PLC在汽车零部件试验中的应用

项肇宏

（上海机动车检测中心，上海 201805）

0 引 言

汽车在人们的生活中是一种不可缺少的交通工具，而汽车及零部件的质量对行车安全至关重要，因此对汽车零部件的各种性能试验必不可少。

由于汽车零部件的种类非常繁多，而且各种零部件工作状况不一样，因此各种零部件的试验要求和控制方式也不同。为了方便地对不同控制对象进行特殊的连接和试验参数显示，我们自行研制了这台可编程多功能试验控制器。

1 PLC的工作原理及特点

可编程序逻辑控制器是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，通过将开关信号输入到PLC输入点， PLC通过人们事先由电脑写入 PLC内的程序（梯形图），由输出点根据程序要求输出相应的开关信号，开关信号就象继电器开关信号一样控制带动电器动作。具有顺序、周期性工作的特性，从应用角度看，PLC具有以下特点：

（1）可靠性高。输入输出均采用继电器或光电耦合器件。

（2）体积小。大规模的集成电路，软件编程代替硬连线。

（3）通用性好。由于采用模块化结构，有CPU模块、通讯模块、模拟量输入/输出模块等，可以根据不同的控制系统灵活地选择不同的模块。

（4）使用方便。PLC内部有许多模拟的中间继电器、执行继电器、计数器、定时器及其它特殊继电器，通过编程可以实现以前繁琐电路接线，减少现场调试工作量，使用灵活方便。

目前 PLC已被广泛用于工业自动控制和产品试验的自动控制中，特别是PLC控制器配合专用的触摸显示屏，可方便进行“人机对话”，输入并显示控制(试验)状态和参数。

虽然PLC控制器不同于继电器控制电路，避免根据控制电路设计要求，专门配置各种继电器、定时器、计数器，进行繁琐电路接线制作，但总免不了对控制对象进行特殊的连接等。为了方便对控制对象进行特殊的连接和试验参数显示，利用PLC技术制作了可编程多功能试验控制器。

2 可编程多功能试验控制器

可编程多功能试验控制器如图 1所示，主要元件为三菱FX-1N系列PLC，该型号产品有14个输入点(X0～X15)，10个输出点(Y0～Y11)，为了使控制器更有利于试验操作及与试件的连接，对可编程多功能试验控制器作了以下的设计制作。

（1）输出部分。三菱PLC的10个输出点全部连接继电器，由继电器常开触点和常闭触点引到可编程多功能试验控制器背面的大电流接线柱上，主要是为了增加设备的抗负载能力，保护元件PLC的输出触点，另外还便于与试件连接。为了更进一步提高继电器的抗负载能力，每只继电器的3组10A常开常闭触点全部并接，使继电器的抗负载能力增加1倍以上。为了增加可编程多功能试验控制器的220V交流控制部分，在PLC的输出点Y10～Y11上再并接2个继电器，用于交流220V输出控制，AC220V输出时用了2个面板式交流单相插座。

（2）输入部分。利用音响喇叭的 14个接线扣连接到PLC的X0～X15输入点上，这种接线便于与试验控制的输入信号连接，如接近开关、光电开关等；另一方面用14个小开关将PLC的14个输入点同时并接到可编程多功能试验控制器正面（操作面），用于试验的操作及模拟试验信号开关作程序调试用。

（3）计数显示部分。虽然PLC本身带有许多计数器和定时器，但由于它们本身不能显示，且一般计数器没有记忆功能，若发生断电，PLC内部计数器全部复位，因此安装计数显示器是非常必要的。用2个可预置数值的计数器，计数信号利用与 PLC输出点并接的继电器的触点进行计数，试验时把计数信号通过Y6或Y7引入到计数显示器，计数显示器的常开触点同样利用音响喇叭的接线扣连接到控制器背面的输入信号连接扣上，用作计数器预置数值的控制用。

（4）工作状态指示。用 10只发光二极管，并接在输出继电器上，并串接限流电阻，继电器线圈两端一定要接续流二极管，通过二极管的发光情况可知整个控制器的输出工作状况。

（5）其它。可编程多功能试验控制器内应该安装1个5A以上的12V直流开关电源，此电源一方面可作为 10只发光二极管供电电源用，以减轻三菱PLC自身带有的DC24V负荷压力；另一方面此12V电压通过接线柱安装在可编程多功能试验控制器背面，可作为小功率试验电源用。

3 可编程多功能试验控制器在电动摇窗机寿命试验中的应用

3.1 电动摇窗机寿命试验时的运行模式

电动摇窗机寿命试验运行模式如图2所示，在上限位置堵1s，1/3位置停1s，下限位置堵1s，每次循环的最后 1次上限位置停12s，此电动摇窗机装有PTC热保护装置，当电机受热保护时一定要切断电机电源，使电机冷却后再恢复通电，电机才能恢复正常工作，电动摇窗机寿命试验时的循环次数可方便设置。

摇窗机寿命试验时接近开关的放置，如图 3所示。

当轿车风窗玻璃处于上极限位置时，铝箔与上限位置接近开关接近，X0通；

当轿车风窗玻璃下降1/3位置时，铝箔与1/3位置接近开关接近，X1通；

当轿车风窗玻璃处于下极限位置时，铝箔与下限位置接近开关接近，X2通。

3.2 电动摇窗机寿命试验工作原理

摇窗机的接线如图4所示，当Y0通时，电源正极经Y0常开触点到电机a端，电源负极经Y0常闭触点到电机b端，假设此时电机正转；反过来当Y1通时，电源正极经Y0常开触点到电机b端，电源负极经Y0常闭触点到电机a端，此时电机反转，风窗玻璃就能上下运动了。

根据电动摇窗机寿命试验的要求编制出相应的PLC梯形图，程序流程如图5所示。X15为摇窗机试验的启动和停止开关，X10为摇窗机手动下降开关，X11为摇窗机手动上升开关，均为方便摇窗机安装调试用。

摇窗电机装有热保护器，以保护摇窗电机电流过大或其它原因使摇窗电机过热时，热保护器能自动切断试验电源，保护电机不至于过热而烧毁。当电机停止运行30s时，PLC电路就判别热保护器的保护作用使电机断电停止运行，切断整个供电电源持续30s后再恢复供电，使试验能继续正常运行。软件编制的过程中，采用了T3和T52个定时器进行摇窗机热保护器断开判别。因为摇窗机的热保护器断开存在两种情况：一是摇窗机在任意位置发生断开，上限位置的接近开关X0一直没有信号，上限位置信息继电器M0触点一直处于常闭位置，使定时器T3通电计时判别热保护器断开；二是摇窗机故障发生在上限位置的接近开关X0位置上，上限位置的接近开关X0一直导通，上限位置信息继电器M0常开触点一直处于闭合状态，使定时器T5通电计时判别热保护器断开。

4 结 论

采用 PLC技术研制的可编程多功能试验控制器能方便地应用于汽车零部件的试验中，同时能很好地适用于不同零部件的试验需求，跟市场上带触摸屏的PLC相比，节约成本的同时也满足控制的可靠性和精度要求，在汽车零部件的试验中取得很好的效果。