汽車領域中的電氣自動化系統(tǒng)應用研究

江珊珊

摘要：電氣自動化系統(tǒng)的發(fā)展是迅速的，也包括了繼電器控制、電子計算機控制、順序控制器、PLC、CIMS、DCS、縱向控制技術等多項技術的發(fā)展和應用。近些年來自動化技術的發(fā)展逐漸在汽車產品行業(yè)嶄露頭角，以其集成化、智能化的特點，在汽車產品設計、生產制造等得到青睞。電氣自動化技術的應用與發(fā)展，使汽車系統(tǒng)更加安全穩(wěn)定，同時在故障自動診斷、智能化設計等方面提供了基礎和更多的可能性。汽車領域中電氣自動化系統(tǒng)的應用對汽車生產、制造、設計、駕駛、故障診斷維修都有重要的意義和作用。

Abstract： The development of electrical automation system is rapid， also includes relay control， computer control， sequence controller， PLC， CIMS， DCS， longitudinal control technology and other technology under the development and application. In recent years， the development of automation technology gradually emerges in the automotive product industry. With its characteristics of integration and intelligence， it has been favored in automotive product design， production and manufacturing. The application and development of electric automation technology make the automobile system safer and more stable， and at the same time provide the foundation and more possibilities in the aspects of automatic fault diagnosis and intelligent design. The application of electric automation system in automobile field is of great significance and function to automobile production， manufacture， design， driving， fault diagnosis and maintenance.

關鍵詞：汽車領域;電氣自動化系統(tǒng);PLC系統(tǒng);技術;展望

Key words： automobile field;electrical automation system;PLC system;technology;looking forward to

中圖分類號：U472.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0221-02

0? 引言

電氣自動化發(fā)展過程中，工業(yè)制造的革新也在進行，汽車工業(yè)制造作為規(guī)模龐大、影響范圍廣的行業(yè)，在電氣自動化、智能化方面發(fā)展迅速，并一直處于行業(yè)領先地位。在汽車領域中，不僅在整車制造生產線上體現(xiàn)其自動化和智能化，在汽車產品、功能等方面的使用也有多樣化的體現(xiàn)。與此同時，汽車設計與制造，所涉及的技術是復雜、多樣且密集性的。在汽車行業(yè)發(fā)展過程中，傳統(tǒng)汽車制造企業(yè)通過數(shù)量取得市場的時代已經過去，現(xiàn)代汽車制造企業(yè)想要參與市場競爭和長期發(fā)展，必須以技術為核心基礎，實現(xiàn)全面的提升。自動化系統(tǒng)的應用，對汽車行業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。

1? 電氣自動化系統(tǒng)概述

上世紀50年代至70年代之間，電氣設備的發(fā)展是電氣自動化的基礎，隨后通訊技術、集成技術、網(wǎng)絡控制技術等蓬勃發(fā)展，多種技術組合，逐步形成了電氣自動化技術。電氣自動化具有多元化的接口連接方式，線路控制集成度也在長期的發(fā)展中越來越高。與此同時，可編程控制器的引入使電氣自動化系統(tǒng)能夠進行指令型操作，由以往的簡單操作逐步升級，能夠實現(xiàn)復雜性指令的操作。此階段的發(fā)展和演變，使電氣自動化系統(tǒng)主控制系統(tǒng)能夠以軟件控制來實現(xiàn)，與此同時還能夠通過PLC控制系統(tǒng)、現(xiàn)成總線控制等方式進行系統(tǒng)控制。自此，具備設計、制造、生產、管理的汽車電氣自動化體系逐漸成型。

2? 汽車電氣自動化

汽車電氣自動化，其意義為將電氣自動化系統(tǒng)運用到汽車設計、生產、制造、管理等多方面的運用。通過電氣自動化的應用，汽車控制系統(tǒng)實現(xiàn)了更加精細化的操作，更加精準的零部件生產。此外，還使得汽車零部件的生產實現(xiàn)了個性化生產和定制生產等效果，在生產效率方面也節(jié)節(jié)提升?？删幊炭刂破鞯氖褂门c發(fā)展，使汽車系統(tǒng)編程實現(xiàn)了功能設計的多樣化，幫助設計效率得到提升。

3? 汽車領域中電氣自動化系統(tǒng)的應用情況

3.1 機器人視覺系統(tǒng)

機器人視覺系統(tǒng)在汽車工業(yè)領域的應用過程中，其通過對物體進行掃描，以得到信息數(shù)據(jù)，在通過系統(tǒng)算法得到立體的精準位置定位信息，實現(xiàn)對汽車生產的監(jiān)控，以達到監(jiān)控的效果，并為自動化生產提供數(shù)據(jù)支持。

