PLC在汽車啟動電機測試系統(tǒng)中的應用

湯平等

摘要： 本文介紹采用PLC實現(xiàn)汽車啟動電機測試系統(tǒng)，完成啟動電機的推力、間隙等參數(shù)的測量，并判斷啟動電機是否合格。

Abstract： This paper introduces the realization of automobile starting motor test system with PLC to complete the measurement of parameters such as thrust and clearance， and determine whether the starting motor is qualified.

關鍵詞： 啟動電機；可編程控制器；測試系統(tǒng)；人機界面

Key words： starting motor；programmable controller；test system；man-machine interface

中圖分類號：U463；TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）12-0014-02

0 引言

啟動電機是汽車啟動的一個重要配件，其轉(zhuǎn)速、推力和間隙參數(shù)影響啟動電機和發(fā)動機之間的嚙合，影響汽車的啟動性能。此前，生產(chǎn)廠家采用手工裝夾啟動電機，多個工步均需要手工操作，且間隙測量屬于定性測量，用能否插入金屬片進行判斷，這種測試方法效率低，測試精度不高，一方面嚴重影響了企業(yè)的產(chǎn)能，另一方面影響企業(yè)產(chǎn)品性能。

本文針對某生產(chǎn)企業(yè)啟動電機檢測要求研制了一套以PLC為控制核心，具有人機界面設計的啟動電機測試系統(tǒng)。提高了測試精度，增加了企業(yè)產(chǎn)能。

1 設計需求分析

1.1 系統(tǒng)設計需求

通過對企業(yè)需求進行調(diào)查分析，啟動電機測試系統(tǒng)需完成自動裝夾、自動調(diào)整測試電壓、自動完成參數(shù)的測試并判斷啟動電機是否合格。啟動電機如圖1所示，測試參數(shù)如下：

①轉(zhuǎn)速檢測、噪聲測量。②吸合電壓。③間隙檢測。④壓力檢測。⑤釋放電壓。⑥噪聲檢測。⑦齒輪靜止位置尺寸。⑧齒輪伸出位置尺寸。

1.2 系統(tǒng)測試方法分析

①測試過程優(yōu)化。為了提高測試效率，縮短測試時間，提高生產(chǎn)效率，對原測試過程進行優(yōu)化組合，將測試過程分為以下3個步驟：

1）額定電壓下的參數(shù)測量：測量轉(zhuǎn)速、電機噪聲、電流3個參數(shù)。

2）吸合動作的參數(shù)測量：吸合電壓、吸合壓力、間隙、齒輪伸出長度4個參數(shù)。

3）釋放動作的參數(shù)測量：釋放電壓、齒輪靜止長度2個參數(shù)。

②關鍵參數(shù)測量方法。齒輪伸出后其位置不固定，擋圈位置不固定，需要將二者固定后才能測出齒輪伸出位置和擋圈之間的間隙，此參數(shù)的測量是系統(tǒng)開發(fā)能否成功的關鍵。如圖2所示，電機吸合后，給“線圈”供電產(chǎn)生磁場以固定電機擋圈；同時利用機械機構固定電機齒輪位置，從而保證擋圈和齒輪之間的間歇為真實間隙。光電對射開關采用步進電機驅(qū)動，帶動它滑向擋圈，當光電對射管的光線被擋住的瞬間（開關ON-OFF）開始測量，到齒輪端面擋住光線瞬間（開關OFF-ON）結束測量，二者之間所發(fā)出的步進電機脈沖總數(shù)乘以脈沖當量即為間隙。

2 控制系統(tǒng)設計

系統(tǒng)的控制器采用歐姆龍CP1HXA40DR，帶4路A/D轉(zhuǎn)換器和4路高速脈沖輸入及4路高速脈沖輸出，配CPM1-CF01串口通信板，壓力傳感器采用NS-WL1-50kg-2-2-V2-1，光電對射開關采用BGL80A-004-S49，轉(zhuǎn)速測量采用BES 516-325-BO-C[1]，采用可編程直流穩(wěn)壓電源（DSP12-300A）對啟動電機供電，啟動電機控制相同框圖如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件部分設計包括PLC程序設計與人機界面軟件設計。

