一种基于PLC控制VIN标签压印打刻机的设计

朱庆森

摘要：。VIN标签是“汽车的身份证号”，由制造厂家按特定的规则为每台车编制并刻印在VIN标签上，安装在车体“非经破坏性操作不能被完整取下”的部位。目前VIN标签刻印有气动打标、刻盘压印、激光刻印等技术。由于每台车的VIN是唯一的，通常需要PC将相关刻印内容，参数传送给打刻机，由打刻机完成刻印。为了方便实现PC与打刻机的通信，通常打刻机由单片机控制。但单片机在抗干扰、实时监控、故障排查等方面都不能满足现场生产的需求。本文介绍的是一种基于PLC控制的压印式打刻机的设计方案。

关键词：汽车制造;PLC控制;PC与PLC通信技术

一、导言

VIN码是英文（Vehicle Identification Number）的缩写，译为车辆识别代码，又称车辆识别码，车辆识别代码，车辆识别号，车辆识别代号，VIN码是表明车辆身份的代码。VIN码由17位字符（包括英文字母和数字）组成，是制造厂为了识别而给一辆车指定的一组字码。该号码的生成有着特定的规则，对应于每一辆车，并能保证五十年内在全世界范围内不重复出现。是"汽车身份证"。车辆识别代号中含有车辆的制造厂家、生产年代、车型、车身型式等信息。

由于VIN标签是法规要求的项目，VIN刻印设备要求可靠性高、出错率低。过往采用单片机控制的打刻机其控制系统抗干扰性能差、不具备实时监控功能、出现故障后无法实时跟踪程序运行状态，故障排查困难导致其无法满足现场生产的需求。

二. 控制方案及主体机构设计

考虑到成本，计划采用市场上成熟的技术作为本设计的控制系统的平台，通过对比分析PLC+伺服控制系统比常见的单片机+步进电机的方案具有明显的优势：

a.主体方案如下：

1、X-Y双平台由伺服电机分别驱动，用于控制刻印字符的定位;

2、Z轴由交流异步电机驱动，经离合器控制凸轮把X-Y平台顶起，用于字符压印;

3、打刻盘由伺服电机驱动，通过伺服电机精准控制转盘角度，确保打刻盘上的字符正对着平台上的VIN标签;

4、VIN标签送料由气缸驱动，通过机械限位确保每次送料位置的一致性;

5、控制系统采用三菱Q系列PLC+QP系列伺服模块，PLC与PC通信采用三菱串口通信协议进行数据交换;

b.控制程序设计：

根据現场使用的要求及习惯，设计以下的程序流程：

1.车型参数规格录入，设定每种车型的VIN规则及位置参数等;

2.作业者启动并登陆软件

3.手动扫描VIN号到PC，PC根据VIN查询参数表，确定车型及对应参数;并把相关信息按约定的格式通过串口传输到PLC;

4.PLC根据传来的完整信息，把VIN的每个字符刻印到标签上的约定位置;

5.设备回原位等待下一台车的数据;

c.人机界面设计

界面分四个区域：

1.输入区，显示扫描输入车号信息及待打刻信息;

2.伺服轴状态显示及手动控制区

3.打刻机启动/自动运行控制区

4.信息提示区，显示当前状态，下一步操作要求，异常信息等;

d.PLC程序设计

PLC程序包括5大功能块

1.X-Y平台根据参数进行运行，精确定位;

2.打刻盘伺服轴根据参数转到指定角度，把设定的字符转到指定位置;

3.控制离合器闭合，凸轮带动X-Y平台接近打刻盘，用于打刻字符;

4.手动控制功能，配合人机界面把常用的手动调整功能进行编写;

5.信息提示功能，提示作业顺序、要求，显示出错信息、运行结果等;

三.总结：

按上述设计制造出来的设备，年度在开动率达到99.99%以上，错误率为0，满足现场稳定生产的需求。

通过三菱的通讯协议实行PC与PLC的数据通讯，大大的扩大了设备的扩展能力，后续该设备导入的视觉识别检查外伤模块，也很好的实行，多种功能模块相互配合满足现场的使用要求。

参考文献

[1] 周丽芳.三菱PLC从入门到精通.人民邮电出版社.2018-09-01

[2] 陈强. Visual Basic 从入门到精通.人民邮电出版社.2016-09-01

[3] 成大先.机械设计手册.化学工业出版社.2016-04-01