機器人視覺系統(tǒng)在汽車工業(yè)領域的實際應用中，可以對汽車總裝、零部件、安全帶滾輪、車鎖、控制板、線束保險絲盒、汽車儀表盤、發(fā)動機等等進行檢測。

機器人視覺系統(tǒng)的實際應用中，需要與機器人系統(tǒng)連接，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息和指令的傳輸，以此實現(xiàn)對生產過程的監(jiān)控，并通過信息傳輸，實現(xiàn)監(jiān)督自動化機器人完成相應的操作，目前機器人已經達到非常精確、靈活操作的程度。

機器人激光焊接技術的運用，是通過機器人視覺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，自動對照具體的位置信息和尺寸信息，以實現(xiàn)自動調整，同時完成焊接操作任務。待到焊接完成后，機器人能夠根據(jù)數(shù)據(jù)信息比對，實現(xiàn)對激光焊接的質量檢測，并記錄評估。隨著機器人視覺系統(tǒng)相關技術的發(fā)展和完善，除了能夠進行更加精密的測量和操作以外，還能夠通過傳感器感知環(huán)境情況，并通過數(shù)據(jù)分析發(fā)出適應環(huán)境的光源以及角度的請求，從而通過微調保證準確性和精準度。

3.2 集成系統(tǒng)

汽車實現(xiàn)全面的控制，是通過各個子系統(tǒng)的建立并實現(xiàn)連接以達到綜合調控的效果的。因此，汽車控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)一體化設計，這就要求汽車設計與制造過程中更好的實現(xiàn)集成化，集成化系統(tǒng)的應用是實現(xiàn)技術組合、子系統(tǒng)連接、全面控制的技術基礎。集成化主要體現(xiàn)在線路集成設計、自動化生產集成化管理以及其參數(shù)調整、校對、修改的系統(tǒng)應用，以集成系統(tǒng)的技術優(yōu)勢，實現(xiàn)汽車電子產品質量的統(tǒng)一控制。為汽車相關電氣產品提供了更加協(xié)調統(tǒng)一的控制流程，實現(xiàn)了標準化、規(guī)范化生產，同時對汽車系統(tǒng)電氣產品性能以及運行質量提供了保障。

3.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

在汽車組裝、涂裝環(huán)節(jié)，生產流程工藝具有精密性、一體性等特點，因此工序和操作要求非常嚴格。通過將組裝、涂裝流程編入PLC系統(tǒng)、CPU模塊，以電氣自動化技術為依托的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)就能夠發(fā)布相關工序指令，實現(xiàn)生產流程的自動化。生產管理人員通過監(jiān)督系統(tǒng)程序運行狀況以及現(xiàn)場生產過程，對工藝偏差及時進行糾偏，調整具體參數(shù)，以實現(xiàn)總體控制，穩(wěn)定運行。

3.4 PLC控制系統(tǒng)

汽車的中沖壓線、焊裝線、總裝線、涂裝線等工序環(huán)節(jié)都由PLC控制系統(tǒng)進行控制操作，具體而言，其采用分布式設計，實現(xiàn)總系統(tǒng)和子系統(tǒng)的協(xié)調統(tǒng)一，總系統(tǒng)負責總體工序進程，子系統(tǒng)則對針對性的具體操作進行管理，最終實現(xiàn)整體化一。

此外，在汽車安全系統(tǒng)中，安全PLC的設計也得到了有效應用。作為一套安全軟件系統(tǒng)，其功能具有全面性、可協(xié)調、穩(wěn)定性、方便性等優(yōu)點，其安全功能包括急停、安全門、安全光柵等，用戶在使用過程中只需要調用安全模塊，即可進行安全功能操作。

3.5 車道偏移系統(tǒng)

汽車在駕駛行進過程中，難免會發(fā)生車道偏移的情況，而這種情況也會影響交通行駛，甚至會發(fā)生安全事故，尤其是在天氣狀況惡劣，比如下雨、下雪等天氣尤為明顯。車道偏移系統(tǒng)的設立，是通過設置傳感器、攝像頭對車輛行駛情況進行監(jiān)測評估，實現(xiàn)自動預警和解除功能。在車道偏移行為開始后0.5s，系統(tǒng)發(fā)出警報，當駕駛員行駛汽車完成車道變更后，警報解除。

3.6 自動泊車系統(tǒng)

