汽車制造中電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)用分析

摘 要：汽車制造行業(yè)為交通運(yùn)行與居民日常出行提供了保障，為保證汽車運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，需從根本上入手，對(duì)汽車制造全過程進(jìn)行控制與管理?，F(xiàn)階段，我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，汽車制造行業(yè)朝著現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化與電氣化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)控制方法無法滿足汽車制造行業(yè)的需求，不僅無法保證產(chǎn)量，同時(shí)也無法保證產(chǎn)品質(zhì)量，此時(shí)可設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)。文章基于此，從電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)出發(fā)，討論電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與具體應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)汽車制造控制的目的，提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，保證汽車制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：汽車制造 電氣控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 運(yùn)用

近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)飛速發(fā)展，汽車保有量逐年提升，為汽車制造行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，對(duì)于汽車質(zhì)量與性能提出了更高的要求，因此汽車制造行業(yè)需對(duì)生產(chǎn)制造的全過程進(jìn)行有效的管理與控制，以此保證產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)量。在開展管理控制的過程中，可設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制造全過程監(jiān)控與管理的目的，此設(shè)計(jì)過程涉及眾多學(xué)科內(nèi)容與技術(shù)，因此需進(jìn)行合理規(guī)劃，以此保證系統(tǒng)運(yùn)行的規(guī)范性，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制的目的，最終保證汽車質(zhì)量，保證汽車行駛的穩(wěn)定性、節(jié)能性以及安全性。

1 汽車制造中電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

汽車制造過程中，包含眾多內(nèi)容，通過人力資源進(jìn)行管理與控制存在一定的難度，降低生產(chǎn)效率，也無法保證產(chǎn)品質(zhì)量，技術(shù)人員設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)，并將其落實(shí)于汽車制造的全過程中，此系統(tǒng)的應(yīng)用具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值，具體如下所示。

1.1 保證生產(chǎn)效率

在電氣控制系統(tǒng)的支持下，可大幅度提升生產(chǎn)效率，可按照要求時(shí)間，甚至提前完成產(chǎn)品生產(chǎn)。汽車制造過程中，存在大量重復(fù)性且機(jī)械性工作，操作人員經(jīng)驗(yàn)豐富，但是受主觀觀念的影響，依然存在產(chǎn)品不符合質(zhì)量要求的情況，完全依靠人力資源進(jìn)行控制，需消耗大量的時(shí)間與精力，通過設(shè)計(jì)并應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)可由機(jī)器人自動(dòng)化開展控制，且部分重復(fù)性工作也可由機(jī)器人完成，實(shí)現(xiàn)了提升生產(chǎn)效率的目的，也降低了工作人員工作量，節(jié)約了近45%的人力資源[1]。此外，通過應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)，可對(duì)汽車制造的全過程進(jìn)行監(jiān)控，并獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，并對(duì)汽車組裝流程與工序進(jìn)行調(diào)整，降低設(shè)備故障概率，年平均故障率可保持在5%以內(nèi)，有效避免停機(jī)維修，實(shí)現(xiàn)提升生產(chǎn)效率、節(jié)約維修養(yǎng)護(hù)成本的目的。

1.2 提升產(chǎn)品質(zhì)量

汽車制造行業(yè)的生產(chǎn)與運(yùn)行，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量以及精準(zhǔn)度提出了更高的要求，因此強(qiáng)化生產(chǎn)操作管理控制尤為重要，此時(shí)可應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)，并將其落實(shí)與生產(chǎn)制造的全過程中。在開展汽車制造的過程中，根據(jù)實(shí)際需求利用電氣控制設(shè)計(jì)機(jī)器人，并利用機(jī)器人開展生產(chǎn)與制造，可保證產(chǎn)品質(zhì)量的精準(zhǔn)度，完全按照要求開展工作，同時(shí)也可自動(dòng)化開展質(zhì)量檢查，進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品失誤率保持在3%的范圍內(nèi)。汽車制造中，焊接、噴漆以及裝配實(shí)際最為重要的環(huán)節(jié)，因此需保證上述工序的可靠性與精準(zhǔn)性，在關(guān)鍵位置增設(shè)檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制的目的，也可保證質(zhì)量的統(tǒng)一性與穩(wěn)定性。

