□ 卞亞東 □ 王家善 □ 馮志華

蘇州大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院 江蘇蘇州 215006

目前汽車電子控制板的傳統(tǒng)檢測(cè)方法多為手工檢測(cè)和部分人機(jī)檢測(cè)，總體而言，這兩種方法耗時(shí)、效率低，對(duì)于檢驗(yàn)員而言是一件苦不堪言的事，誤判、漏判也是時(shí)常發(fā)生的，且市場(chǎng)上關(guān)于此類產(chǎn)品的全自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備幾乎沒有，這對(duì)于公司企業(yè)來說，成本大大提高。鑒于這些傳統(tǒng)方法的缺陷，汽車電子控制板功能測(cè)試機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。

汽車電子控制板功能測(cè)試機(jī)是針對(duì)滯后的傳統(tǒng)測(cè)試在操作簡(jiǎn)便性上的需求而設(shè)計(jì)的，它采用LabVIEW［1-3］軟件測(cè)試平臺(tái)、GPIB［4-6］采集卡和系統(tǒng)總線、自動(dòng)識(shí)別測(cè)試夾具（協(xié)助控制待測(cè)件的位置），并調(diào)用測(cè)試程序等一系列先進(jìn)技術(shù)，可自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地完成電子控制板的各種功能測(cè)試，且可由工廠的工程人員按照測(cè)試的不同要求更改測(cè)試步驟及參數(shù)，并且所有的測(cè)試結(jié)果都統(tǒng)計(jì)保存在系統(tǒng)文件中，以供日后隨時(shí)調(diào)用和追溯，其功能強(qiáng)大，可對(duì)各種汽車電子控制板進(jìn)行測(cè)試，是通用化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，具有其它通用儀器組合出的功能測(cè)試系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)勢(shì)。

基本測(cè)試原理：汽車電子控制板功能測(cè)試機(jī)通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣板的參數(shù)采集，設(shè)定誤差范圍，與被測(cè)板進(jìn)行比較并判斷是否合格。系統(tǒng)組成：汽車電子控制板功能測(cè)試機(jī)由采集單元、控制單元、測(cè)試軟件、輸出單元等組成，可外接編程電源和負(fù)載及高采樣率接示波器等外設(shè)。

1 汽車電子控制板功能測(cè)試機(jī)的主要結(jié)構(gòu)

汽車電子控制板功能測(cè)試機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)總體部分由中間工作平臺(tái)與若干型材裝配而成，工作臺(tái)上為了固定校驗(yàn)板而設(shè)計(jì)了支架臺(tái)，其加工精度和定位基準(zhǔn)都要達(dá)到一定的要求［7］，如圖1所示。在測(cè)試平臺(tái)開始工作時(shí)，氣缸從下方垂直將待測(cè)板推動(dòng)至氣缸上限位，使待測(cè)板上的焊盤與校驗(yàn)板上的Pin針一一對(duì)應(yīng)接觸，并在此位置靜止一定的時(shí)間，隨后激光掃描儀開始掃描待測(cè)板上的條形碼，并將條形碼的信息反饋給PLC，PLC接收到相關(guān)信息后給上位機(jī)發(fā)出檢測(cè)信號(hào)。上位機(jī)經(jīng)過電子回路檢測(cè)完待測(cè)板后，最終將結(jié)果反饋給操作員，操作員根據(jù)結(jié)果對(duì)待測(cè)板進(jìn)行相應(yīng)的處理，同時(shí)氣缸回到初始位置。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

2 汽車電子控制板功能測(cè)試機(jī)控制系統(tǒng)的輸入與輸出信號(hào)解析

對(duì)于該設(shè)備的控制檢測(cè)系統(tǒng)，現(xiàn)設(shè)計(jì)的主體控制部分采用西門子 PLC S7-300［8］，該 PLC 由 PS307（24V 2A）電源供電，同時(shí)它通過自帶的Profy-bus、RS232等通信接口模塊分別與觸摸屏、上位機(jī)及激光掃描儀相連。PLC起到控制及對(duì)各設(shè)備之間信息互換的作用。以下對(duì)PLC的輸入與輸出信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)的解析。

根據(jù)設(shè)備的工作流程，可以得到輸入端的信號(hào)。輸入端信號(hào)可分為開關(guān)量輸入信號(hào)和通信類輸入信號(hào)。

2.1 開關(guān)量輸入信號(hào)

①啟動(dòng)信號(hào)。操作員按下觸摸屏上的啟動(dòng)按鈕或者設(shè)備上的啟動(dòng)搖桿，設(shè)備開始進(jìn)入工作狀態(tài)。

②氣缸上限位。PLC控制氣缸推動(dòng)待測(cè)板至氣缸上限位，使待測(cè)板上的焊盤和校驗(yàn)板上Pin針接觸。

③氣缸下限位。氣缸回到初始位置時(shí)反饋給PLC的響應(yīng)。

④定位Pin針。位于校驗(yàn)板角落的4根定位Pin針是為了保證待測(cè)板上的所有焊盤都能夠和Pin針完全接觸而設(shè)計(jì)的。

⑤安全光柵。在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，操作員是不可以將身體的任何部位接觸到工作區(qū)域。

⑥急停信號(hào)。在設(shè)備運(yùn)行期間，如遇見突發(fā)緊急事件，操作員需要立即停止設(shè)備。

2.2 通信類輸入信號(hào)

