摘 要

Abstract II

1 绪论 1

1.1 论文的研究背景 1

1.2 论文研究的目的和意义 1

1.3 论文的主要研究内容 2

2 电动汽车控制器装配流水线介绍 3

2.1 装配线整体机械结构 3

2.2 装配线关键机械机构 3

2.3 线体关键参数 5

3 电动汽车控制器装配流水线控制系统总体设计 6

3.1 电动汽车控制器装配流水线控制系统的需求分析 6

3.1.1 电动汽车控制器装配流水线控制系统的功能需求 6

3.1.2 电动汽车控制器装配流水线控制系统的性能需求 6

3.2 控制系统设计路线 6

3.3 控制系统总体结构设计 7

3.4 电动汽车控制器装配流水线控制系统的核心技术 10

4 电动汽车控制器装配流水线的硬件选型与电路设计 11

4.1 电动汽车控制器装配流水线主要硬件选型 11

4.1.1 PLC的选择 11

4.1.2 电机的选择 12

4.1.3 其他硬件设备的选型 12

4.2 控制系统电路图 13

5 电动汽车控制器装配流水线控制系统的软件开发 20

5.1 电动汽车控制器装配流水线控制系统软件总体介绍 20

5.2 电动汽车控制器装配流水线控制系统程序设计 20

5.2.1 电动汽车控制器装配流水线控制系统程序流程设计 20

5.2.2 电动汽车控制器装配流水线程序结构设计 23

5.3 控制系统梯形图编制 23

6 总结 28

6.1 联机调试结果 28

6.2 论文总结 29

6.3 工作小结 30

参考文献 31

附 录 32

致 谢 36

摘 要

电动汽车控制器作为电动汽车的核心部件，用来控制电动汽车电机的启动、运行和停止，其与电动汽车电机装配的品质关系到整部车的运行状态。为了迎合电动汽车行业发展需求，提高控制器与电机的装配质量、减小工人劳动强度，提高装配效率，迫切需要研制一套高效、智能、自动的电动汽车控制器装配流水线。

本文根据电动汽车控制器装配需求，设计并开发基于三菱可编程控制器的电动汽车控制器装配流水线控制系统，综合运用三菱Q系列PLC控制器、远程I/O模块等，实现对电动汽车控制器装配流水线的整体控制。

本系统通过现场总线对线体进行信号采集及动作控制；通过控制升降机实现工装板的循环换板；通过控制气动阻挡器实现工装板的前进与停止。以上工作解决了控制器在装配过程中出现的难题，同时保证了控制系统的安全性、协调性和可维护性，有利于操作人员对整条电动汽车控制器装配流水线的综合管理。

关键词：电动汽车控制器；装配流水线；可编程控制器

Abstract

As the core part of electric vehicles, electric vehicle controller is used to control the electric vehicles motor start, run and stop. The quality of the assembly for controller and motor is related to the entire vehicles’ running state. In order to meet the development demand of the electric vehicle industry, the assembly quality of the controller and the motor need to be improved, the labor intensity of workers need to be reduced and the assembly efficiency needs to be improved. Therefore, a set of efficient, intelligent and automatic equipment needs to be developed urgently.

According to the assembly demand of electric vehicle controller, the assembly line of electric vehicle controller based on Mitsubishi programmable logic controller is designed and developed. The overall control of electric vehicle controller assembly line is implemented by comprehensive use of Mitsubishi Q series PLC controller, remote I/O station, etc.

The system acquires signal of the line and controls operation through field bus. Cycle plate of tool plate is implemented by controlling the lifting machine. The run and stop of tool plate are controlled by controlling Pneumatic stopper. With the work above, difficult problems is solved in controller assembling process. Meanwhile, the safety, coordination and maintainability of control system are ensured, which can help operators regulate the entire electric vehicle controller assembly line comprehensively.

Key Words: Electric Vehicle controller; Assembly Line; Programmable logic controller

1 绪论

随着网络信息技术的发展，可编程控制器（即PLC）作为工业控制计算机，越来越多的应用在工业控制领域。它是一款应用于工业环境下的数字运算操作的电子装置，具有功能齐全、易学易用、可靠性强等一系列优点。PLC的发展与计算机技术、通信技术、半导体集成以及控制显示等技术有着密切联系，并且已在这些方面取得了跨越式发展。电动汽车控制器作为电动汽车电机的驱动模块，其与电动汽车电机装配的品质决定着整部车子的运行状态，为了提高控制器与电机的装配质量、减小工人劳动强度，提高装配效率，迫切需要设计一款高度智能化、自动化的电动汽车控制器装配流水线。

1.1 论文的研究背景

从国际的角度来看，一个国家汽车行业的水平往往能够代表这个国家工业制造的水平，汽车产业不仅能够推动工业水平的发展，还能够带来巨大的经济效益。然而传统的汽车工业在造福人类的同时也带来了空气污染、噪音污染、能源过多损耗等一系列严峻问题，如今全球面临严重的能源危机和环境危机，传统汽车行业的发展与保护环境节约能源这一主题产生越来越多的矛盾，因此发展电动汽车行业，推动传统汽车工业战略转型是提升国内汽车产业竞争力和进行生态文明建设的有力措施。当前我国出台很多政策扶持和引导电动汽车行业发展，意欲加速提高国内电动汽车产业的竞争力，实现对国外汽车工业的“弯道超车”^[1]。电动汽车行业的发展对我国传统汽车行业的改革有着重要意义，随着电动汽车行业的迅速发展，电动汽车控制器的需求量也逐步增大。传统电动汽车控制器装配方式主要是手动装配，工人劳动成本高，且效率低下，难以满足行业发展的需求。如今随着信息技术的发展，控制技术、通讯技术和人工智能的紧密结合，极大推动了自动装配技术的发展^[2]。因此也为研制一套高效智能的电动汽车控制器装配流水线提供了良好的条件。

目前国外自动装配技术以欧美国家最为发达，其中以美国、德国和日本这些国家为代表。自动装配技术在一定程度上可以体现一个国家的工业水平，也可以为社会带来巨大的经济效益，一条装配流水线在生产中投入使用后，相比一般的手工装配、机械装配，能够在很大程度上减少劳动成本、提高生产效率以及提高产品质量。目前国外在电动汽车控制器装配流水线上的研制较少，因此电动汽车控制器的装配技术在国外存在着很大的发展空间^[3]。国内虽然积极引进国外自动装配技术，但由于起步晚，整体水平落后，电动汽车控制器装配比较复杂，因此主要的作业模式仍然是手动装配。传统的装配模式劳动强度大，人工成本高，组装过程中不能够保证装配的稳定性，难以达到装配的要求，因此在很大程度上阻碍了我国电动汽车行业的发展。

1.2 论文研究的目的和意义

研制一套高度自动化、智能化的电动汽车控制器装配流水线对电动车行业的发展具有着重要意义，一方面可以大幅度提高电动汽车控制器装配效率和装配质量，每个工人仅需要熟悉装配过程中的一道工序，既减轻工人负担又提高工人专业水平；另一方面可以简化工作流程，有利于实现监督与管理；同时能够节约材料，降低成本，装配线工序环环相扣，工作连贯性强，可以减少不必要的物力和人力浪费。本文针对电动汽车控制器装配生产线的控制需求，设计并开发基于三菱可编程控制器的电动汽车控制器装配流水线控制系统，可以实现以下目标：