3.1 PLC程序設計

①PLC配置。先根據(jù)系統(tǒng)分析結果，分配PLC輸入和輸出[2]。然后對配置PLC硬件，打開CX-P軟件，新建程序，選擇CP1H型號，然后打開設置對話框，對串口、脈沖輸入、脈沖輸出和A/D及D/A輸出功能進行設定，完成后將設置下載到PLC，關電后再開電，設置被保存在PLC中，才能使用這些系統(tǒng)集成功能。

②PLC程序設計。控制程序的初始化部分主要完成設備復位功能；手動控制程序和單步程序主要應用設備調(diào)試和維修；全自動控制程序用于設備的全自動運行，其流程圖如圖4所示。

3.2 人機界面

系統(tǒng)采用工控機通過串行通信接收測試數(shù)據(jù)、并進行儲存和判斷，工控機程序采用組態(tài)王進行開發(fā)[3]，能夠?qū)崟r顯示存儲測量值，判斷啟動電機測試結果是否合格，程序此略。

4 結束語

基于本設計制造的測試設備已成功用于車間生產(chǎn)。設備運行穩(wěn)定、測試精度高，間隙測量精度達到0.1mm；系統(tǒng)操作簡便；具有測試數(shù)據(jù)儲存、查詢功能，設備具有良好的實用價值。本設備的研制提高了企業(yè)的啟動電機的質(zhì)量，對于推動企業(yè)技術升級具有重要作用。

參考文獻：

[1]張玉蓮.傳感器與自動檢測技術（第2版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[2]戴一平.可編程控制器技術及應用（歐姆龍機型）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[3]王用倫.微機控制技術（第2版）[M].重慶：重慶大學出版社，2010.endprint

摘要： 本文介紹采用PLC實現(xiàn)汽車啟動電機測試系統(tǒng)，完成啟動電機的推力、間隙等參數(shù)的測量，并判斷啟動電機是否合格。

Abstract： This paper introduces the realization of automobile starting motor test system with PLC to complete the measurement of parameters such as thrust and clearance， and determine whether the starting motor is qualified.

關鍵詞： 啟動電機；可編程控制器；測試系統(tǒng)；人機界面

Key words： starting motor；programmable controller；test system；man-machine interface

中圖分類號：U463；TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）12-0014-02

0 引言

啟動電機是汽車啟動的一個重要配件，其轉(zhuǎn)速、推力和間隙參數(shù)影響啟動電機和發(fā)動機之間的嚙合，影響汽車的啟動性能。此前，生產(chǎn)廠家采用手工裝夾啟動電機，多個工步均需要手工操作，且間隙測量屬于定性測量，用能否插入金屬片進行判斷，這種測試方法效率低，測試精度不高，一方面嚴重影響了企業(yè)的產(chǎn)能，另一方面影響企業(yè)產(chǎn)品性能。

本文針對某生產(chǎn)企業(yè)啟動電機檢測要求研制了一套以PLC為控制核心，具有人機界面設計的啟動電機測試系統(tǒng)。提高了測試精度，增加了企業(yè)產(chǎn)能。

1 設計需求分析

1.1 系統(tǒng)設計需求

通過對企業(yè)需求進行調(diào)查分析，啟動電機測試系統(tǒng)需完成自動裝夾、自動調(diào)整測試電壓、自動完成參數(shù)的測試并判斷啟動電機是否合格。啟動電機如圖1所示，測試參數(shù)如下：

①轉(zhuǎn)速檢測、噪聲測量。②吸合電壓。③間隙檢測。④壓力檢測。⑤釋放電壓。⑥噪聲檢測。⑦齒輪靜止位置尺寸。⑧齒輪伸出位置尺寸。

1.2 系統(tǒng)測試方法分析

①測試過程優(yōu)化。為了提高測試效率，縮短測試時間，提高生產(chǎn)效率，對原測試過程進行優(yōu)化組合，將測試過程分為以下3個步驟：

1）額定電壓下的參數(shù)測量：測量轉(zhuǎn)速、電機噪聲、電流3個參數(shù)。

2）吸合動作的參數(shù)測量：吸合電壓、吸合壓力、間隙、齒輪伸出長度4個參數(shù)。

3）釋放動作的參數(shù)測量：釋放電壓、齒輪靜止長度2個參數(shù)。

②關鍵參數(shù)測量方法。齒輪伸出后其位置不固定，擋圈位置不固定，需要將二者固定后才能測出齒輪伸出位置和擋圈之間的間隙，此參數(shù)的測量是系統(tǒng)開發(fā)能否成功的關鍵。如圖2所示，電機吸合后，給“線圈”供電產(chǎn)生磁場以固定電機擋圈；同時利用機械機構固定電機齒輪位置，從而保證擋圈和齒輪之間的間歇為真實間隙。光電對射開關采用步進電機驅(qū)動，帶動它滑向擋圈，當光電對射管的光線被擋住的瞬間（開關ON-OFF）開始測量，到齒輪端面擋住光線瞬間（開關OFF-ON）結束測量，二者之間所發(fā)出的步進電機脈沖總數(shù)乘以脈沖當量即為間隙。