①掃描條形碼。激光掃描儀自動(dòng)掃描待測(cè)板上的條形碼，并將信息反饋給PLC。

②PLC發(fā)給上位機(jī)的檢測(cè)信號(hào)。

2.3 設(shè)備控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)（包括對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)結(jié)

果和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

① 三色指示燈。包括紅、黃、綠三種顏色，分別代表設(shè)備處于故障、空載、運(yùn)行3種狀態(tài)。

②電磁閥的換向。采用的是三位五通中封式電磁閥。可以同時(shí)滿足氣缸的上升、靜止和下降3個(gè)動(dòng)作。采用互鎖電路避免兩線圈同時(shí)通電所造成的設(shè)備損害現(xiàn)象。

③PLC與觸摸屏之間信息的交換。在設(shè)備運(yùn)行過程中，及時(shí)將操作員所需要的信息顯示在觸摸屏上。

根據(jù)以上對(duì)測(cè)試機(jī)控制系統(tǒng)的解析，可以得到該測(cè)試平臺(tái)的電氣原理圖，如圖2所示。

圖2 電氣原理圖

3 汽車電子控制板功能測(cè)試機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)作程序圖

對(duì)汽車電子控制板功能測(cè)試機(jī)控制檢測(cè)系統(tǒng)的輸入與輸出有了詳細(xì)的了解后，可根據(jù)輸入與輸出的關(guān)系得到檢測(cè)系統(tǒng)動(dòng)作程序（圖3）。

圖3 動(dòng)作程序圖

設(shè)備在接收到操作員發(fā)出的啟動(dòng)信號(hào)后，PLC控制電磁閥線圈1通電，使氣缸推動(dòng)待測(cè)電子板上升到氣缸上限位。PLC在此期間一直在檢測(cè)判斷是否到達(dá)氣缸上限位，若響應(yīng)為“1”，表示該動(dòng)作已完成，進(jìn)入下一步，若響應(yīng)為“0”，PLC同時(shí)跟蹤接收由安全光柵和急停按鈕發(fā)出的信號(hào)，一旦出現(xiàn)危急設(shè)備和人身安全的因素發(fā)生，設(shè)備所有動(dòng)作立即停止，并發(fā)出紅色指示燈，等待復(fù)位。這一動(dòng)作在PLC執(zhí)行每一指令時(shí)都必須反復(fù)監(jiān)測(cè)反饋的，記該動(dòng)作為M。檢測(cè)到待測(cè)電子板上的焊盤與Pin針完全接觸后，氣缸停止在該位置一定時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，控制系統(tǒng)要完成兩個(gè)工作：①激光掃描儀自動(dòng)掃描待測(cè)電子板上的條形碼，并將掃描結(jié)果通過RS232接口出輸給PLC；②PLC給上位機(jī)發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，上位機(jī)由此調(diào)動(dòng)與之相應(yīng)匹配的程序，對(duì)待測(cè)電子板電路進(jìn)行檢測(cè)。

如果激光掃描儀在這段時(shí)間內(nèi)沒有將信息反饋給上位機(jī)或者上位機(jī)，本身出了故障，那PLC將在觸摸屏上顯示“掃描超時(shí)”。若上位機(jī)設(shè)備運(yùn)行正常，上位機(jī)通過電子回路對(duì)待測(cè)電子控制板進(jìn)行檢測(cè)，將結(jié)果反饋給PLC，PLC再將結(jié)果反饋給觸摸屏。為了方便操作員以后對(duì)汽車電子控制板的追蹤調(diào)查，上位機(jī)檢測(cè)結(jié)束后，會(huì)自動(dòng)將電子板上的相關(guān)信息保存在上位機(jī)內(nèi)，方便以后進(jìn)一步的追蹤調(diào)查。上位機(jī)保存好相關(guān)信息后，上位機(jī)反饋給PLC一個(gè)檢測(cè)完成信號(hào)，PLC控制電磁閥換向，氣缸回到了初始位置，設(shè)備內(nèi)部的所有動(dòng)作停止。操作員取下并處理已經(jīng)檢測(cè)好的電子板，再進(jìn)行下一塊的檢測(cè)。

4 結(jié)論

（1）從機(jī)械結(jié)構(gòu)角度對(duì)汽車電子控制板功能測(cè)試機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，把非標(biāo)產(chǎn)品逐漸標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。所設(shè)計(jì)設(shè)備不僅適用于汽車電子控制板此類產(chǎn)品，對(duì)其它一切測(cè)試產(chǎn)品都有一定的通用性。

（2）完善了目前市場(chǎng)上使用的控制檢測(cè)系統(tǒng)，新增了激光掃描儀設(shè)備，讓傳統(tǒng)的手工掃描在輸入到系統(tǒng)中這一動(dòng)作融入到控制系統(tǒng)中，更加方便、準(zhǔn)確。對(duì)控制系統(tǒng)中輸入輸出的解析，加深對(duì)系統(tǒng)控制原理的理解，為接下來的協(xié)議編程奠定了基礎(chǔ)。

（3）明細(xì)了系統(tǒng)中各輸入輸出在整個(gè)過程中的動(dòng)作狀態(tài)及各控制單元相互之間的聯(lián)系和反饋。

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