1.3 過程可追溯

汽車制造行業(yè)中，電氣控制系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用與價(jià)值，可對(duì)生產(chǎn)的全過程進(jìn)行監(jiān)督，并對(duì)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行儲(chǔ)存，為后續(xù)工作的開展提供更為全面且可靠的數(shù)據(jù)參數(shù)。在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息的支持下，可追蹤每個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量、規(guī)格、生產(chǎn)流程與裝配，因此電氣控制系統(tǒng)成為最為重要的技術(shù)，并根據(jù)實(shí)際控制管理的需求在整體汽車制造鏈內(nèi)建立可跟蹤性數(shù)據(jù)參數(shù)[2]。在可跟蹤性數(shù)據(jù)參數(shù)的支持下，不僅可追蹤正在生產(chǎn)的產(chǎn)品，同時(shí)也可追蹤已經(jīng)投入使用的零件的歷史生產(chǎn)制造信息，進(jìn)而明確每個(gè)車輛生產(chǎn)細(xì)節(jié)。在電氣控制系統(tǒng)的支持下，提升了質(zhì)量控制的有效性，同時(shí)也提升了追溯能力，為汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)管理提供保障。

1.4 綠色制造與安全制造

汽車制造行業(yè)需應(yīng)用多種材料，部分材料在應(yīng)用的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量污染物，且未完全使用的材料無法被二次利用，最終形成廢棄物，最終對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不良影響。此時(shí)，技術(shù)人員提出設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)，并將其用于材料的控制與管理之中，可有效避免出現(xiàn)材料浪費(fèi)的情況，進(jìn)而降低污染物以及廢棄物的形成，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)制造的目的，降低能源消耗。同時(shí)，在電氣控制系統(tǒng)的支持下，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線存在的違規(guī)行為，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，還可保證操作人員人身財(cái)產(chǎn)安全。

2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在開展汽車制造的過程中，電氣控制系統(tǒng)是其中最為重要的組成部分，也是保證產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。電氣控制系統(tǒng)由傳感器、執(zhí)行器以及控制單元3部分共同組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車制造全過程控制與管理的目的。對(duì)于電氣控制系統(tǒng)來說，其基本原理包含眾多內(nèi)容，如信號(hào)傳輸與處理、反饋控制以及網(wǎng)絡(luò)通信等，隨后以此為基礎(chǔ)開展設(shè)計(jì)工作，保證電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行有效性與質(zhì)量。

2.1 信號(hào)傳輸與處理

此項(xiàng)技術(shù)主要被應(yīng)用于傳感器與執(zhí)行器之中，實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸與處理的目的，并保證全過程的高效性。在傳感器的支持下，可收集汽車制造過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)，包括速度、溫度以及壓力參數(shù)等，隨后數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)[3]。隨后，執(zhí)行器識(shí)別控制單元發(fā)出的指令，并給出相應(yīng)動(dòng)作，對(duì)汽車各部件運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，以此保證始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。最后，在信號(hào)處理技術(shù)的支持下，通過濾波、放大等方式對(duì)信號(hào)傳輸進(jìn)行控制，保證信號(hào)傳輸?shù)木珳?zhǔn)性，并提升系統(tǒng)反應(yīng)速率與穩(wěn)定性。

2.2 反饋控制

在設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)的過程中，還可應(yīng)用反饋控制原理，根據(jù)具體需求建立反饋回路，接著對(duì)汽車制造的全過程進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)參數(shù)進(jìn)行分析，以此為基礎(chǔ)對(duì)車輛狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需初步設(shè)計(jì)目標(biāo)值，包括速度與方向等，并建立控制單元，將其與傳感器進(jìn)行連接，形成傳感器反饋系統(tǒng)，隨后對(duì)反饋信息進(jìn)行分析。根據(jù)反饋信息對(duì)汽車制造流程與控制方法措施進(jìn)行調(diào)整，保證汽車制造始終處于良好地運(yùn)行狀態(tài)。反饋控制設(shè)計(jì)是閉環(huán)控制中的一種，通過此種方式，可進(jìn)一步提升電氣控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)性以及魯棒性，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制的目的，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

