汽車領域中的電氣自動化系統應用研究

趙睿

摘 要：電氣自動化系統的發展經歷了繼電器控制、電子計算機控制、順序控制器、PLC、CIMS、DCS、縱向控制技術等。隨著自動化技術的不斷提升，系統的集成化程度越來越高，這為其在汽車產品設計制造及生產管理自動化與智能化的發展奠定了基礎。電氣自動化系統在汽車領域中的應用使得汽車系統的安全性、可靠性、穩定性更高，同時還對故障診斷及分析提供了可能?；谄湓谄囶I域中廣闊的應用前景，本文來探討自動自動化系統及在汽車領域中應用情況。旨在為汽車智能化設計及超前配置推廣提供一些參考。

關鍵詞：汽車領域 電氣自動化系統 線路集成 PLC系統 機器視覺技術

1 引言

在智能化時代，工業制造開啟了新一輪的技術革新，真正的進入了工業制造4.0時代。汽車行業作為制造業的領軍行業，必然要要走在智能化技術革新的前列。在汽車領域，這種智能化水平不僅體現在生產線的自動化，還體現在產品及其管理的智能化。汽車設計制造行業作為一個高技術密集性產業，包含了復雜的技術及工藝。傳統的汽車制造企業通過產量參與市場競爭，而現代汽車制造業必須通過技術革新參與市場競爭。自動化系統的應用代表著汽車企業在行業內的發展水平。研究汽車領域中電氣自動化系統的應用對于企業改善汽車系統性能，提高其在智能化時代的市場競爭優勢有著重要的意義。

2 電氣自動化系統

電氣自動化的發展起源于上世紀五十年代的電氣設備。上世紀七十年代，通訊技術的發展促進了電氣自動化設備的發展，同時也給電氣自動化集成技術信息共享奠定了基礎。隨著網絡控制技術的發展，電氣自動化的接口連接方式更加多元化，電氣控制線路的集成化程度也越來越高。在電氣控制技術上，逐漸的引入了可編程控制器，使得自動化系統從控制一些簡單的操作箱分家復雜的系統處理過度。這個階段，電氣自動化系統中應用了高度集成的微處理器作為系統的主控制器，形成了以軟件為主的控制系統，及PLC控制系統、現場總線控制系統等。此時，電氣自動化系統已經形成了產品設計與制造、生產管理智能化的完整體系[1]。

汽車電氣自動化顧名思義就是將電氣自動化系統應用到汽車設計制造與生產管理中。通過線路集成設計強化汽車控制系統對子系統的智能化控制，在汽車制造生產的過程中，因為電氣自動化系統的應用，使得零部件的生產的精準性更高。同時，電氣自動化系統在汽車生產線上的應用，還提高了多元化零部件個性化生產的效率，可編程控制器對汽車設計與制造過程中元件及系統的優化提供了良好的條件。通過總系統編程，就可以實現對設計模塊的調整，從而提高汽車設計的效率。

3 汽車領域中電氣自動化系統的應用情況

3.1 機器人視覺系統

機器人視覺系統就像是嚴謹，它能夠通過掃描物體獲得立體信息，再根據系統的算法對位置進行精準定位，從而監控自動化系統的生產。它在汽車領域的應用非常廣泛。主要應用包括以下幾方面：（1）汽車總裝及零部件質量檢測。（2）安全帶滾輪檢測。（3）車鎖組裝檢測。（4）汽車控制版面檢測。（5）線束保險絲盒檢測。（6）汽車儀表盤檢測。（7）發動機檢測。機器人視覺系統雖然是獨立的系統，但在汽車制造生產的過程中，它需要與機器人系統連接，才能控制并監督自動化機器人完成靈活的運動操作。在汽車焊接中，機器人激光焊接技術在系統指示下完成各部件的連接與焊接，焊接過程中視覺系統會根據系統提供的數模相對照自動調整尺寸和位置，并在完成焊接后根據存儲在控制器中的數模照完成焊接質量的檢測。當前的機器人視覺系統不僅能夠完成對精度尺寸的測量，智能傳感器的增加使得機器人視覺系統具有了對環境的感知能力，能夠通過環境的變化向系統發出請求，從而調整光源及角度，來確保檢測結果的高度精準性[2]。

3.2 集成系統

汽車控制系統是由眾多的子系統組成，子系統之間通過通信建立關聯，從而實現系統之間的綜合調控。這對汽車控制系統一體化設計提出了更高的要求。集成化系統在汽車設計與制造中的應用為各個子系統之間的整合提供了技術基礎。對汽車控制系統的線路采用集成設計，對自動化生產過程實施集成化管理，應用集成系統對電氣產品自動化生產的參數進行調整和修改，從而實現對汽車電子產品統一的質量優化。這種生產方式能夠提高產品生產的標準化和規范化，改善汽車系統運行中電氣產品的性能，確保汽車各個系統運行的可靠性。

3.3 現場總線控制系統

汽車組裝及涂裝生產的過程中，對于生產流程和工序的要求極高。現場總線控制系統通過可編程設計將汽車組裝、涂裝的流程編入PLC系統和CPU模塊，總控制向自動化生產設備發布指令，設備系統接收到指令后執行生產流程。管理員可在總控制室內監控汽車生產的過程，并在發現工藝處理偏差時及時通過中控系統參數[3]。

