胡光凱

摘 要：本文探討了PLC在汽車廠總裝車間檢測線四輪定位中的應(yīng)用。重點描述了四輪定位控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計部分， 并說明了硬件系統(tǒng)配置方法、PLC控制方法、各個站點通信架構(gòu)以及設(shè)備程序控制流程圖等， 展示了當今最新的控制理念，給工廠生產(chǎn)帶來的便捷和效益。

關(guān)鍵詞：PLC；四輪定位；工業(yè)以太網(wǎng)；Device net

PLC即可編程邏輯控制器，由于應(yīng)用靈活，簡單，可靠性強，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)崛起，PLC的應(yīng)用更是為汽車制造業(yè)高效生產(chǎn)和智能化提升提供了廣闊的前景。

本文主要介紹汽車廠車輛四輪定位系統(tǒng)中，PLC如何控制各個部分功能塊，完成對車輛輪胎和大燈的檢測。

1 四輪定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

四輪定位系統(tǒng)主要入口掃描站，主機控制柜，軸距驅(qū)動單元，浮動平臺，滑動平臺，對中機構(gòu)，防撞柱，激光頭系統(tǒng)以及方向盤測試裝置和操作臺.

1）入口掃描站。入口掃描站由二維條碼掃描槍，按鍵操作器和三色塔燈組成。掃描槍用于掃描車輛信息，通過串口RS232與監(jiān)控主機通信，便于主機選擇不同檢測程序；按鍵操作器用于人工輸入信息使用；塔燈用于顯示設(shè)備運行狀態(tài)，PLC通過Device net網(wǎng)絡(luò)控制燈不同狀態(tài)，包括報警，正常，運行三種狀態(tài)。

2）主機控制柜。本設(shè)備PLC控制系統(tǒng)包含一臺AB PLC 1756-L32E可編程控制器，一個Device Net 模塊，2個16點輸入輸出模塊，一個AB PANELVIEW 600 Plus觸摸屏HMI和2臺研華工控機。其中PLC用于控制整個設(shè)備各個單元的運轉(zhuǎn)和與主機信號交接。兩臺主機其中一臺用于收集激光頭測量數(shù)據(jù)并通過以太網(wǎng)傳送給另一臺主機，該主機用于數(shù)據(jù)計算，數(shù)據(jù)上傳，參數(shù)設(shè)置，界面顯示等。

3）軸距驅(qū)動單元。本設(shè)備從中間到尾部是可滑動包括左右兩側(cè)后面兩個激光頭系統(tǒng)，可適用于不同軸距車輛測量數(shù)據(jù)，該滑動部分通過左右兩個電機帶動絲杠來實現(xiàn)的。PLC從主機收到的車型信息，通過輸出信號給兩個AB PowerFlex40變頻器來控制電機正反轉(zhuǎn)運行，當兩側(cè)光柵尺距離測得數(shù)值滿足設(shè)定要求停止，光柵尺前后兩端各有個行程開關(guān)，用于設(shè)置行程最小和最大限位，防止超行程造成設(shè)備故障。

4）浮動平臺。本平臺一共四個，每個平臺由滾筒組，定位銷，剎車機構(gòu)，鎖緊機構(gòu)和浮動框架構(gòu)成。每個滾筒組其中一個滾筒內(nèi)置電機，另一個為隨動滾筒，用于車輛輪胎轉(zhuǎn)動使用，PLC 通過遠程I/O模塊輸出控制驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)；定位銷，位于浮動盤下，前后各一個，可選擇性定位浮動盤，當測量前束角和外傾角時，前定位銷升起，在測量主銷和轉(zhuǎn)角時，前定位銷子下落；剎車機構(gòu)，由兩個位于滾筒底部的小氣缸帶動剎車塊完成對滾筒的制動；鎖緊機構(gòu)，是由一個氣缸帶動機械構(gòu)造鎖緊整個浮動平臺，氣缸伸出鎖緊機構(gòu)張開，鎖定浮動平臺，氣缸縮回，鎖緊機構(gòu)合上，浮動平臺解鎖。

5）滑動平臺。該平臺左右各兩個，前面的叫前滑動平臺，后面的叫中間滑動平臺，伸出時，用于車輛進入駛出使用，縮回時，用于車輛調(diào)整使用，并在每個平臺上的阻擋輥，用于防止車輛測試時車輛駛出，其中前滑動平臺是在方向盤水平儀放在原位后，才伸出回位；所有平臺動作是由四個氣缸驅(qū)動完成，每個氣缸上都有調(diào)速閥用于調(diào)節(jié)伸出縮回速度，到位信號也是開關(guān)信號通過遠程I/O模塊反饋給PLC。