在汽車制造電氣控制系統(tǒng)之中，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是最為重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括CAN總線以及LIN總線等內(nèi)容。在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的支持下，為信息傳輸提供了保障，保證可在短時(shí)間內(nèi)完成信息的傳輸與處理，并保證信息的精準(zhǔn)性與可靠性。CAN總線系統(tǒng)與LIN總線系統(tǒng)的應(yīng)用各自的優(yōu)勢(shì)與限制，從綜合性的角度來看，CAN總線系統(tǒng)應(yīng)用更為廣泛，其具有低延遲、高可靠性等優(yōu)勢(shì)，成為汽車制造企業(yè)的首選。同時(shí)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，采用統(tǒng)一化通信協(xié)議，可保證不同模塊之間協(xié)議的便捷性，且提升整個(gè)系統(tǒng)的集成性。

2.4 明確運(yùn)行指標(biāo)

在開展設(shè)計(jì)工作的過程中，設(shè)計(jì)人員除設(shè)計(jì)上述系統(tǒng)外，還需明確運(yùn)行指標(biāo)，為后續(xù)運(yùn)用的穩(wěn)定性提供保障，提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。此時(shí)，設(shè)計(jì)人員可應(yīng)用模型預(yù)測(cè)控制理念，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)測(cè)的目的，以此獲取系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確定最終運(yùn)行指標(biāo)，保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)效率與控制精度，進(jìn)而保證系統(tǒng)公式中處于良好的運(yùn)行狀態(tài)中[3]。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，還可應(yīng)用模糊邏輯控制理論，處理運(yùn)行過程中產(chǎn)生的不確定性以及非線性問題，以此保證整體電氣控制系統(tǒng)的魯棒性。同時(shí)，在完成電氣控制系統(tǒng)之后，還需利用遺傳算法進(jìn)行校驗(yàn)，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，保證運(yùn)行指標(biāo)處于可控范圍內(nèi)，獲取最終解。在開展優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員需對(duì)精準(zhǔn)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證系統(tǒng)可按照發(fā)出的指令精準(zhǔn)執(zhí)行命令；需控制響應(yīng)時(shí)間，為保證控制效率與質(zhì)量，需評(píng)估輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的時(shí)長(zhǎng)，避免延遲現(xiàn)象的發(fā)生；需保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，主要針對(duì)惡劣操作環(huán)境與長(zhǎng)期運(yùn)行環(huán)境下電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性； 需考慮系統(tǒng)運(yùn)行能源消耗情況，在保證滿足運(yùn)行需求的前提下，降低能源消耗，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成本控制的目的。

3 汽車制造中電氣控制系統(tǒng)運(yùn)用分析

電氣控制系統(tǒng)可被應(yīng)用于汽車制造的全過程之中，以此保證產(chǎn)品質(zhì)量滿足運(yùn)行要求，并保證在要求工期內(nèi)完成生產(chǎn)制造。具體應(yīng)用如下所示。

3.1 機(jī)械加工

在開展汽車制造的過程中，可將電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)械加工的任何一個(gè)環(huán)節(jié)之中，如汽車底盤制造加工之中。汽車底盤是汽車的重要組成部分，承擔(dān)汽車重量，其質(zhì)量直接影響汽車質(zhì)量以及后續(xù)使用的安全性與穩(wěn)定性，因此需對(duì)其機(jī)械加工進(jìn)行有效控制與管理。

