汽車制造中電氣控制系統設計與運用分析

摘 要：汽車制造行業為交通運行與居民日常出行提供了保障，為保證汽車運行的安全性與穩定性，需從根本上入手，對汽車制造全過程進行控制與管理。現階段，我國科學技術的不斷發展與進步，汽車制造行業朝著現代化、網絡化與電氣化的方向發展，傳統控制方法無法滿足汽車制造行業的需求，不僅無法保證產量，同時也無法保證產品質量，此時可設計電氣控制系統。文章基于此，從電氣控制系統應用優勢出發，討論電氣控制系統的設計與具體應用，實現汽車制造控制的目的，提升產品質量與生產效率，保證汽車制造企業的經濟效益。

關鍵詞：汽車制造 電氣控制系統 設計 運用

近年來，我國經濟社會飛速發展，汽車保有量逐年提升，為汽車制造行業的發展與進步奠定了堅實的基礎，國民經濟水平不斷提升，對于汽車質量與性能提出了更高的要求，因此汽車制造行業需對生產制造的全過程進行有效的管理與控制，以此保證產品質量與生產量。在開展管理控制的過程中，可設計電氣控制系統，通過此系統實現制造全過程監控與管理的目的，此設計過程涉及眾多學科內容與技術，因此需進行合理規劃，以此保證系統運行的規范性，實現精準控制的目的，最終保證汽車質量，保證汽車行駛的穩定性、節能性以及安全性。

1 汽車制造中電氣控制系統應用優勢

汽車制造過程中，包含眾多內容，通過人力資源進行管理與控制存在一定的難度，降低生產效率，也無法保證產品質量，技術人員設計電氣控制系統，并將其落實于汽車制造的全過程中，此系統的應用具有較強的優勢與價值，具體如下所示。

1.1 保證生產效率

在電氣控制系統的支持下，可大幅度提升生產效率，可按照要求時間，甚至提前完成產品生產。汽車制造過程中，存在大量重復性且機械性工作，操作人員經驗豐富，但是受主觀觀念的影響，依然存在產品不符合質量要求的情況，完全依靠人力資源進行控制，需消耗大量的時間與精力，通過設計并應用電氣控制系統可由機器人自動化開展控制，且部分重復性工作也可由機器人完成，實現了提升生產效率的目的，也降低了工作人員工作量，節約了近45%的人力資源[1]。此外，通過應用電氣控制系統，可對汽車制造的全過程進行監控，并獲取實時數據信息，并對汽車組裝流程與工序進行調整，降低設備故障概率，年平均故障率可保持在5%以內，有效避免停機維修，實現提升生產效率、節約維修養護成本的目的。

1.2 提升產品質量

汽車制造行業的生產與運行，對產品質量以及精準度提出了更高的要求，因此強化生產操作管理控制尤為重要，此時可應用電氣控制系統，并將其落實與生產制造的全過程中。在開展汽車制造的過程中，根據實際需求利用電氣控制設計機器人，并利用機器人開展生產與制造，可保證產品質量的精準度，完全按照要求開展工作，同時也可自動化開展質量檢查，進一步提升產品質量，產品失誤率保持在3%的范圍內。汽車制造中，焊接、噴漆以及裝配實際最為重要的環節，因此需保證上述工序的可靠性與精準性，在關鍵位置增設檢測裝置，實現質量控制的目的，也可保證質量的統一性與穩定性。

1.3 過程可追溯

汽車制造行業中，電氣控制系統發揮著重要的作用與價值，可對生產的全過程進行監督，并對數據參數進行儲存，為后續工作的開展提供更為全面且可靠的數據參數。在監控數據信息的支持下，可追蹤每個產品的質量、規格、生產流程與裝配，因此電氣控制系統成為最為重要的技術，并根據實際控制管理的需求在整體汽車制造鏈內建立可跟蹤性數據參數[2]。在可跟蹤性數據參數的支持下，不僅可追蹤正在生產的產品，同時也可追蹤已經投入使用的零件的歷史生產制造信息，進而明確每個車輛生產細節。在電氣控制系統的支持下，提升了質量控制的有效性，同時也提升了追溯能力，為汽車制造企業的生產管理提供保障。

