汽車線束檢測系統的設計與實現

摘 要：隨著汽車工業的迅速發展，汽車配套的零部件也得到迅速發展。為了保證汽車線束的安全使用，需要一套完整的汽車線束檢測系統對汽車線束進行有效的檢測。根據汽車線束檢測中的實際情況和對檢測故障的分析，設計出一套聯合使用PC機的汽車線束檢測系統。該文主要分析汽車線束檢測過程中遇到的問題，汽車線束檢測 系統的硬件和軟件組成，旨在提高線束檢測系統檢測的準確性。

關鍵詞：汽車線束檢測系統 設計 實現

中圖分類號：U46 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-0-02

隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，對于汽車的需求越來越多，而且質量要求不斷提升，尤其是對汽車的安全性方面要求越來越高。汽車線束是汽車控制電路網絡的主體，如何保證其生產過程中不出現故障影響汽車安全就成為一個重要的課題。目前國內對汽車線束檢測系統的自主研究還處于初級階段，尤其是在功能性和人性化方面存在諸多不足，而國外汽車線束檢測系統雖然功能較為齊全，但性價比比較低，因而需要根據我國國內汽車生產的實際需求研發一套完整的汽車線束檢測系統。

1 汽車線束和汽車線束檢測系統

汽車線束是汽車控制電路網絡的主體，如果沒有汽車線束也就不存在汽車電路。隨著人們對汽車舒適性、安全性、排放性和經濟性的要求，汽車線束越來越復雜。線束是由銅材沖制而成的接觸件端子在與電線電纜壓接后，外面塑壓絕緣體以線束捆扎形成連接電路的組件，其基本構造是一致的，主要是有電路、聯插件、絕緣體三部分組成。目前國內對汽車線束的檢測主要采用指示燈、蜂鳴器等，通過觀察是否有光和聲音來判斷線路的通斷情況，這種傳統的檢測方法效率較低，而且準確性也較差，容易造成漏檢或錯檢，從而影響汽車的安全。而國際上先進的汽車線束檢測系統比較昂貴，對小的汽車線束生產廠家來說無法購買這樣的設備。為了保證線束的可靠性和安全性，必須加快對汽車線束檢測系統的設計和研究。

2 汽車線束檢測系統存在的問題和總體設計思路

2.1 汽車線束檢測系統存在的問題

汽車線束能夠保證汽車在各種惡劣的環境和行駛環境下具有更高的安全性，但是線束在制造過程中還存在諸多問題，主要包括三方面：開路、錯位和短路，開路即斷路，錯位即接出線與接入線排列錯誤，短路即線與線之間存在短路或者絕緣體的性能不佳。根據線束的故障問題建立了三種汽車線束故障模型和無故障線束模型。

2.1.1 存在內部短路。內部短路節點的導線多是成對出現的，雖然在輸入高端信號時葉端有響應，但是如果用矩陣來進行描述相應信號，會造成矩陣排列異常。

2.1.2 存在錯位節點。存在這種問題的導線多是成對出現的，雖然在輸入高端信號時葉端有響應，但是如果用矩陣來進行描述相應信號，會造成矩陣排列異常。

2.1.3 存在開路節點。存在這種問題的導線在輸入高電平信號時葉端沒有響應。

2.1.4 無故障模型。這種情況是葉端輸入與根端輸入完全一致。

2.2 汽車線束檢測系統的總體設計思路

汽車線束檢測系統在進行設計時要滿足國內汽車生產廠對汽車線束檢測系統的基本要求，主要包括以下五個方面：

（1）能夠加快檢測的速度，使檢測時間有效縮短，也就減輕了檢測操作人員的勞動強度，實現對檢測線束的自動連接檢測、自動夾緊，使檢測的自動化程度有所提高；（2）能夠對線束存在的故障進行檢測，比如短路、開路、接觸不良等，并且能夠在同時出現這幾種問題時還能夠對故障進行分析；（3）能夠對整個系統進行有效的監控，并且及時記錄關于線束的相關信息，如線束的型號、批次、檢驗人員等，并且進行存檔；（4）能夠及時獲得檢測結果，并且根據檢測結果對故障進行診斷和判斷，形成診斷報表，為工作人員提供診斷依據。（5）能夠實現對多個插件的線束進行同時檢測，與汽車多種形狀的插口相匹配。汽車線束檢測系統的總體設計思路要遵循以下方面：第一，對汽車線束檢測系統的主要功能進行分析檢測；第二，結合在檢測過程中汽車線束存在的主要故障；第三，對汽車線束的檢測原理進行分析和總結，對開路、錯位、短路等故障進行針對性的研究和分析；第四，針對不同的夾具模型進行設計。