2 控制系統(tǒng)設計

系統(tǒng)的控制器采用歐姆龍CP1HXA40DR，帶4路A/D轉(zhuǎn)換器和4路高速脈沖輸入及4路高速脈沖輸出，配CPM1-CF01串口通信板，壓力傳感器采用NS-WL1-50kg-2-2-V2-1，光電對射開關采用BGL80A-004-S49，轉(zhuǎn)速測量采用BES 516-325-BO-C[1]，采用可編程直流穩(wěn)壓電源（DSP12-300A）對啟動電機供電，啟動電機控制相同框圖如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件部分設計包括PLC程序設計與人機界面軟件設計。

3.1 PLC程序設計

①PLC配置。先根據(jù)系統(tǒng)分析結果，分配PLC輸入和輸出[2]。然后對配置PLC硬件，打開CX-P軟件，新建程序，選擇CP1H型號，然后打開設置對話框，對串口、脈沖輸入、脈沖輸出和A/D及D/A輸出功能進行設定，完成后將設置下載到PLC，關電后再開電，設置被保存在PLC中，才能使用這些系統(tǒng)集成功能。

②PLC程序設計。控制程序的初始化部分主要完成設備復位功能；手動控制程序和單步程序主要應用設備調(diào)試和維修；全自動控制程序用于設備的全自動運行，其流程圖如圖4所示。

3.2 人機界面

系統(tǒng)采用工控機通過串行通信接收測試數(shù)據(jù)、并進行儲存和判斷，工控機程序采用組態(tài)王進行開發(fā)[3]，能夠?qū)崟r顯示存儲測量值，判斷啟動電機測試結果是否合格，程序此略。

4 結束語

基于本設計制造的測試設備已成功用于車間生產(chǎn)。設備運行穩(wěn)定、測試精度高，間隙測量精度達到0.1mm；系統(tǒng)操作簡便；具有測試數(shù)據(jù)儲存、查詢功能，設備具有良好的實用價值。本設備的研制提高了企業(yè)的啟動電機的質(zhì)量，對于推動企業(yè)技術升級具有重要作用。

參考文獻：

[1]張玉蓮.傳感器與自動檢測技術（第2版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[2]戴一平.可編程控制器技術及應用（歐姆龍機型）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[3]王用倫.微機控制技術（第2版）[M].重慶：重慶大學出版社，2010.endprint

摘要： 本文介紹采用PLC實現(xiàn)汽車啟動電機測試系統(tǒng)，完成啟動電機的推力、間隙等參數(shù)的測量，并判斷啟動電機是否合格。

Abstract： This paper introduces the realization of automobile starting motor test system with PLC to complete the measurement of parameters such as thrust and clearance， and determine whether the starting motor is qualified.

關鍵詞： 啟動電機；可編程控制器；測試系統(tǒng)；人機界面

Key words： starting motor；programmable controller；test system；man-machine interface

中圖分類號：U463；TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）12-0014-02

0 引言

啟動電機是汽車啟動的一個重要配件，其轉(zhuǎn)速、推力和間隙參數(shù)影響啟動電機和發(fā)動機之間的嚙合，影響汽車的啟動性能。此前，生產(chǎn)廠家采用手工裝夾啟動電機，多個工步均需要手工操作，且間隙測量屬于定性測量，用能否插入金屬片進行判斷，這種測試方法效率低，測試精度不高，一方面嚴重影響了企業(yè)的產(chǎn)能，另一方面影響企業(yè)產(chǎn)品性能。

本文針對某生產(chǎn)企業(yè)啟動電機檢測要求研制了一套以PLC為控制核心，具有人機界面設計的啟動電機測試系統(tǒng)。提高了測試精度，增加了企業(yè)產(chǎn)能。