目前很多品牌的車輛都增加了自動泊車系統(tǒng)功能，其功能表現(xiàn)為不經過人為干預，實現(xiàn)車輛自動停車入庫。汽車自動泊車系統(tǒng)，需要借助探測儀、傳感器等等對車輛位置信息、距離信息、停車環(huán)境做出評估判斷。處理器對收集的參數(shù)信息進行分析，并制定泊車策略，將信息反映到操作系統(tǒng)中，車輛自動調整角度、速度，以實現(xiàn)自動泊車效果。整個泊車過程，不僅僅是自動泊車系統(tǒng)功能的體現(xiàn)，是通過汽車各個系統(tǒng)之間的聯(lián)動合作實現(xiàn)的。

3.7 自動巡航系統(tǒng)

自動巡航系統(tǒng)的功能體現(xiàn)是與前方車輛自動保持設計的安全距離。自動巡航系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，需要借助智能化自動控制系統(tǒng)，通過車距傳感器、輪速傳感器、轉向角傳感器以及ACC控制單元等，將車輛狀態(tài)信息（車道、車速、環(huán)境、距離、位置）反饋給ACC控制單元，經過信息分析后，對車輛操作系統(tǒng)（發(fā)動機、制動等）發(fā)出行動指令，以達到自動巡航的效果。

3.8 人車溝通系統(tǒng)

人車溝通系統(tǒng)以電腦智能系統(tǒng)為基礎，通過語音識別，實現(xiàn)人與車之間的溝通互動，識別語言中的控制指令信息，并進行相應操作。例如可以進行音樂播放、音量調節(jié)、空調開關、導航設置等等。

人車溝通系統(tǒng)的實現(xiàn)，是以通信裝置為媒介建立溝通，通過人車交互，實現(xiàn)更加便捷的控制效果和駕駛體驗。人車溝通系統(tǒng)，還能夠支持無鑰匙駕駛功能，駕駛員隨身攜帶汽車通信器，當靠近車輛時車輛感應到通信器車輛會執(zhí)行開鎖指令，以進行自動解鎖，同時開動車輛只需要直接啟動即可，方便駕駛員駕駛。

在進行鎖車時，不同車輛有不同策略，主要分三種，一種是在車門把手上設置鎖車觸摸鍵，駕駛員下車后可以進行輕按觸摸鎖車;另一種則是通過鑰匙（通信器）按鍵進行鎖車的傳統(tǒng)操作形式;此外是通過鑰匙插入鎖孔進行應急開啟和應急鎖車。在忘記鎖車時，超出一定距離，汽車通信器會發(fā)出提醒，或在超出設置時間后自動鎖車。在人車溝通系統(tǒng)中主要為前兩種形式，一般而言現(xiàn)代汽車制造中，是多種形式共存的。

4? 電氣自動化系統(tǒng)在汽車領域中的發(fā)展前景

現(xiàn)代汽車設計制造中，汽車系統(tǒng)的智能化管理已經成為一種必然。目前，隨著電氣自動化技術在汽車領域的應用加深，汽車智能化超前配置中采用了開放化和全自動化的設計，通過在電氣設備上增加端口，就可以將電氣設備與汽車系統(tǒng)程序相連，構建一個信息輸送的網(wǎng)絡結構，通過電氣設備來監(jiān)測和采集內外部環(huán)境，從而使汽車系統(tǒng)實現(xiàn)對信息的共享利用。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和網(wǎng)絡通訊技術的提升，制造業(yè)的智能化水平不斷提高。在這種背景下，我國大力推廣“互聯(lián)網(wǎng)+”經濟新形態(tài)，在各行各業(yè)推動“互聯(lián)網(wǎng)+機器人”，開啟了一個全新的智能化時代。進入5G時代，更加穩(wěn)定的網(wǎng)絡通訊條件標志著未來汽車領域將全面開啟智能化，而未來汽車設計中的電氣自動化系統(tǒng)則成為汽車控制系統(tǒng)連接智能交通管理的必然條件。

5? 結束語

電氣自動化系統(tǒng)在汽車領域中的應用，代表著我國汽車設計與制造技術自動化、智能化水平的提高。目前已經應用的機器人視覺系統(tǒng)、集成系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、自動巡航系統(tǒng)、車道偏移系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)等，為汽車自動化制造和汽車駕駛性能的改善提供了技術支持。在汽車駕駛性能方面，電氣自動化設計為汽車系統(tǒng)創(chuàng)造了一個智能化的環(huán)境，增加了汽車駕駛的安全性和可靠性。因此，汽車制造企業(yè)必須加強電氣自動化系統(tǒng)在汽車領域應用的研究。

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