3.4 PLC控制系統

PLC控制系統主要應用與汽車的沖壓線、焊裝向、總裝線、涂裝線四個工序。PLC控制系統結構采用分布式設計，在總系統之下設計若干個子系統，總系統負責對總工序進行調控，子系統負責對每個工序的工藝流程及參數生產加工的參數進行調控和管理。除生產線外，汽車安全系統中開增加了PLC的設計，即安全PLC。安全PLC是一套安全軟件系統，它具控制系統安全的功能。軟件設計中，安全PLC設計有急停、安全門、安全光柵等功能，用戶可通過調用安全功能模塊實現對汽車駕駛過程中安全功能的控制。

3.5 車道偏移系統

車道便宜是汽車駕駛過程中常見的一種現場，這種現象是導致事故高發的原因之一。在雨雪天氣，汽車發生車道偏移往往很難控制。車道偏移系統具有預警功能，傳感器和攝像頭感應到車兩發生偏離后自動向駕駛員發出報警。警告會在系統檢測到車道偏離后0.5秒內發出，駕駛員完成車道變現，進入正常行駛后系統報警自動解除。

3.6 自動泊車系統

自動泊車系統是指在不經過認為干預的情況下系統自動停車入位。汽車自動泊車的過程中需要通過距離探測設備采集準確的車身位置及距離參數，并對環境做出識別，中央處理器對詳細參數分析后做出泊車策略，并發出泊車信號，泊車系統自動調整形式角度、方向及動力，完成泊車操作。該系統與環境數據采集系統、車輛策略控制系統、車載距離探測系統在互相配合情況下完成自動泊車的過程[4]。

3.7 自動巡航系統

自動巡航系統屬于智能化自動控制系統，它由車距傳感器、輪速傳感器、轉向角傳感器以及ACC控制單元等構成。傳感器將采集的道路信息、車速信息、車輛周圍信息傳輸給ACC控制單元元，控制單元在分析綜合信息后向發動機系統、制動防抱死系統發送動作協調指令，使車輪做出適當的制動，與前方車輛自動保持系統設計的安全距離。

3.8 人車溝通系統

人車溝通系統是一種基于電腦的智能系統，它能夠通過辨別人的語音來向系統發布控制指令，從而自動的調控汽車系統播放音樂、開關空調等。人車溝通系統的實現來源與交互式通信設計，通過在汽車控制系統中安裝交互是通信裝置，為人與汽車控制系統建立溝通渠道。該系統還提供了汽車無鑰匙駕駛功能。駕駛員可隨身攜帶屬于自己的汽車通信器，在人靠近汽車時，汽車通信器向控制系統發送開鎖指令，從而在駕駛員靠近汽車時自動開鎖，只需要啟動引擎鍵就可以實現對發動機的啟動。為了方便鎖車，在門把手上設計了鎖車鍵，駕駛員下車后，輕按鎖車鍵就可以完成自動鎖車。在忘記鎖車的情況下，汽車通信器就會自動發出鎖車語音提醒。在駕駛過程中，汽車安全系統檢測到駕駛員未佩戴安全帶，或存在其他不安全問題時，控制系統都會向汽車通信器發送指令，由汽車通信器向駕駛員發出語音提示。

4 電氣自動化系統在汽車領域中的發展前景

現代汽車設計制造中，汽車系統的智能化管理已經成為一種必然。目前，隨著電氣自動化技術在汽車領域的應用加深，汽車智能化超前配置中采用了開放化和全自動化的設計，通過在電氣設備上增加端口，就可以將電氣設備與汽車系統程序相連，構建一個信息輸送的網絡結構，通過電氣設備來監測和采集內外部環境，從而使汽車系統實現對信息的共享利用。

隨著互聯網技術和網絡通訊技術的提升，制造業的智能化水平不斷提高。在這種背景下，我國大力推廣“互聯網+”經濟新形態，在各行各業推動“互聯網+機器人”，開啟了一個全新的智能化時代。進入5G時代，更加穩定的網絡通訊條件標志著未來汽車領域將全面開啟智能化，而未來汽車設計中的電氣自動化系統則成為汽車控制系統連接智能交通管理的必然條件[5]。

5 結語

電氣自動化系統在汽車領域中的應用，代表著我國汽車設計與制造技術自動化、智能化水平的提高。目前已經應用的機器人視覺系統、集成系統、現場總線控制系統、自動巡航系統、車道偏移系統、PLC控制系統等，為汽車自動化制造和汽車駕駛性能的改善提供了技術支持。在汽車駕駛性能方面，電氣自動化設計為汽車系統創造了一個智能化的環境，增加了汽車駕駛的安全性和可靠信。因此，汽車制造企業必須加強電氣自動化系統在汽車領域應用的研究。

參考文獻：

[1]丁穩.電氣自動化技術在汽車領域中的應用[J].時代汽車，2020（07）：11-12.

[2]敦勇.電氣自動化技術在汽車生產領域的應用[J].機電信息，2019（17）：18-19.

[3]劉永博.電氣自動化系統在汽車制造領域的應用研究[J].內燃機與配件，2019（13）：268-269.

[4]薄肖肖.電氣自動化分析及其在汽車領域的應用[J].科技風，2015（19）：131.

[5]劉玉嬌.汽車領域中的電氣自動化系統應用研究[J].信息系統工程，2017（05）：114.