汽车领域中的电气自动化系统应用研究

江珊珊

摘要：电气自动化系统的发展是迅速的，也包括了继电器控制、电子计算机控制、顺序控制器、PLC、CIMS、DCS、纵向控制技术等多项技术的发展和应用。近些年来自动化技术的发展逐渐在汽车产品行业崭露头角，以其集成化、智能化的特点，在汽车产品设计、生产制造等得到青睐。电气自动化技术的应用与发展，使汽车系统更加安全稳定，同时在故障自动诊断、智能化设计等方面提供了基础和更多的可能性。汽车领域中电气自动化系统的应用对汽车生产、制造、设计、驾驶、故障诊断维修都有重要的意义和作用。

Abstract： The development of electrical automation system is rapid， also includes relay control， computer control， sequence controller， PLC， CIMS， DCS， longitudinal control technology and other technology under the development and application. In recent years， the development of automation technology gradually emerges in the automotive product industry. With its characteristics of integration and intelligence， it has been favored in automotive product design， production and manufacturing. The application and development of electric automation technology make the automobile system safer and more stable， and at the same time provide the foundation and more possibilities in the aspects of automatic fault diagnosis and intelligent design. The application of electric automation system in automobile field is of great significance and function to automobile production， manufacture， design， driving， fault diagnosis and maintenance.

关键词：汽车领域;电气自动化系统;PLC系统;技术;展望

Key words： automobile field;electrical automation system;PLC system;technology;looking forward to

中图分类号：U472.9                                      文獻标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）10-0221-02

0  引言

电气自动化发展过程中，工业制造的革新也在进行，汽车工业制造作为规模庞大、影响范围广的行业，在电气自动化、智能化方面发展迅速，并一直处于行业领先地位。在汽车领域中，不仅在整车制造生产线上体现其自动化和智能化，在汽车产品、功能等方面的使用也有多样化的体现。与此同时，汽车设计与制造，所涉及的技术是复杂、多样且密集性的。在汽车行业发展过程中，传统汽车制造企业通过数量取得市场的时代已经过去，现代汽车制造企业想要参与市场竞争和长期发展，必须以技术为核心基础，实现全面的提升。自动化系统的应用，对汽车行业的发展有着重要的意义。

1  电气自动化系统概述

上世纪50年代至70年代之间，电气设备的发展是电气自动化的基础，随后通讯技术、集成技术、网络控制技术等蓬勃发展，多种技术组合，逐步形成了电气自动化技术。电气自动化具有多元化的接口连接方式，线路控制集成度也在长期的发展中越来越高。与此同时，可编程控制器的引入使电气自动化系统能够进行指令型操作，由以往的简单操作逐步升级，能够实现复杂性指令的操作。此阶段的发展和演变，使电气自动化系统主控制系统能够以软件控制来实现，与此同时还能够通过PLC控制系统、现成总线控制等方式进行系统控制。自此，具备设计、制造、生产、管理的汽车电气自动化体系逐渐成型。

2  汽车电气自动化

汽车电气自动化，其意义为将电气自动化系统运用到汽车设计、生产、制造、管理等多方面的运用。通过电气自动化的应用，汽车控制系统实现了更加精细化的操作，更加精准的零部件生产。此外，还使得汽车零部件的生产实现了个性化生产和定制生产等效果，在生产效率方面也节节提升。可编程控制器的使用与发展，使汽车系统编程实现了功能设计的多样化，帮助设计效率得到提升。

3  汽车领域中电气自动化系统的应用情况

3.1 机器人视觉系统

机器人视觉系统在汽车工业领域的应用过程中，其通过对物体进行扫描，以得到信息数据，在通过系统算法得到立体的精准位置定位信息，实现对汽车生产的监控，以达到监控的效果，并为自动化生产提供数据支持。

机器人视觉系统在汽车工业领域的实际应用中，可以对汽车总装、零部件、安全带滚轮、车锁、控制板、线束保险丝盒、汽车仪表盘、发动机等等进行检测。

机器人视觉系统的实际应用中，需要与机器人系统连接，以实现数据信息和指令的传输，以此实现对生产过程的监控，并通过信息传输，实现监督自动化机器人完成相应的操作，目前机器人已经达到非常精确、灵活操作的程度。

机器人激光焊接技术的运用，是通过机器人视觉系统的数据模型，自动对照具体的位置信息和尺寸信息，以实现自动调整，同时完成焊接操作任务。待到焊接完成后，机器人能够根据数据信息比对，实现对激光焊接的质量检测，并记录评估。随着机器人视觉系统相关技术的发展和完善，除了能够进行更加精密的测量和操作以外，还能够通过传感器感知环境情况，并通过数据分析发出适应环境的光源以及角度的请求，从而通过微调保证准确性和精准度。

3.2 集成系统

汽车实现全面的控制，是通过各个子系统的建立并实现连接以达到综合调控的效果的。因此，汽车控制系统需要实现一体化设计，这就要求汽车设计与制造过程中更好的实现集成化，集成化系统的应用是实现技术组合、子系统连接、全面控制的技术基础。集成化主要体现在线路集成设计、自动化生产集成化管理以及其参数调整、校对、修改的系统应用，以集成系统的技术优势，实现汽车电子产品质量的统一控制。为汽车相关电气产品提供了更加协调统一的控制流程，实现了标准化、规范化生产，同时对汽车系统电气产品性能以及运行质量提供了保障。

