí)別且成本較低的目的。

4 ?自動(dòng)化安全控制軟件研究

與硬件系統(tǒng)相比軟件系統(tǒng)對(duì)于汽車的質(zhì)量和效率起著更為重要的作用。實(shí)際設(shè)計(jì)中可以利用結(jié)構(gòu)耦合模塊化的方法提升PLC操作的一致性。

4.1 編程方法研究

汽車在焊接時(shí)技術(shù)操作人員根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)和不同焊接要求，研究出結(jié)構(gòu)化編程方法，以此保持操作程序和流程具有較高的一致性和連貫性，進(jìn)而使得PLC系統(tǒng)的可行性得到大大提升，降低了運(yùn)行中的成本。該方法簡(jiǎn)單，汽車制造企業(yè)能夠根據(jù)本企業(yè)的發(fā)展要求，主動(dòng)對(duì)內(nèi)部程序進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)真正意義上的管理和控制互相融合，提升了自動(dòng)化的效率。

4.2 模塊編程

與結(jié)構(gòu)化編程不同模塊化編程能夠以生產(chǎn)焊接裝線實(shí)際情況為基礎(chǔ)，在焊接組裝過(guò)程中截?cái)嘟油ǖ臍庠碵1]。其工作原理主要有兩部分：第一部分為機(jī)械。門的動(dòng)力傳遞形式為，電機(jī)傳輸?shù)浇z桿再到直線軸承，隨后傳輸至攜門架最終到達(dá)門板上部。而門板的重力傳遞形式為，門板傳送至攜門架再傳輸?shù)街本€軸承，由直線軸承傳輸至承載導(dǎo)柱，通過(guò)機(jī)構(gòu)安裝架最終到達(dá)車體鋼結(jié)構(gòu);第二部分為氣路系統(tǒng)，在通電和有氣條件下下，開(kāi)門原理為Y3解鎖閥。而電控系統(tǒng)的塞拉門則是通過(guò)門控系統(tǒng)和車實(shí)施網(wǎng)絡(luò)通信，在接收控制信號(hào)后輸出控制門系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)施相關(guān)動(dòng)作。

4.3 自定義處理

用戶對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施自定義能夠有效的解決對(duì)象變量差異帶來(lái)的影響。當(dāng)程序中間出現(xiàn)較多變量，會(huì)導(dǎo)致程序的運(yùn)行效率不斷降低，同時(shí)會(huì)增加編程過(guò)程中很多不必要環(huán)節(jié)，無(wú)形中提高了運(yùn)行成本[2]。因此，需要依據(jù)工作量需求情況使用戶對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施自定義的處理，既提升了作業(yè)自動(dòng)化能力，同時(shí)簡(jiǎn)化了操作流程。比如汽車實(shí)施自動(dòng)化生產(chǎn)中利用PLC系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)能夠操控30個(gè)機(jī)器人，每個(gè)機(jī)器人又有100個(gè)變量，每個(gè)變量實(shí)施單獨(dú)定義，需要定義3000多次，工作繁瑣，如果用戶能夠自己定義，利用建立的數(shù)據(jù)類型實(shí)施選擇，先對(duì)30個(gè)變量類型實(shí)施定義，再對(duì)100個(gè)自變量實(shí)施定義，利用時(shí)進(jìn)行組合，只需要定義130次，降低了工作的復(fù)雜性。在系統(tǒng)的內(nèi)部也可以利用內(nèi)部模塊化編程方法，減少程序間的編輯量，提升系統(tǒng)操作準(zhǔn)確性，提升了控制系統(tǒng)操作的一致性。

5 ?自動(dòng)化安全控制技術(shù)在汽車系統(tǒng)中運(yùn)用

5.1 主動(dòng)安全技術(shù)

首先主動(dòng)安全技術(shù)指的是利用自動(dòng)化方法在汽車行駛中實(shí)施安全監(jiān)控，當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到安全問(wèn)題時(shí)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)解決措施，確保車內(nèi)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全[3]。主動(dòng)安全技術(shù)是多種多樣的，包括制動(dòng)和預(yù)警等系統(tǒng)。第二，當(dāng)遇到路面濕滑的雨雪天氣時(shí)，主動(dòng)安全技術(shù)是確保車輪在急速旋轉(zhuǎn)時(shí)滑動(dòng)率控制在標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域內(nèi)，防止由于驅(qū)動(dòng)輪速度原因?qū)е缕嚦霈F(xiàn)失控問(wèn)題。第三，自動(dòng)化控制技術(shù)能穩(wěn)定行駛速度，確保車速的穩(wěn)定性，降低了行車人多次調(diào)節(jié)車速發(fā)生交通事故的風(fēng)險(xiǎn)。主動(dòng)安全技術(shù)應(yīng)用于制動(dòng)技術(shù)衍生出了很多種類的裝置，能夠在急剎車時(shí)保持汽車的平衡。預(yù)警系統(tǒng)能夠在行駛過(guò)程中對(duì)行車人和周圍路況實(shí)施數(shù)據(jù)的收集，隨后對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，在意外情況發(fā)生前借助預(yù)警裝置對(duì)行駛?cè)诉M(jìn)行提示。例如，由于行駛?cè)笋{駛疲勞未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方的路障，保險(xiǎn)杠傳感器能夠迅速檢測(cè)前方的危險(xiǎn)，隨后發(fā)出警告提醒。

