基于PLC和触摸屏的ISOFIX连接装置耐久试验系统的研制

2017-09-03张振岩胡世广

科技与创新 2017年16期

关键词：参数设置组态触摸屏

张振岩，胡世广

（中国汽车技术研究中心，天津300300）

基于PLC和触摸屏的ISOFIX连接装置耐久试验系统的研制

张振岩，胡世广

（中国汽车技术研究中心，天津300300）

以西门子PLC S7-200 Smart为控制器，以威纶MT8071IE触摸屏为人机界面，采用气缸为作动通道，进行ISOFIX连接装置及插接件耐久试验系统的设计与开发。阐述了设备台体的主要机械结构和系统硬件配置，介绍了控制程序的实现和人机交互界面的开发。经实际使用表明，系统操作使用方便、参数设置灵活、自动化程度高和稳定性好。

PLC；触摸屏；气缸；ISOFIX

ISOFIX是指一种儿童约束系统与车辆连接的系统，它包括车辆上的2个刚性连接点，儿童约束系统上的2个相适应的刚性连接装置。ISOFIX连接装置指从ISOFIX儿童约束系统结构中伸出，与ISOFIX的车辆下部固定点配合使用的连接装置。《机动车儿童成员用约束系统》（GB 27887—2011）中规定，ISOFIX连接装置和插接件指示应具有耐久性，并在规定的动态碰撞试验前经受正常使用条件下的2 000±5次的开闭循环试验。因此，ISOFIX连接装置耐久试验系统的开发具有很大的必要性和重要意义。

1 系统结构组成

试验台由铝合金框架、通道固定安装支架、1个锁销插拔通道、2个解锁通道、传感器测量系统及电控系统组成，外观如图1所示。铝合金框架内部安装电控系统，框架上部平板可安装3个试验通道及各种规格试件。锁销插拔通道角度和每个解锁通道角度可通过手动进行任意位置调节。3个通道中的锁销插拔通道可以与任意解锁通道组合或与2个解锁通道同时组合工作，可以完成单独对“ISOFIX连接装置”零部件进行试验，也能完成对整体带有ISOFIX连接装置的儿童约束系统进行试验。电控系统采用西门子PLC S7-200Smart，包含12个开关量输入和12个开关量输入点。开关量输入主要用于手动/自动开关、急停、气压开关及各个气缸行程开关的检测，开关量输出主要用于蜂鸣器和气缸的伸出缩回控制。触摸屏选用威纶MT8071IE触摸屏，7寸彩屏，通过以太网与PLC进行通讯。

2 系统软件设计

2.1 PLC程序设计

PLC控制程序采用与控制器S7-200 Smart配套的西门子标准编程工具STEP 7-Micro/WIN SMART V1.0进行控制系统参数的设置、程序的编制、调试和文档的处理，总体控制流程如图2所示。

图1系统外观图

图2 系统控制流程图

程序是用梯形图编写，程序编译正确后通过以太网下载到PLC中。系统上电初始化后，当手动/自动开关处于手动档位时，可进入手动调试界面对各个气缸进行动作控制、蜂鸣器控制和各开关状态检测。当处于自动档位时，进行参数设置后启动试验，动作1为插接件锁止，动作2为连接装置插入，动作3为插接件解锁，动作4为连接装置拔出，四个动作依次按照设定频率循环进行，试验次数达到设定次数时自动结束试验，否则进行下一循环。试验过程中出现动作延时等异常情况时系统自动停机报警，并显示故障原因及解决措施。

威纶MT8071IE触摸屏的软件设计采用EasyBuilder Pro组态软件，组态包括创建画面和设定变量，并将它们与PLC连接。画面的设计主要包括输入/输出区域组态、指示灯组态、功能键组态及文本显示等格式，具体的画面设计要根据ISOFIX连接装置耐久试验系统的控制要求设计。设定变量就是把触摸屏的功能键与PLC的相应I/O端口及存储单元之间建立联系，实现触摸屏对PLC参数的输入、PLC当前值及报警系统向触摸屏的输出。触摸屏的画面由主页面、参数设置页面和手动调试页面组成。系统开机初始化后首先进入主界面，如图3所示。

2.2 触摸屏组态

图3 触摸屏主界面

主页面包含试验计数、信号状态、报警信息、用户权限及按钮部分。选择自动控制模式启动试验后，试验计数部分显示当前试验循环次数和实时试验频率。信号状态部分显示系统当前状态和各个气缸位置状态。当系统出现动作延时等故障时，报警信息部分显示故障原因。用户权限选择级别“1”时，能够进行参数设置，其他级别权限只能进行除参数设置外其他操作。试验过程中点击“停止”设备停止动作；当出现报警时点击“报警清除”取消报警提示；点击“参数设置”进入参数设置界面，可进行试验循环次数、试验频率、ISOFIX连接装置解锁方式及各个气缸是否进行工作设置；点击“手动调试”进入手动调试界面，可手动控制各个气缸的动作，测试手动/自动拨动开关和蜂鸣器工作状态。