6）對中機構(gòu)。該機構(gòu)一共四個，左右各兩個，主要是車輛測試時，伸出對中機構(gòu)頂在四個輪胎外側(cè)面，使得車輛中心線能夠保證在設(shè)備中心線上，這樣測試的數(shù)據(jù)更加精確。每個對中機構(gòu)由滾輪，對中桿，氣缸以及鋼絲繩機構(gòu)組成，氣缸的速度可通過調(diào)速閥控制，壓力是通過閥島上的電磁閥側(cè)面的調(diào)壓旋鈕進行調(diào)節(jié)。

7）防撞柱。該機構(gòu)由氣缸，圓柱鋼筒和警示燈組成，氣缸帶動鋼筒升降通過PLC控制閥島輸出完成，在鋼筒上方有柱形的警示燈，當升起時，PLC控制I/O輸出燈閃爍，提示操作人員車輛正在測試，小心防撞柱升起。

8）激光頭系統(tǒng)。該系統(tǒng)共有四部分，分左前，右前，左后，右后，每部分共有三個激光頭，分別固定在激光頭支架的上部和左右兩部，左右兩側(cè)6個激光頭串聯(lián)在一起經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換盒再與數(shù)據(jù)采集主機的激光頭數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換板相接；每個激光頭又分激光發(fā)射端和攝像頭接收端，工作時發(fā)射激光束照射輪胎表面，攝像頭根據(jù)設(shè)定區(qū)域采集激光數(shù)據(jù)；每部分激光頭機構(gòu)下方各有一個檢測開關(guān)，用于檢測車輪是否有占位，通過遠程I/O模塊反饋給PLC。

9）方向盤水平儀和操作臺。方向盤水平儀主要是車輛測試確保方向盤在零度位置，水平儀內(nèi)置了一個角度傳感器，將角度通過電壓信號給水平儀控制器，由該控制轉(zhuǎn)換成RS232通信給監(jiān)控主機；操作臺上有測試按鈕，終止按鈕，急停按鈕等，所有信號包含水平儀原位開關(guān)都通過遠程Device net總線模塊反饋給PLC。

2 四輪定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

本系統(tǒng)上層網(wǎng)絡(luò)使用的是工業(yè)以太網(wǎng)，用于PLC，觸摸屏HMI和工廠上位機進行數(shù)據(jù)交換；PLC與監(jiān)控主機之間通信也是采用以太網(wǎng)；PLC與其它分站是基于Device Net現(xiàn)場總線的工業(yè)過程控制局域網(wǎng)，主要模塊有遠程I/O模塊，現(xiàn)場總線模塊，閥島等。

網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)如圖1所示。

3 四輪定位PLC程序結(jié)構(gòu)設(shè)計

四輪定位有三種工作模式：手動、自動和標定。在手動模式下，維修人員可進行手動操作浮動盤鎖緊和松開，軸距手動調(diào)節(jié)，滑動平臺前進和后退，防撞柱升降，對中機構(gòu)伸出和縮回，故障處理等動作；在自動狀態(tài)下檢測各個分系統(tǒng)的狀態(tài)正常后，系統(tǒng)開始自動運行；標定模式是用于對四輪定位激光頭進行標定使用。 四輪定位程序，主要分為設(shè)備PLC與主機間程序，用于PLC與主機間信號交互；設(shè)備控制程序，用于設(shè)備工作模式，輸入輸出點映射以及防撞柱，浮動盤，軸距，對中機構(gòu)，滑動平臺，水平儀等功能和報警控制；觸摸屏HMI程序用于顯示報警信息，設(shè)備手自動操作，I/O狀態(tài)顯示，Device net網(wǎng)絡(luò)各站點狀態(tài)顯示等；工廠主機程序，用于設(shè)備信息發(fā)送給車間設(shè)備狀態(tài)顯示板，顯示設(shè)備報警信息，便于維修人員處理故障。

4 結(jié)束語

本四輪定位系統(tǒng)采用了PLC來控制外圍設(shè)備，并采用了Device net網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案，節(jié)約了設(shè)備設(shè)計成本和時間，還提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。而隨著計算速度，功能種類，兼容性越來越強，相信會在自動化發(fā)展中占有極其重要的作用。

參考文獻

[1]Device Net配置和 操作手冊 AB

[2]Logix5000 PLC手冊 AB

[3]四輪定位使用手冊 北京寶克

[4]四輪定位操作手冊 FORI