3 汽車線束檢測系統的設計和實現

汽車線束檢測系統的設計和實現要進行硬件和軟件的設計。

3.1 汽車線束檢測系統的硬件構造

3.1.1 汽車線束檢測系統硬件設備的選擇。硬件設備主要包括可編程控制器、臺架材料、氣動夾具、空氣壓縮機、電磁換向閥等。（1）可編程控制器（PLC）：本設計中使用三菱FX2N.80MR-001型PLC。（2）臺架材料：作為整個系統的支撐結構，在選取時要選取成本低、安全耐用、容易加工的設備，本設計中采用有機玻璃作為臺架材料。（3）氣動夾具：本設計中采用包含8根電線和9根電線的線束作為檢測對象，因而在選擇氣動夾具的相應模塊時選取性價比較高的產品，所需的氣缸選取結構小巧、占用空間小的氣缸，本設計中選取SDA20x12型氣缸，整體的驅動行程在10 mm之間，在室溫下工作，工作壓力控制在0.3～0.4 MPa之間。（4）空氣壓縮機：選取ZB.0.10/8直聯型便攜式空壓機，排氣壓力為0.8 MPa，功率為0.75 kW，進氣量為100 L/min。（5）電磁換向閥：其主要功能是對博型氣缸的松開和夾緊進行控制，要求重量輕、體積小、工作壽命長，而且需要有兩個工作位置，本設計中使用4 V110.06型換向電磁閥和AFR1500型氣動二聯件，將工作壓力控制在0.5 MPa之間。

3.1.2 汽車線束檢測系統硬件設計和工作原理。整個系統主要包括通斷檢測和絕緣電阻檢測，通斷檢測主要包括線束的開路、錯位、短路、接觸不良等，絕緣電阻檢測時檢測線束之間和線束與連接器外殼之間的絕緣程度。因而在進行檢測時做好以下工作。可編程控制器的設置。可編程控制器在整個檢測系統中主要包括：提供檢測信息、提供開關量信號、提供限位開關的閉合狀態、提供檢測結果等。利用對可編程控制器的輸出和輸入等端口的分配來實現其控制功能，其端口的分配如下：輸出：Y000-Y007和Y010-Y020檢測結果同時輸出；Y030-Y032指示燈；Y033蜂鳴器；Y040-Y043電磁閥1-4；輸入：X000-X007和X010-X020檢測指令逐點輸入；X040-X043限位開關1-4；X404開始按鈕。可編程控制器中的端口應該用導線連接起來，確保各線束之間能夠與輸出和輸入端口行程回路，然后根據信號來對檢測情況進行判定，如圖1所示。

3.2 汽車線束檢測系統的軟件構造

軟件設備主要包括兩部分：PC機和可編程控制器，PC機主要負責接收發來的數據，并且與存放在數據庫里的數據進行比較來判斷故障的位置，并顯示檢測結果。可編程控制器采用GX Developer軟件，能夠對FX、Q、A等所有系列的可編程控制器進行開發和編程，實現對程序的調試、更改和監控，還能夠對網絡參數進行有效的設定，通過指令表等程序進行設計，并實現對可編程控制器程序的讀和寫，本設計中采用Fame View組態軟件。可編程控制器是整個線束檢測系統的核心，它需要對所有線束進行檢測，完成數據的傳輸和判斷，還要實現對線束檢測結果的顯示和警告功能。

在開始檢測時，接通電源，打開主控開關，系統開始等待，此時綠燈持續閃爍，在開始之后綠燈閃亮；將檢測的線束放入其中，在沒有插到定位槽時系統繼續等待，在插入定位槽后，薄型氣缸夾緊定位，然后檢測系統開始檢測，并且將獲得的檢測結果進行存儲。在檢測結束后，氣缸夾緊結束，將線束松開，PC機對檢測結果進行判斷，綠燈亮則表示無故障，紅燈亮且蜂鳴器響起則表示存在

故障。

4 結語

隨著汽車工業的不斷發展，電子控制技術在汽車設備中應用越來越廣泛。由于人們對汽車安全性、經濟性和舒適性要求的增加，汽車的電器功能越來越多，因而就需要加強對汽車線束的檢測。該文中的汽車線束檢測系統時根據汽車生產過程中存在的問題而設計的，其保持了與線束生產的一致性，比起傳統的檢測系統來說，檢測速度更快、結果更為準確。

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