汽车领域中的电气自动化系统应用研究

赵睿

摘 要：电气自动化系统的发展经历了继电器控制、电子计算机控制、顺序控制器、PLC、CIMS、DCS、纵向控制技术等。随着自动化技术的不断提升，系统的集成化程度越来越高，这为其在汽车产品设计制造及生产管理自动化与智能化的发展奠定了基础。电气自动化系统在汽车领域中的应用使得汽车系统的安全性、可靠性、稳定性更高，同时还对故障诊断及分析提供了可能。基于其在汽车领域中广阔的应用前景，本文来探讨自动自动化系统及在汽车领域中应用情况。旨在为汽车智能化设计及超前配置推广提供一些参考。

关键词：汽车领域 电气自动化系统 线路集成 PLC系统 机器视觉技术

1 引言

在智能化时代，工业制造开启了新一轮的技术革新，真正的进入了工业制造4.0时代。汽车行业作为制造业的领军行业，必然要要走在智能化技术革新的前列。在汽车领域，这种智能化水平不仅体现在生产线的自动化，还体现在产品及其管理的智能化。汽车设计制造行业作为一个高技术密集性产业，包含了复杂的技术及工艺。传统的汽车制造企业通过产量参与市场竞争，而现代汽车制造业必须通过技术革新参与市场竞争。自动化系统的应用代表着汽车企业在行业内的发展水平。研究汽车领域中电气自动化系统的应用对于企业改善汽车系统性能，提高其在智能化时代的市场竞争优势有着重要的意义。

2 电气自动化系统

电气自动化的发展起源于上世纪五十年代的电气设备。上世纪七十年代，通讯技术的发展促进了电气自动化设备的发展，同时也给电气自动化集成技术信息共享奠定了基础。随着网络控制技术的发展，电气自动化的接口连接方式更加多元化，电气控制线路的集成化程度也越来越高。在电气控制技术上，逐漸的引入了可编程控制器，使得自动化系统从控制一些简单的操作箱分家复杂的系统处理过度。这个阶段，电气自动化系统中应用了高度集成的微处理器作为系统的主控制器，形成了以软件为主的控制系统，及PLC控制系统、现场总线控制系统等。此时，电气自动化系统已经形成了产品设计与制造、生产管理智能化的完整体系[1]。

汽车电气自动化顾名思义就是将电气自动化系统应用到汽车设计制造与生产管理中。通过线路集成设计强化汽车控制系统对子系统的智能化控制，在汽车制造生产的过程中，因为电气自动化系统的应用，使得零部件的生产的精准性更高。同时，电气自动化系统在汽车生产线上的应用，还提高了多元化零部件个性化生产的效率，可编程控制器对汽车设计与制造过程中元件及系统的优化提供了良好的条件。通过总系统编程，就可以实现对设计模块的调整，从而提高汽车设计的效率。

3 汽车领域中电气自动化系统的应用情况

3.1 机器人视觉系统

机器人视觉系统就像是严谨，它能够通过扫描物体获得立体信息，再根据系统的算法对位置进行精准定位，从而监控自动化系统的生产。它在汽车领域的应用非常广泛。主要应用包括以下几方面：（1）汽车总装及零部件质量检测。（2）安全带滚轮检测。（3）车锁组装检测。（4）汽车控制版面检测。（5）线束保险丝盒检测。（6）汽车仪表盘检测。（7）发动机检测。机器人视觉系统虽然是独立的系统，但在汽车制造生产的过程中，它需要与机器人系统连接，才能控制并监督自动化机器人完成灵活的运动操作。在汽车焊接中，机器人激光焊接技术在系统指示下完成各部件的连接与焊接，焊接过程中视觉系统会根据系统提供的数模相对照自动调整尺寸和位置，并在完成焊接后根据存储在控制器中的数模照完成焊接质量的检测。当前的机器人视觉系统不仅能够完成对精度尺寸的测量，智能传感器的增加使得机器人视觉系统具有了对环境的感知能力，能够通过环境的变化向系统发出请求，从而调整光源及角度，来确保检测结果的高度精准性[2]。

3.2 集成系统

汽车控制系统是由众多的子系统组成，子系统之间通过通信建立关联，从而实现系统之间的综合调控。这对汽车控制系统一体化设计提出了更高的要求。集成化系统在汽车设计与制造中的应用为各个子系统之间的整合提供了技术基础。对汽车控制系统的线路采用集成设计，对自动化生产过程实施集成化管理，应用集成系统对电气产品自动化生产的参数进行调整和修改，从而实现对汽车电子产品统一的质量优化。这种生产方式能够提高产品生产的标准化和规范化，改善汽车系统运行中电气产品的性能，确保汽车各个系统运行的可靠性。

3.3 现场总线控制系统

汽车组装及涂装生产的过程中，对于生产流程和工序的要求极高。现场总线控制系统通过可编程设计将汽车组装、涂装的流程编入PLC系统和CPU模块，总控制向自动化生产设备发布指令，设备系统接收到指令后执行生产流程。管理员可在总控制室内监控汽车生产的过程，并在发现工艺处理偏差时及时通过中控系统参数[3]。