1.4 綠色制造與安全制造

汽車制造行業需應用多種材料，部分材料在應用的過程中，會產生大量污染物，且未完全使用的材料無法被二次利用，最終形成廢棄物，最終對生態環境造成不良影響。此時，技術人員提出設計電氣控制系統，并將其用于材料的控制與管理之中，可有效避免出現材料浪費的情況，進而降低污染物以及廢棄物的形成，實現綠色生產制造的目的，降低能源消耗。同時，在電氣控制系統的支持下，可及時發現生產線存在的違規行為，并及時進行調整與優化，保證產品質量的同時，還可保證操作人員人身財產安全。

2 電氣控制系統設計

在開展汽車制造的過程中，電氣控制系統是其中最為重要的組成部分，也是保證產品質量與生產效率的關鍵。電氣控制系統由傳感器、執行器以及控制單元3部分共同組成，實現對汽車制造全過程控制與管理的目的。對于電氣控制系統來說，其基本原理包含眾多內容，如信號傳輸與處理、反饋控制以及網絡通信等，隨后以此為基礎開展設計工作，保證電氣控制系統運行有效性與質量。

2.1 信號傳輸與處理

此項技術主要被應用于傳感器與執行器之中，實現信號傳輸與處理的目的，并保證全過程的高效性。在傳感器的支持下，可收集汽車制造過程中產生的各項數據參數，包括速度、溫度以及壓力參數等，隨后數據信號轉化為電信號[3]。隨后，執行器識別控制單元發出的指令，并給出相應動作，對汽車各部件運行進行調整與優化，以此保證始終處于良好的運行狀態。最后，在信號處理技術的支持下，通過濾波、放大等方式對信號傳輸進行控制，保證信號傳輸的精準性，并提升系統反應速率與穩定性。

2.2 反饋控制

在設計電氣控制系統的過程中，還可應用反饋控制原理，根據具體需求建立反饋回路，接著對汽車制造的全過程進行監控，對參數進行分析，以此為基礎對車輛狀態進行調整。在進行設計的過程中，需初步設計目標值，包括速度與方向等，并建立控制單元，將其與傳感器進行連接，形成傳感器反饋系統，隨后對反饋信息進行分析。根據反饋信息對汽車制造流程與控制方法措施進行調整，保證汽車制造始終處于良好地運行狀態。反饋控制設計是閉環控制中的一種，通過此種方式，可進一步提升電氣控制系統的精準性以及魯棒性，實現精準控制的目的，保證產品質量。

2.3 網絡通信協議

在汽車制造電氣控制系統之中，網絡通信協議是最為重要的設計內容，包括CAN總線以及LIN總線等內容。在網絡通信協議的支持下，為信息傳輸提供了保障，保證可在短時間內完成信息的傳輸與處理，并保證信息的精準性與可靠性。CAN總線系統與LIN總線系統的應用各自的優勢與限制，從綜合性的角度來看，CAN總線系統應用更為廣泛，其具有低延遲、高可靠性等優勢，成為汽車制造企業的首選。同時，在進行設計的過程中，采用統一化通信協議，可保證不同模塊之間協議的便捷性，且提升整個系統的集成性。

2.4 明確運行指標

在開展設計工作的過程中，設計人員除設計上述系統外，還需明確運行指標，為后續運用的穩定性提供保障，提升系統運行的可靠性。此時，設計人員可應用模型預測控制理念，實現提前預測的目的，以此獲取系統運行狀態數據，并及時進行相應的調整，確定最終運行指標，保證系統實時響應效率與控制精度，進而保證系統公式中處于良好的運行狀態中[3]。在進行系統設計的過程中，還可應用模糊邏輯控制理論，處理運行過程中產生的不確定性以及非線性問題，以此保證整體電氣控制系統的魯棒性。同時，在完成電氣控制系統之后，還需利用遺傳算法進行校驗，并對相關參數進行調整與優化，保證運行指標處于可控范圍內，獲取最終解。在開展優化設計的過程中，設計人員需對精準度進行嚴格控制，保證系統可按照發出的指令精準執行命令；需控制響應時間，為保證控制效率與質量，需評估輸入信號與輸出信號的時長，避免延遲現象的發生；需保證系統運行可靠性，主要針對惡劣操作環境與長期運行環境下電氣控制系統運行穩定性； 需考慮系統運行能源消耗情況，在保證滿足運行需求的前提下，降低能源消耗，進而實現成本控制的目的。

3 汽車制造中電氣控制系統運用分析

電氣控制系統可被應用于汽車制造的全過程之中，以此保證產品質量滿足運行要求，并保證在要求工期內完成生產制造。具體應用如下所示。

3.1 機械加工

在開展汽車制造的過程中，可將電氣控制系統應用機械加工的任何一個環節之中，如汽車底盤制造加工之中。汽車底盤是汽車的重要組成部分，承擔汽車重量，其質量直接影響汽車質量以及后續使用的安全性與穩定性，因此需對其機械加工進行有效控制與管理。

