張振巖，胡世廣

（中國汽車技術(shù)研究中心，天津300300）

基于PLC和觸摸屏的ISOFIX連接裝置耐久試驗系統(tǒng)的研制

張振巖，胡世廣

（中國汽車技術(shù)研究中心，天津300300）

以西門子PLC S7-200 Smart為控制器，以威綸MT8071IE觸摸屏為人機界面，采用氣缸為作動通道，進行ISOFIX連接裝置及插接件耐久試驗系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。闡述了設(shè)備臺體的主要機械結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)硬件配置，介紹了控制程序的實現(xiàn)和人機交互界面的開發(fā)。經(jīng)實際使用表明，系統(tǒng)操作使用方便、參數(shù)設(shè)置靈活、自動化程度高和穩(wěn)定性好。

PLC；觸摸屏；氣缸；ISOFIX

ISOFIX是指一種兒童約束系統(tǒng)與車輛連接的系統(tǒng)，它包括車輛上的2個剛性連接點，兒童約束系統(tǒng)上的2個相適應(yīng)的剛性連接裝置。ISOFIX連接裝置指從ISOFIX兒童約束系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中伸出，與ISOFIX的車輛下部固定點配合使用的連接裝置?！稒C動車兒童成員用約束系統(tǒng)》（GB 27887—2011）中規(guī)定，ISOFIX連接裝置和插接件指示應(yīng)具有耐久性，并在規(guī)定的動態(tài)碰撞試驗前經(jīng)受正常使用條件下的2 000±5次的開閉循環(huán)試驗。因此，ISOFIX連接裝置耐久試驗系統(tǒng)的開發(fā)具有很大的必要性和重要意義。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

試驗臺由鋁合金框架、通道固定安裝支架、1個鎖銷插拔通道、2個解鎖通道、傳感器測量系統(tǒng)及電控系統(tǒng)組成，外觀如圖1所示。鋁合金框架內(nèi)部安裝電控系統(tǒng)，框架上部平板可安裝3個試驗通道及各種規(guī)格試件。鎖銷插拔通道角度和每個解鎖通道角度可通過手動進行任意位置調(diào)節(jié)。3個通道中的鎖銷插拔通道可以與任意解鎖通道組合或與2個解鎖通道同時組合工作，可以完成單獨對“ISOFIX連接裝置”零部件進行試驗，也能完成對整體帶有ISOFIX連接裝置的兒童約束系統(tǒng)進行試驗。電控系統(tǒng)采用西門子PLC S7-200Smart，包含12個開關(guān)量輸入和12個開關(guān)量輸入點。開關(guān)量輸入主要用于手動/自動開關(guān)、急停、氣壓開關(guān)及各個氣缸行程開關(guān)的檢測，開關(guān)量輸出主要用于蜂鳴器和氣缸的伸出縮回控制。觸摸屏選用威綸MT8071IE觸摸屏，7寸彩屏，通過以太網(wǎng)與PLC進行通訊。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 PLC程序設(shè)計

PLC控制程序采用與控制器S7-200 Smart配套的西門子標準編程工具STEP 7-Micro/WIN SMART V1.0進行控制系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置、程序的編制、調(diào)試和文檔的處理，總體控制流程如圖2所示。

圖1系統(tǒng)外觀圖

圖2 系統(tǒng)控制流程圖

程序是用梯形圖編寫，程序編譯正確后通過以太網(wǎng)下載到PLC中。系統(tǒng)上電初始化后，當手動/自動開關(guān)處于手動檔位時，可進入手動調(diào)試界面對各個氣缸進行動作控制、蜂鳴器控制和各開關(guān)狀態(tài)檢測。當處于自動檔位時，進行參數(shù)設(shè)置后啟動試驗，動作1為插接件鎖止，動作2為連接裝置插入，動作3為插接件解鎖，動作4為連接裝置拔出，四個動作依次按照設(shè)定頻率循環(huán)進行，試驗次數(shù)達到設(shè)定次數(shù)時自動結(jié)束試驗，否則進行下一循環(huán)。試驗過程中出現(xiàn)動作延時等異常情況時系統(tǒng)自動停機報警，并顯示故障原因及解決措施。

威綸MT8071IE觸摸屏的軟件設(shè)計采用EasyBuilder Pro組態(tài)軟件，組態(tài)包括創(chuàng)建畫面和設(shè)定變量，并將它們與PLC連接。畫面的設(shè)計主要包括輸入/輸出區(qū)域組態(tài)、指示燈組態(tài)、功能鍵組態(tài)及文本顯示等格式，具體的畫面設(shè)計要根據(jù)ISOFIX連接裝置耐久試驗系統(tǒng)的控制要求設(shè)計。設(shè)定變量就是把觸摸屏的功能鍵與PLC的相應(yīng)I/O端口及存儲單元之間建立聯(lián)系，實現(xiàn)觸摸屏對PLC參數(shù)的輸入、PLC當前值及報警系統(tǒng)向觸摸屏的輸出。觸摸屏的畫面由主頁面、參數(shù)設(shè)置頁面和手動調(diào)試頁面組成。系統(tǒng)開機初始化后首先進入主界面，如圖3所示。

2.2 觸摸屏組態(tài)

圖3 觸摸屏主界面

主頁面包含試驗計數(shù)、信號狀態(tài)、報警信息、用戶權(quán)限及按鈕部分。選擇自動控制模式啟動試驗后，試驗計數(shù)部分顯示當前試驗循環(huán)次數(shù)和實時試驗頻率。信號狀態(tài)部分顯示系統(tǒng)當前狀態(tài)和各個氣缸位置狀態(tài)。當系統(tǒng)出現(xiàn)動作延時等故障時，報警信息部分顯示故障原因。用戶權(quán)限選擇級別“1”時，能夠進行參數(shù)設(shè)置，其他級別權(quán)限只能進行除參數(shù)設(shè)置外其他操作。試驗過程中點擊“停止”設(shè)備停止動作；當出現(xiàn)報警時點擊“報警清除”取消報警提示；點擊“參數(shù)設(shè)置”進入?yún)?shù)設(shè)置界面，可進行試驗循環(huán)次數(shù)、試驗頻率、ISOFIX連接裝置解鎖方式及各個氣缸是否進行工作設(shè)置；點擊“手動調(diào)試”進入手動調(diào)試界面，可手動控制各個氣缸的動作，測試手動/自動撥動開關(guān)和蜂鳴器工作狀態(tài)。

3 結(jié)論

本文針對ISOFIX連接裝置耐久試驗系統(tǒng)進行了分析與設(shè)計，系統(tǒng)滿足標準中規(guī)定的測試方法和要求，系統(tǒng)安裝操作方便、實時監(jiān)控、良好的人機交互等功能，具有很好的實際應(yīng)用性。實際運行表明，該系統(tǒng)可靠性高、穩(wěn)定性好，很好地滿足了ISOFIX連接裝置耐久試驗測試需求。

［1］廖常初.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，2002.

［2］王建，徐洪亮.觸摸屏實用技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1999.

〔編輯：張思楠〕

U467.14

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.046

2095－6835（2017）16－0046－02