一種基于PLC控制VIN標簽壓印打刻機的設(shè)計

朱慶森

摘要：VIN標簽是“汽車的身份證號”，由制造廠家按特定的規(guī)則為每臺車編制并刻印在VIN標簽上，安裝在車體“非經(jīng)破壞性操作不能被完整取下”的部位。

目前VIN標簽刻印有氣動打標、刻盤壓印、激光刻印等技術(shù)。由于每臺車的VIN是唯一的，通常需要PC將相關(guān)刻印內(nèi)容，參數(shù)傳送給打刻機，由打刻機完成刻印。為了方便實現(xiàn)PC與打刻機的通信，通常打刻機由單片機控制。但單片機在抗干擾、實時監(jiān)控、故障排查等方面都不能滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的需求。

本文介紹的是一種基于PLC控制的壓印式打刻機的設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：汽車制造;PLC控制;PC與PLC通信技術(shù);

一、導(dǎo)言

VIN碼是英文（Vehicle Identification Number）的縮寫，譯為車輛識別代碼，又稱車輛識別碼，車輛識別代碼，車輛識別號，車輛識別代號，VIN碼是表明車輛身份的代碼。VIN碼由17位字符（包括英文字母和數(shù)字）組成，是制造廠為了識別而給一輛車指定的一組字碼。該號碼的生成有著特定的規(guī)則，對應(yīng)于每一輛車，并能保證五十年內(nèi)在全世界范圍內(nèi)不重復(fù)出現(xiàn)。是"汽車身份證"。車輛識別代號中含有車輛的制造廠家、生產(chǎn)年代、車型、車身型式等信息。

由于VIN標簽是法規(guī)要求的項目，VIN刻印設(shè)備要求可靠性高、出錯率低。過往采用單片機控制的打刻機其控制系統(tǒng)抗干擾性能差、不具備實時監(jiān)控功能、出現(xiàn)故障后無法實時跟蹤程序運行狀態(tài)，故障排查困難導(dǎo)致其無法滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的需求。

二. 控制方案及主體機構(gòu)設(shè)計

考慮到成本，計劃采用市場上成熟的技術(shù)作為本設(shè)計的控制系統(tǒng)的平臺，通過對比分析PLC+伺服控制系統(tǒng)比常見的單片機+步進電機的方案具有明顯的優(yōu)勢：

a.主體方案如下：

1、X-Y雙平臺由伺服電機分別驅(qū)動，用于控制刻印字符的定位;

2、Z軸由交流異步電機驅(qū)動，經(jīng)離合器控制凸輪把X-Y平臺頂起，用于字符壓印;

3、打刻盤由伺服電機驅(qū)動，通過伺服電機精準控制轉(zhuǎn)盤角度，確保打刻盤上的字符正對著平臺上的VIN標簽;

4、VIN標簽送料由氣缸驅(qū)動，通過機械限位確保每次送料位置的一致性;

5、控制系統(tǒng)采用三菱Q系列PLC+QP系列伺服模塊，PLC與PC通信采用三菱串口通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換;

根據(jù)現(xiàn)場使用的要求及習(xí)慣，設(shè)計以下的程序流程：

1.車型參數(shù)規(guī)格錄入，設(shè)定每種車型的VIN規(guī)則及位置參數(shù)等;

2.作業(yè)者啟動并登陸軟件

3.手動掃描VIN號到PC，PC根據(jù)VIN查詢參數(shù)表，確定車型及對應(yīng)參數(shù);并把相關(guān)信息按約定的格式通過串口傳輸?shù)絇LC;

4.PLC根據(jù)傳來的完整信息，把VIN的每個字符刻印到標簽上的約定位置;

5.設(shè)備回原位等待下一臺車的數(shù)據(jù);

c.人機界面設(shè)計

界面分四個區(qū)域：

1.輸入?yún)^(qū)，顯示掃描輸入車號信息及待打刻信息;

2.伺服軸狀態(tài)顯示及手動控制區(qū)

3.打刻機啟動/自動運行控制區(qū)

4.信息提示區(qū)，顯示當前狀態(tài)，下一步操作要求，異常信息等;

1.X-Y平臺根據(jù)參數(shù)進行運行，精確定位;

2.打刻盤伺服軸根據(jù)參數(shù)轉(zhuǎn)到指定角度，把設(shè)定的字符轉(zhuǎn)到指定位置;

3.控制離合器閉合，凸輪帶動X-Y平臺接近打刻盤，用于打刻字符;

4.手動控制功能，配合人機界面把常用的手動調(diào)整功能進行編寫;

5.信息提示功能，提示作業(yè)順序、要求，顯示出錯信息、運行結(jié)果等;

三.總結(jié)

按上述設(shè)計制造出來的設(shè)備，年度在開動率達到99.99%以上，錯誤率為0，滿足現(xiàn)場穩(wěn)定生產(chǎn)的需求。

通過三菱的通訊協(xié)議實行PC與PLC的數(shù)據(jù)通訊，大大的擴大了設(shè)備的擴展能力，后續(xù)該設(shè)備導(dǎo)入的視覺識別檢查外傷模塊，也很好的實行，多種功能模塊相互配合滿足現(xiàn)場的使用要求。

參考文獻：

[1] 周麗芳.三菱PLC從入門到精通.人民郵電出版社.2018-09-01

[2] 陳強.Visual Basic 從入門到精通.人民郵電出版社.2016-09-01

[3] 成大先.機械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社.2016-04-01

（作者單位：廣汽本田汽車有限公司）