5.2 發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)汽車性能的好壞有著至關(guān)重要的作用，汽車自動(dòng)化安全控制技術(shù)中利用發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的自由調(diào)控，從而有效較少能耗，合理避免爆震情況，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的目的，同時(shí)還可以為行駛者帶來(lái)更好的體驗(yàn)感。例如，采用智能點(diǎn)火裝置能夠減少能源的消耗，對(duì)點(diǎn)火轉(zhuǎn)速和水溫情況進(jìn)行分析后自動(dòng)控制點(diǎn)火過(guò)程，便能合理有效的較少能源消耗。爆震傳感器的安裝能夠有效防止爆震問(wèn)題發(fā)生，其工作原理為對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)頻率實(shí)施監(jiān)測(cè)，根據(jù)不同條件進(jìn)行分析，從而對(duì)點(diǎn)火實(shí)施靈活的調(diào)節(jié)，避免爆震的產(chǎn)生。

5.3 底盤自動(dòng)控制

汽車底盤的自動(dòng)控制是汽車自動(dòng)化安全控制技術(shù)在汽車控制系統(tǒng)重要地位的體現(xiàn)，底盤控制工作原理是對(duì)輪胎和路面間相互關(guān)系進(jìn)行分析，從而提升汽車運(yùn)行的安全性和體驗(yàn)感[4]。底盤控制包括汽車縱向動(dòng)態(tài)和垂直動(dòng)態(tài)分析。目前我國(guó)汽車系統(tǒng)已經(jīng)普及了半主動(dòng)懸架系統(tǒng)。

5.4 防側(cè)翻技術(shù)

防側(cè)翻技術(shù)對(duì)于加強(qiáng)汽車安全具有重要作用，大部分防側(cè)翻技術(shù)采用陀螺儀進(jìn)行檢測(cè)汽車轉(zhuǎn)彎速度，以此判斷汽車發(fā)生側(cè)翻的概率。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到側(cè)翻問(wèn)題發(fā)生時(shí)，會(huì)自動(dòng)利用牽引力保持車身穩(wěn)定，同時(shí)切斷油門。在側(cè)翻系統(tǒng)啟動(dòng)同時(shí)，車內(nèi)的安全氣囊也會(huì)彈出，較大面積的安全氣囊，能夠充分覆蓋乘車人的頭部，對(duì)乘車人和駕駛?cè)诉M(jìn)行保護(hù)。

6 ?結(jié)論

汽車行業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，自動(dòng)化安全控制技術(shù)已經(jīng)成為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主要區(qū)域，伴隨我國(guó)信息技術(shù)、云計(jì)算等快速發(fā)展，自動(dòng)化安全控制技術(shù)也在不斷提升，已有不少汽車企業(yè)在自動(dòng)化安全控制技術(shù)上取得較高成就，提升本企業(yè)實(shí)力同時(shí)，推動(dòng)了市場(chǎng)的發(fā)展。汽車自動(dòng)化安全控制技術(shù)發(fā)展離不開(kāi)生產(chǎn)車間自動(dòng)化安全控制技術(shù)的提升，其技術(shù)主要依靠系統(tǒng)的硬件和軟件技術(shù)，當(dāng)前廣泛應(yīng)用的集中控制管理方法能夠有效提升安全生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)集成控制目的奠定穩(wěn)固基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]米燕，于正永.基于嵌入式微控制器的汽車自動(dòng)化安全控制[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2014（15）.

[2]白文亭.汽車自動(dòng)化迎來(lái)集成化時(shí)代西門子Transline解決方案為長(zhǎng)城發(fā)動(dòng)機(jī)加速[J].電氣時(shí)代，2009（10）.

[3]張德虎.長(zhǎng)安福特馬自達(dá)汽車沖壓生產(chǎn)線安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[4]汪庭弘，王強(qiáng).淺談電氣自動(dòng)化在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（11）：134.