1 設計需求分析

1.1 系統(tǒng)設計需求

通過對企業(yè)需求進行調(diào)查分析，啟動電機測試系統(tǒng)需完成自動裝夾、自動調(diào)整測試電壓、自動完成參數(shù)的測試并判斷啟動電機是否合格。啟動電機如圖1所示，測試參數(shù)如下：

①轉(zhuǎn)速檢測、噪聲測量。②吸合電壓。③間隙檢測。④壓力檢測。⑤釋放電壓。⑥噪聲檢測。⑦齒輪靜止位置尺寸。⑧齒輪伸出位置尺寸。

1.2 系統(tǒng)測試方法分析

①測試過程優(yōu)化。為了提高測試效率，縮短測試時間，提高生產(chǎn)效率，對原測試過程進行優(yōu)化組合，將測試過程分為以下3個步驟：

1）額定電壓下的參數(shù)測量：測量轉(zhuǎn)速、電機噪聲、電流3個參數(shù)。

2）吸合動作的參數(shù)測量：吸合電壓、吸合壓力、間隙、齒輪伸出長度4個參數(shù)。

3）釋放動作的參數(shù)測量：釋放電壓、齒輪靜止長度2個參數(shù)。

②關鍵參數(shù)測量方法。齒輪伸出后其位置不固定，擋圈位置不固定，需要將二者固定后才能測出齒輪伸出位置和擋圈之間的間隙，此參數(shù)的測量是系統(tǒng)開發(fā)能否成功的關鍵。如圖2所示，電機吸合后，給“線圈”供電產(chǎn)生磁場以固定電機擋圈；同時利用機械機構固定電機齒輪位置，從而保證擋圈和齒輪之間的間歇為真實間隙。光電對射開關采用步進電機驅(qū)動，帶動它滑向擋圈，當光電對射管的光線被擋住的瞬間（開關ON-OFF）開始測量，到齒輪端面擋住光線瞬間（開關OFF-ON）結束測量，二者之間所發(fā)出的步進電機脈沖總數(shù)乘以脈沖當量即為間隙。

2 控制系統(tǒng)設計

系統(tǒng)的控制器采用歐姆龍CP1HXA40DR，帶4路A/D轉(zhuǎn)換器和4路高速脈沖輸入及4路高速脈沖輸出，配CPM1-CF01串口通信板，壓力傳感器采用NS-WL1-50kg-2-2-V2-1，光電對射開關采用BGL80A-004-S49，轉(zhuǎn)速測量采用BES 516-325-BO-C[1]，采用可編程直流穩(wěn)壓電源（DSP12-300A）對啟動電機供電，啟動電機控制相同框圖如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件部分設計包括PLC程序設計與人機界面軟件設計。

3.1 PLC程序設計

①PLC配置。先根據(jù)系統(tǒng)分析結果，分配PLC輸入和輸出[2]。然后對配置PLC硬件，打開CX-P軟件，新建程序，選擇CP1H型號，然后打開設置對話框，對串口、脈沖輸入、脈沖輸出和A/D及D/A輸出功能進行設定，完成后將設置下載到PLC，關電后再開電，設置被保存在PLC中，才能使用這些系統(tǒng)集成功能。

②PLC程序設計。控制程序的初始化部分主要完成設備復位功能；手動控制程序和單步程序主要應用設備調(diào)試和維修；全自動控制程序用于設備的全自動運行，其流程圖如圖4所示。

3.2 人機界面

系統(tǒng)采用工控機通過串行通信接收測試數(shù)據(jù)、并進行儲存和判斷，工控機程序采用組態(tài)王進行開發(fā)[3]，能夠?qū)崟r顯示存儲測量值，判斷啟動電機測試結果是否合格，程序此略。

4 結束語

基于本設計制造的測試設備已成功用于車間生產(chǎn)。設備運行穩(wěn)定、測試精度高，間隙測量精度達到0.1mm；系統(tǒng)操作簡便；具有測試數(shù)據(jù)儲存、查詢功能，設備具有良好的實用價值。本設備的研制提高了企業(yè)的啟動電機的質(zhì)量，對于推動企業(yè)技術升級具有重要作用。

參考文獻：

[1]張玉蓮.傳感器與自動檢測技術（第2版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[2]戴一平.可編程控制器技術及應用（歐姆龍機型）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[3]王用倫.微機控制技術（第2版）[M].重慶：重慶大學出版社，2010.endprint