3.3 现场总线控制系统

在汽车组装、涂装环节，生产流程工艺具有精密性、一体性等特点，因此工序和操作要求非常严格。通过将组装、涂装流程编入PLC系统、CPU模块，以电气自动化技术为依托的现场总线控制系统就能够发布相关工序指令，实现生产流程的自动化。生产管理人员通过监督系统程序运行状况以及现场生产过程，对工艺偏差及时进行纠偏，调整具体参数，以实现总体控制，稳定运行。

3.4 PLC控制系统

汽车的中冲压线、焊装线、总装线、涂装线等工序环节都由PLC控制系统进行控制操作，具体而言，其采用分布式设计，实现总系统和子系统的协调统一，总系统负责总体工序进程，子系统则对针对性的具体操作进行管理，最终实现整体化一。

此外，在汽车安全系统中，安全PLC的设计也得到了有效应用。作为一套安全软件系统，其功能具有全面性、可协调、稳定性、方便性等优点，其安全功能包括急停、安全门、安全光栅等，用户在使用过程中只需要调用安全模块，即可进行安全功能操作。

3.5 车道偏移系统

汽车在驾驶行进过程中，难免会发生车道偏移的情况，而这种情况也会影响交通行驶，甚至会发生安全事故，尤其是在天气状况恶劣，比如下雨、下雪等天气尤为明显。车道偏移系统的设立，是通过设置传感器、摄像头对车辆行驶情况进行监测评估，实现自动预警和解除功能。在车道偏移行为开始后0.5s，系统发出警报，当驾驶员行驶汽车完成车道变更后，警报解除。

3.6 自动泊车系统

目前很多品牌的车辆都增加了自动泊车系统功能，其功能表现为不经过人为干预，实现车辆自动停车入库。汽车自动泊车系统，需要借助探测仪、传感器等等对车辆位置信息、距离信息、停车环境做出评估判断。处理器对收集的参数信息进行分析，并制定泊车策略，将信息反映到操作系统中，车辆自动调整角度、速度，以实现自动泊车效果。整个泊车过程，不仅仅是自动泊车系统功能的体现，是通过汽车各个系统之间的联动合作实现的。

3.7 自动巡航系统

自动巡航系统的功能体现是与前方车辆自动保持设计的安全距离。自动巡航系统功能的实现，需要借助智能化自动控制系统，通过车距传感器、轮速传感器、转向角传感器以及ACC控制单元等，将车辆状态信息（车道、车速、环境、距离、位置）反馈给ACC控制单元，经过信息分析后，对车辆操作系统（发动机、制动等）发出行动指令，以达到自动巡航的效果。

3.8 人车沟通系统

人车沟通系统以电脑智能系统为基础，通过语音识别，实现人与车之间的沟通互动，识别语言中的控制指令信息，并进行相应操作。例如可以进行音乐播放、音量调节、空调开关、导航设置等等。

人车沟通系统的实现，是以通信装置为媒介建立沟通，通过人车交互，实现更加便捷的控制效果和驾驶体验。人车沟通系统，还能够支持无钥匙驾驶功能，驾驶员随身携带汽车通信器，当靠近车辆时车辆感应到通信器车辆会执行开锁指令，以进行自动解锁，同时开动车辆只需要直接启动即可，方便驾驶员驾驶。

在进行锁车时，不同车辆有不同策略，主要分三种，一种是在车门把手上设置锁车触摸键，驾驶员下车后可以进行轻按触摸锁车;另一种则是通过钥匙（通信器）按键进行锁车的传统操作形式;此外是通过钥匙插入锁孔进行应急开启和应急锁车。在忘记锁车时，超出一定距离，汽车通信器会发出提醒，或在超出设置时间后自动锁车。在人车沟通系统中主要为前两种形式，一般而言现代汽车制造中，是多种形式共存的。

4  电气自动化系统在汽车领域中的发展前景

现代汽车设计制造中，汽车系统的智能化管理已经成为一种必然。目前，随着电气自动化技术在汽车领域的应用加深，汽车智能化超前配置中采用了开放化和全自动化的设计，通过在电气设备上增加端口，就可以将电气设备与汽车系统程序相连，构建一个信息输送的网络结构，通过电气设备来监测和采集内外部环境，从而使汽车系统实现对信息的共享利用。

随着互联网技术和网络通讯技术的提升，制造业的智能化水平不断提高。在这种背景下，我国大力推广“互联网+”经济新形态，在各行各业推动“互联网+机器人”，开启了一个全新的智能化时代。进入5G时代，更加稳定的网络通讯条件标志着未来汽车领域将全面开启智能化，而未来汽车设计中的电气自动化系统则成为汽车控制系统连接智能交通管理的必然条件。

5  结束语

电气自动化系统在汽车领域中的应用，代表着我国汽车设计与制造技术自动化、智能化水平的提高。目前已经应用的机器人视觉系统、集成系统、现场总线控制系统、自动巡航系统、车道偏移系统、PLC控制系统等，为汽车自动化制造和汽车驾驶性能的改善提供了技术支持。在汽车驾驶性能方面，电气自动化设计为汽车系统创造了一个智能化的环境，增加了汽车驾驶的安全性和可靠性。因此，汽车制造企业必须加强电气自动化系统在汽车领域应用的研究。

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