3.4 PLC控制系统

PLC控制系统主要应用与汽车的冲压线、焊装向、总装线、涂装线四个工序。PLC控制系统结构采用分布式设计，在总系统之下设计若干个子系统，总系统负责对总工序进行调控，子系统负责对每个工序的工艺流程及参数生产加工的参数进行调控和管理。除生产线外，汽车安全系统中开增加了PLC的设计，即安全PLC。安全PLC是一套安全软件系统，它具控制系统安全的功能。软件设计中，安全PLC设计有急停、安全门、安全光栅等功能，用户可通过调用安全功能模块实现对汽车驾驶过程中安全功能的控制。

3.5 车道偏移系统

车道便宜是汽车驾驶过程中常见的一种现场，这种现象是导致事故高发的原因之一。在雨雪天气，汽车发生车道偏移往往很难控制。车道偏移系统具有预警功能，传感器和摄像头感应到车两发生偏离后自动向驾驶员发出报警。警告会在系统检测到车道偏离后0.5秒内发出，驾驶员完成车道变现，进入正常行驶后系统报警自动解除。

3.6 自动泊车系统

自动泊车系统是指在不经过认为干预的情况下系统自动停车入位。汽车自动泊车的过程中需要通过距离探测设备采集准确的车身位置及距离参数，并对环境做出识别，中央处理器对详细参数分析后做出泊车策略，并发出泊车信号，泊车系统自动调整形式角度、方向及动力，完成泊车操作。该系统与环境数据采集系统、车辆策略控制系统、车载距离探测系统在互相配合情况下完成自动泊车的过程[4]。

3.7 自动巡航系统

自动巡航系统属于智能化自动控制系统，它由车距传感器、轮速传感器、转向角传感器以及ACC控制单元等构成。传感器将采集的道路信息、车速信息、车辆周围信息传输给ACC控制单元元，控制单元在分析综合信息后向发动机系统、制动防抱死系统发送动作协调指令，使车轮做出适当的制动，与前方车辆自动保持系统设计的安全距离。

3.8 人车沟通系统

人车沟通系统是一种基于电脑的智能系统，它能够通过辨别人的语音来向系统发布控制指令，从而自动的调控汽车系统播放音乐、开关空调等。人车沟通系统的实现来源与交互式通信设计，通过在汽车控制系统中安装交互是通信装置，为人与汽车控制系统建立沟通渠道。该系统还提供了汽车无钥匙驾驶功能。驾驶员可随身携带属于自己的汽车通信器，在人靠近汽车时，汽车通信器向控制系统发送开锁指令，从而在驾驶员靠近汽车时自动开锁，只需要启动引擎键就可以实现对发动机的启动。为了方便锁车，在门把手上设计了锁车键，驾驶员下车后，轻按锁车键就可以完成自动锁车。在忘记锁车的情况下，汽车通信器就会自动发出锁车语音提醒。在驾驶过程中，汽车安全系统检测到驾驶员未佩戴安全带，或存在其他不安全问题时，控制系统都会向汽车通信器发送指令，由汽车通信器向驾驶员发出语音提示。

4 电气自动化系统在汽车领域中的发展前景

现代汽车设计制造中，汽车系统的智能化管理已经成为一种必然。目前，随着电气自动化技术在汽车领域的应用加深，汽车智能化超前配置中采用了开放化和全自动化的设计，通过在电气设备上增加端口，就可以將电气设备与汽车系统程序相连，构建一个信息输送的网络结构，通过电气设备来监测和采集内外部环境，从而使汽车系统实现对信息的共享利用。

随着互联网技术和网络通讯技术的提升，制造业的智能化水平不断提高。在这种背景下，我国大力推广“互联网+”经济新形态，在各行各业推动“互联网+机器人”，开启了一个全新的智能化时代。进入5G时代，更加稳定的网络通讯条件标志着未来汽车领域将全面开启智能化，而未来汽车设计中的电气自动化系统则成为汽车控制系统连接智能交通管理的必然条件[5]。

5 结语

电气自动化系统在汽车领域中的应用，代表着我国汽车设计与制造技术自动化、智能化水平的提高。目前已经应用的机器人视觉系统、集成系统、现场总线控制系统、自动巡航系统、车道偏移系统、PLC控制系统等，为汽车自动化制造和汽车驾驶性能的改善提供了技术支持。在汽车驾驶性能方面，电气自动化设计为汽车系统创造了一个智能化的环境，增加了汽车驾驶的安全性和可靠信。因此，汽车制造企业必须加强电气自动化系统在汽车领域应用的研究。

参考文献：

[1]丁稳.电气自动化技术在汽车领域中的应用[J].时代汽车，2020（07）：11-12.

[2]敦勇.电气自动化技术在汽车生产领域的应用[J].机电信息，2019（17）：18-19.

[3]刘永博.电气自动化系统在汽车制造领域的应用研究[J].内燃机与配件，2019（13）：268-269.

[4]薄肖肖.电气自动化分析及其在汽车领域的应用[J].科技风，2015（19）：131.

[5]刘玉娇.汽车领域中的电气自动化系统应用研究[J].信息系统工程，2017（05）：114.