汽车线束检测系统的设计与实现

摘 要：随着汽车工业的迅速发展，汽车配套的零部件也得到迅速发展。为了保证汽车线束的安全使用，需要一套完整的汽车线束检测系统对汽车线束进行有效的检测。根据汽车线束检测中的实际情况和对检测故障的分析，设计出一套联合使用PC机的汽车线束检测系统。该文主要分析汽车线束检测过程中遇到的问题，汽车线束检测 系统的硬件和软件组成，旨在提高线束检测系统检测的准确性。

关键词：汽车线束检测系统 设计 实现

中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-0-02

随着经济的发展和人们生活水平的提高，对于汽车的需求越来越多，而且质量要求不断提升，尤其是对汽车的安全性方面要求越来越高。汽车线束是汽车控制电路网络的主体，如何保证其生产过程中不出现故障影响汽车安全就成为一个重要的课题。目前国内对汽车线束检测系统的自主研究还处于初级阶段，尤其是在功能性和人性化方面存在诸多不足，而国外汽车线束检测系统虽然功能较为齐全，但性价比比较低，因而需要根据我国国内汽车生产的实际需求研发一套完整的汽车线束检测系统。

1 汽车线束和汽车线束检测系统

汽车线束是汽车控制电路网络的主体，如果没有汽车线束也就不存在汽车电路。随着人们对汽车舒适性、安全性、排放性和经济性的要求，汽车线束越来越复杂。线束是由铜材冲制而成的接触件端子在与电线电缆压接后，外面塑压绝缘体以线束捆扎形成连接电路的组件，其基本构造是一致的，主要是有电路、联插件、绝缘体三部分组成。目前国内对汽车线束的检测主要采用指示灯、蜂鸣器等，通过观察是否有光和声音来判断线路的通断情况，这种传统的检测方法效率较低，而且准确性也较差，容易造成漏检或错检，从而影响汽车的安全。而国际上先进的汽车线束检测系统比较昂贵，对小的汽车线束生产厂家来说无法购买这样的设备。为了保证线束的可靠性和安全性，必须加快对汽车线束检测系统的设计和研究。

2 汽车线束检测系统存在的问题和总体设计思路

2.1 汽车线束检测系统存在的问题

汽车线束能够保证汽车在各种恶劣的环境和行驶环境下具有更高的安全性，但是线束在制造过程中还存在诸多问题，主要包括三方面：开路、错位和短路，开路即断路，错位即接出线与接入线排列错误，短路即线与线之间存在短路或者绝缘体的性能不佳。根据线束的故障问题建立了三种汽车线束故障模型和无故障线束模型。

2.1.1 存在内部短路。内部短路节点的导线多是成对出现的，虽然在输入高端信号时叶端有响应，但是如果用矩阵来进行描述相应信号，会造成矩阵排列异常。

2.1.2 存在错位节点。存在这种问题的导线多是成对出现的，虽然在输入高端信号时叶端有响应，但是如果用矩阵来进行描述相应信号，会造成矩阵排列异常。

2.1.3 存在开路节点。存在这种问题的导线在输入高电平信号时叶端没有响应。

2.1.4 无故障模型。这种情况是叶端输入与根端输入完全一致。

2.2 汽车线束检测系统的总体设计思路

汽车线束检测系统在进行设计时要满足国内汽车生产厂对汽车线束检测系统的基本要求，主要包括以下五个方面：

（1）能够加快检测的速度，使检测时间有效缩短，也就减轻了检测操作人员的劳动强度，实现对检测线束的自动连接检测、自动夹紧，使检测的自动化程度有所提高；（2）能够对线束存在的故障进行检测，比如短路、开路、接触不良等，并且能够在同时出现这几种问题时还能够对故障进行分析；（3）能够对整个系统进行有效的监控，并且及时记录关于线束的相关信息，如线束的型号、批次、检验人员等，并且进行存档；（4）能够及时获得检测结果，并且根据检测结果对故障进行诊断和判断，形成诊断报表，为工作人员提供诊断依据。（5）能够实现对多个插件的线束进行同时检测，与汽车多种形状的插口相匹配。汽车线束检测系统的总体设计思路要遵循以下方面：第一，对汽车线束检测系统的主要功能进行分析检测；第二，结合在检测过程中汽车线束存在的主要故障；第三，对汽车线束的检测原理进行分析和总结，对开路、错位、短路等故障进行针对性的研究和分析；第四，针对不同的夹具模型进行设计。