現(xiàn)階段，時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，汽車底盤的款式與型號(hào)逐年增加，生產(chǎn)與加工也存在一定的差異性，這也在一定程度上提升了管理控制的難度與強(qiáng)度。傳統(tǒng)工作方式無法滿足當(dāng)前汽車底盤制造的需求，存在精準(zhǔn)性低的情況，且需投入大量的時(shí)間資源以及人力資源[4]?；诖?，可應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)對(duì)汽車底盤的機(jī)械加工進(jìn)行管理與控制，并應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，考慮生產(chǎn)制造的需求，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以此保證產(chǎn)品規(guī)格的精準(zhǔn)性。電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用，需與啟動(dòng)控制技術(shù)與光電技術(shù)進(jìn)行有效的融合，結(jié)合具體生產(chǎn)需求，將對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，設(shè)定規(guī)定指標(biāo)與閾值，將各項(xiàng)參數(shù)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，隨后開展材料就位、總量上料以及位置測(cè)定機(jī)械加工操作。在電氣控制系統(tǒng)的支持下，解決了傳統(tǒng)操作存在的問題，同時(shí)也可針對(duì)板料方向進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，此過程具有自動(dòng)化的特點(diǎn)，節(jié)約了一定的時(shí)間資源，也降低了人力資源的支出。此外，通過科學(xué)有效地應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了焊接控制的目的，形成智能焊接環(huán)境，使用機(jī)器人逐漸取代人工作業(yè)模式，此過程中，主要依靠數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，隨后機(jī)器人接收并執(zhí)行明確。此種方式，可從根本上保證產(chǎn)品精準(zhǔn)性，保證處于合理參數(shù)范圍內(nèi)，具體如表1所示，同時(shí)也可降低機(jī)械加工的強(qiáng)度與難度，提升生產(chǎn)效率。

3.2 機(jī)械組裝

汽車零件中，部分零件由多個(gè)部分共同組成，在完成制造之后，需進(jìn)行拼接與組裝，傳統(tǒng)汽車制造的過程中，利用人力資源完成此項(xiàng)工作內(nèi)容。人力方式開展機(jī)械組裝，需投入大量的人力資源，并消耗大量的時(shí)間和精力，也對(duì)管理控制工作的開展帶來了一定的難度，嚴(yán)重影響汽車制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。針對(duì)此情況，技術(shù)人員提出應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)，其不僅實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的，同時(shí)也建立機(jī)械組裝自動(dòng)化系統(tǒng)，以此提升生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，避免人為因素造成的失誤，也可有效避免因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而產(chǎn)生的安全事故[5]。需要注意的一點(diǎn)是，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，需考慮機(jī)械組裝的具體需求以及汽車制造工藝要求，通過系統(tǒng)編程的方式開展后續(xù)操作，并針對(duì)重點(diǎn)環(huán)節(jié)與流程進(jìn)行精準(zhǔn)控制，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，保障操作人員人身財(cái)產(chǎn)安全。

3.3 機(jī)械視覺

電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用也可體現(xiàn)在機(jī)械視覺方面，此項(xiàng)技術(shù)先進(jìn)性更強(qiáng)，可滿足當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行的需求。在電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，融合機(jī)械視覺技術(shù)，可進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，也為推動(dòng)汽車制造行業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。機(jī)械視覺技術(shù)主要被應(yīng)用于測(cè)量之中，隨后在傳感器的支持下，獲取數(shù)據(jù)參數(shù)，并進(jìn)行傳遞與的儲(chǔ)存，為后續(xù)控制工作的開展提供精準(zhǔn)且全面的數(shù)據(jù)參數(shù)，隨后以此為基礎(chǔ)對(duì)控制措施與方法進(jìn)行優(yōu)化與完善。在應(yīng)用視覺技術(shù)的過程中，可結(jié)合應(yīng)用信息化測(cè)量手段，通過此種方式不僅可對(duì)汽車開展全面測(cè)量，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了全過程監(jiān)控的目的，此種方式逐漸取替人工測(cè)量，有效避免人為因素造成的測(cè)量誤差，進(jìn)一步提升測(cè)量效率，并保證數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性。此外，在機(jī)械視覺的支持下，也可針對(duì)生產(chǎn)制造環(huán)境進(jìn)行精準(zhǔn)控制，以此保障產(chǎn)品質(zhì)量，滿足行業(yè)發(fā)展需求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在開展汽車制造的過程中，包含眾多流程與內(nèi)容，為保證滿足當(dāng)前發(fā)展需求，需強(qiáng)化全過程的管理與控制，此時(shí)可應(yīng)用電氣控制系統(tǒng)。在開展電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，需明確運(yùn)行指標(biāo)，隨后開展信號(hào)傳輸與處理、反饋系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)，并結(jié)合應(yīng)用機(jī)械視覺技術(shù)，將整體系統(tǒng)用于機(jī)械加工以及機(jī)械組裝之中，保證生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。

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