浅谈PLC在四轮定位中的应用

胡光凯

摘 要：本文探讨了PLC在汽车厂总装车间检测线四轮定位中的应用。重点描述了四轮定位控制系统软硬件设计部分， 并说明了硬件系统配置方法、PLC控制方法、各个站点通信架构以及设备程序控制流程图等， 展示了当今最新的控制理念，给工厂生产带来的便捷和效益。

关键词：PLC；四轮定位；工业以太网；Device net

PLC即可编程逻辑控制器，由于应用灵活，简单，可靠性强，在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。随着国内汽车产业崛起，PLC的应用更是为汽车制造业高效生产和智能化提升提供了广阔的前景。

本文主要介绍汽车厂车辆四轮定位系统中，PLC如何控制各个部分功能块，完成对车辆轮胎和大灯的检测。

1 四轮定位系统的结构

四轮定位系统主要入口扫描站，主机控制柜，轴距驱动单元，浮动平台，滑动平台，对中机构，防撞柱，激光头系统以及方向盘测试装置和操作台.

1）入口扫描站。入口扫描站由二维条码扫描枪，按键操作器和三色塔灯组成。扫描枪用于扫描车辆信息，通过串口RS232与监控主机通信，便于主机选择不同检测程序；按键操作器用于人工输入信息使用；塔灯用于显示设备运行状态，PLC通过Device net网络控制灯不同状态，包括报警，正常，运行三种状态。

2）主机控制柜。本设备PLC控制系统包含一台AB PLC 1756-L32E可编程控制器，一个Device Net 模块，2个16点输入输出模块，一个AB PANELVIEW 600 Plus触摸屏HMI和2台研华工控机。其中PLC用于控制整个设备各个单元的运转和与主机信号交接。两台主机其中一台用于收集激光头测量数据并通过以太网传送给另一台主机，该主机用于数据计算，数据上传，参数设置，界面显示等。

3）轴距驱动单元。本设备从中间到尾部是可滑动包括左右两侧后面两个激光头系统，可适用于不同轴距车辆测量数据，该滑动部分通过左右两个电机带动丝杠来实现的。PLC从主机收到的车型信息，通过输出信号给两个AB PowerFlex40变频器来控制电机正反转运行，当两侧光栅尺距离测得数值满足设定要求停止，光栅尺前后两端各有个行程开关，用于设置行程最小和最大限位，防止超行程造成设备故障。

4）浮动平台。本平台一共四个，每个平台由滚筒组，定位销，刹车机构，锁紧机构和浮动框架构成。每个滚筒组其中一个滚筒内置电机，另一个为随动滚筒，用于车辆轮胎转动使用，PLC 通过远程I/O模块输出控制驱动电机正反转；定位销，位于浮动盘下，前后各一个，可选择性定位浮动盘，当测量前束角和外倾角时，前定位销升起，在测量主销和转角时，前定位销子下落；刹车机构，由两个位于滚筒底部的小气缸带动刹车块完成对滚筒的制动；锁紧机构，是由一个气缸带动机械构造锁紧整个浮动平台，气缸伸出锁紧机构张开，锁定浮动平台，气缸缩回，锁紧机构合上，浮动平台解锁。

5）滑动平台。该平台左右各两个，前面的叫前滑动平台，后面的叫中间滑动平台，伸出时，用于车辆进入驶出使用，缩回时，用于车辆调整使用，并在每个平台上的阻挡辊，用于防止车辆测试时车辆驶出，其中前滑动平台是在方向盘水平仪放在原位后，才伸出回位；所有平台动作是由四个气缸驱动完成，每个气缸上都有调速阀用于调节伸出缩回速度，到位信号也是开关信号通过远程I/O模块反馈给PLC。

6）对中机构。该机构一共四个，左右各两个，主要是车辆测试时，伸出对中机构顶在四个轮胎外侧面，使得车辆中心线能够保证在设备中心线上，这样测试的数据更加精确。每个对中机构由滚轮，对中杆，气缸以及钢丝绳机构组成，气缸的速度可通过调速阀控制，压力是通过阀岛上的电磁阀侧面的调压旋钮进行调节。

7）防撞柱。该机构由气缸，圆柱钢筒和警示灯组成，气缸带动钢筒升降通过PLC控制阀岛输出完成，在钢筒上方有柱形的警示灯，当升起时，PLC控制I/O输出灯闪烁，提示操作人员车辆正在测试，小心防撞柱升起。

8）激光头系统。该系统共有四部分，分左前，右前，左后，右后，每部分共有三個激光头，分别固定在激光头支架的上部和左右两部，左右两侧6个激光头串联在一起经过数据转换盒再与数据采集主机的激光头数据转换板相接；每个激光头又分激光发射端和摄像头接收端，工作时发射激光束照射轮胎表面，摄像头根据设定区域采集激光数据；每部分激光头机构下方各有一个检测开关，用于检测车轮是否有占位，通过远程I/O模块反馈给PLC。

9）方向盘水平仪和操作台。方向盘水平仪主要是车辆测试确保方向盘在零度位置，水平仪内置了一个角度传感器，将角度通过电压信号给水平仪控制器，由该控制转换成RS232通信给监控主机；操作台上有测试按钮，终止按钮，急停按钮等，所有信号包含水平仪原位开关都通过远程Device net总线模块反馈给PLC。

2 四轮定位系统网络架构

本系统上层网络使用的是工业以太网，用于PLC，触摸屏HMI和工厂上位机进行数据交换；PLC与监控主机之间通信也是采用以太网；PLC与其它分站是基于Device Net现场总线的工业过程控制局域网，主要模块有远程I/O模块，现场总线模块，阀岛等。

网络通信架构如图1所示。

3 四轮定位PLC程序结构设计

四轮定位有三种工作模式：手动、自动和标定。在手动模式下，维修人员可进行手动操作浮动盘锁紧和松开，轴距手动调节，滑动平台前进和后退，防撞柱升降，对中机构伸出和缩回，故障处理等动作；在自动状态下检测各个分系统的状态正常后，系统开始自动运行；标定模式是用于对四轮定位激光头进行标定使用。 四轮定位程序，主要分为设备PLC与主机间程序，用于PLC与主机间信号交互；设备控制程序，用于设备工作模式，输入输出点映射以及防撞柱，浮动盘，轴距，对中机构，滑动平台，水平仪等功能和报警控制；触摸屏HMI程序用于显示报警信息，设备手自动操作，I/O状态显示，Device net网络各站点状态显示等；工厂主机程序，用于设备信息发送给车间设备状态显示板，显示设备报警信息，便于维修人员处理故障。

4 结束语

本四轮定位系统采用了PLC来控制外围设备，并采用了Device net网络设计方案，节约了设备设计成本和时间，还提高了设备的稳定性。而随着计算速度，功能种类，兼容性越来越强，相信会在自动化发展中占有极其重要的作用。

参考文献

[1]Device Net配置和 操作手册 AB

[2]Logix5000 PLC手册 AB

[3]四轮定位使用手册 北京宝克

[4]四轮定位操作手册 FORI