現階段，時代的發展和進步，汽車底盤的款式與型號逐年增加，生產與加工也存在一定的差異性，這也在一定程度上提升了管理控制的難度與強度。傳統工作方式無法滿足當前汽車底盤制造的需求，存在精準性低的情況，且需投入大量的時間資源以及人力資源[4]。基于此，可應用電氣控制系統對汽車底盤的機械加工進行管理與控制，并應用數控技術，考慮生產制造的需求，進行相應的調整，以此保證產品規格的精準性。電氣控制系統的應用，需與啟動控制技術與光電技術進行有效的融合，結合具體生產需求，將對控制系統進行相應的調整，設定規定指標與閾值，將各項參數控制在標準范圍內，隨后開展材料就位、總量上料以及位置測定機械加工操作。在電氣控制系統的支持下，解決了傳統操作存在的問題，同時也可針對板料方向進行調節與控制，此過程具有自動化的特點，節約了一定的時間資源，也降低了人力資源的支出。此外，通過科學有效地應用電氣控制系統，實現了焊接控制的目的，形成智能焊接環境，使用機器人逐漸取代人工作業模式，此過程中，主要依靠數控系統發出指令，隨后機器人接收并執行明確。此種方式，可從根本上保證產品精準性，保證處于合理參數范圍內，具體如表1所示，同時也可降低機械加工的強度與難度，提升生產效率。

3.2 機械組裝

汽車零件中，部分零件由多個部分共同組成，在完成制造之后，需進行拼接與組裝，傳統汽車制造的過程中，利用人力資源完成此項工作內容。人力方式開展機械組裝，需投入大量的人力資源，并消耗大量的時間和精力，也對管理控制工作的開展帶來了一定的難度，嚴重影響汽車制造企業的經濟效益與社會效益。針對此情況，技術人員提出應用電氣控制系統，其不僅實現自動控制的目的，同時也建立機械組裝自動化系統，以此提升生產效率，保證產品質量，避免人為因素造成的失誤，也可有效避免因為操作不當而產生的安全事故[5]。需要注意的一點是，在實際應用的過程中，需考慮機械組裝的具體需求以及汽車制造工藝要求，通過系統編程的方式開展后續操作，并針對重點環節與流程進行精準控制，保證產品質量的同時，保障操作人員人身財產安全。

3.3 機械視覺

電氣控制系統的應用也可體現在機械視覺方面，此項技術先進性更強，可滿足當前系統運行的需求。在電氣控制系統的基礎上，融合機械視覺技術，可進一步提升生產效率與產品質量，也為推動汽車制造行業的發展奠定了堅實的基礎。機械視覺技術主要被應用于測量之中，隨后在傳感器的支持下，獲取數據參數，并進行傳遞與的儲存，為后續控制工作的開展提供精準且全面的數據參數，隨后以此為基礎對控制措施與方法進行優化與完善。在應用視覺技術的過程中，可結合應用信息化測量手段，通過此種方式不僅可對汽車開展全面測量，同時也實現了全過程監控的目的，此種方式逐漸取替人工測量，有效避免人為因素造成的測量誤差，進一步提升測量效率，并保證數據精準性。此外，在機械視覺的支持下，也可針對生產制造環境進行精準控制，以此保障產品質量，滿足行業發展需求。

4 結語

綜上所述，在開展汽車制造的過程中，包含眾多流程與內容，為保證滿足當前發展需求，需強化全過程的管理與控制，此時可應用電氣控制系統。在開展電氣控制系統設計的過程中，需明確運行指標，隨后開展信號傳輸與處理、反饋系統以及網絡通信協議設計，并結合應用機械視覺技術，將整體系統用于機械加工以及機械組裝之中，保證生產效率以及產品質量。

參考文獻：

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[3]楊守成.汽車涂裝車間噴漆室工藝空調電氣控制系統設計與應用[J].今日制造與升級，2024（1）：76-79.

[4]吳昊，趙旭，陳磊，等.智能工廠自動化產線電氣控制系統優化設計及應用[J].汽車工藝師，2022（3）：8-13

[5]張玉禮，臧愛清.自動化技術在汽車機械制造中的創新應用研究[J].汽車測試報告，2023（3）：38-40.