3 汽车线束检测系统的设计和实现

汽车线束检测系统的设计和实现要进行硬件和软件的设计。

3.1 汽车线束检测系统的硬件构造

3.1.1 汽车线束检测系统硬件设备的选择。硬件设备主要包括可编程控制器、台架材料、气动夹具、空气压缩机、电磁换向阀等。（1）可编程控制器（PLC）：本设计中使用三菱FX2N.80MR-001型PLC。（2）台架材料：作为整个系统的支撑结构，在选取时要选取成本低、安全耐用、容易加工的设备，本设计中采用有机玻璃作为台架材料。（3）气动夹具：本设计中采用包含8根电线和9根电线的线束作为检测对象，因而在选择气动夹具的相应模块时选取性价比较高的产品，所需的气缸选取结构小巧、占用空间小的气缸，本设计中选取SDA20x12型气缸，整体的驱动行程在10 mm之间，在室温下工作，工作压力控制在0.3～0.4 MPa之间。（4）空气压缩机：选取ZB.0.10/8直联型便携式空压机，排气压力为0.8 MPa，功率为0.75 kW，进气量为100 L/min。（5）电磁换向阀：其主要功能是对博型气缸的松开和夹紧进行控制，要求重量轻、体积小、工作寿命长，而且需要有两个工作位置，本设计中使用4 V110.06型换向电磁阀和AFR1500型气动二联件，将工作压力控制在0.5 MPa之间。

3.1.2 汽车线束检测系统硬件设计和工作原理。整个系统主要包括通断检测和绝缘电阻检测，通断检测主要包括线束的开路、错位、短路、接触不良等，绝缘电阻检测时检测线束之间和线束与连接器外壳之间的绝缘程度。因而在进行检测时做好以下工作。可编程控制器的设置。可编程控制器在整个检测系统中主要包括：提供检测信息、提供开关量信号、提供限位开关的闭合状态、提供检测结果等。利用对可编程控制器的输出和输入等端口的分配来实现其控制功能，其端口的分配如下：输出：Y000-Y007和Y010-Y020检测结果同时输出；Y030-Y032指示灯；Y033蜂鸣器；Y040-Y043电磁阀1-4；输入：X000-X007和X010-X020检测指令逐点输入；X040-X043限位开关1-4；X404开始按钮。可编程控制器中的端口应该用导线连接起来，确保各线束之间能够与输出和输入端口行程回路，然后根据信号来对检测情况进行判定，如图1所示。

3.2 汽车线束检测系统的软件构造

软件设备主要包括两部分：PC机和可编程控制器，PC机主要负责接收发来的数据，并且与存放在数据库里的数据进行比较来判断故障的位置，并显示检测结果。可编程控制器采用GX Developer软件，能够对FX、Q、A等所有系列的可编程控制器进行开发和编程，实现对程序的调试、更改和监控，还能够对网络参数进行有效的设定，通过指令表等程序进行设计，并实现对可编程控制器程序的读和写，本设计中采用Fame View组态软件。可编程控制器是整个线束检测系统的核心，它需要对所有线束进行检测，完成数据的传输和判断，还要实现对线束检测结果的显示和警告功能。

在开始检测时，接通电源，打开主控开关，系统开始等待，此时绿灯持续闪烁，在开始之后绿灯闪亮；将检测的线束放入其中，在没有插到定位槽时系统继续等待，在插入定位槽后，薄型气缸夹紧定位，然后检测系统开始检测，并且将获得的检测结果进行存储。在检测结束后，气缸夹紧结束，将线束松开，PC机对检测结果进行判断，绿灯亮则表示无故障，红灯亮且蜂鸣器响起则表示存在

故障。

4 结语

随着汽车工业的不断发展，电子控制技术在汽车设备中应用越来越广泛。由于人们对汽车安全性、经济性和舒适性要求的增加，汽车的电器功能越来越多，因而就需要加强对汽车线束的检测。该文中的汽车线束检测系统时根据汽车生产过程中存在的问题而设计的，其保持了与线束生产的一致性，比起传统的检测系统来说，检测速度更快、结果更为准确。

参考文献

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