基于PLC的電控發(fā)動機(jī)實(shí)訓(xùn)臺架故障控制原理的開發(fā)

劉兆義　李智（武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430080）

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基于PLC的電控發(fā)動機(jī)實(shí)訓(xùn)臺架故障控制原理的開發(fā)

劉兆義李智
（武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430080）

摘要：為了解決普通開關(guān)故障控制方式開關(guān)較多、線路復(fù)雜，單片機(jī)控制成本高、編程復(fù)雜、產(chǎn)品升級困難的問題，設(shè)計(jì)可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)故障控制。通過一個(gè)按鈕開關(guān)實(shí)現(xiàn)斷路、短路、接地故障的設(shè)置，減少故障開關(guān)的數(shù)量，避免人為增大故障概率，以便更好地借助實(shí)驗(yàn)臺架完成電控發(fā)動機(jī)故障診斷方面的教學(xué)。

關(guān)鍵詞：電控發(fā)動機(jī)；實(shí)驗(yàn)臺架；PLC；故障控制原理

Abstract:Programmable Logic Controller is designed to control switch faults, which has solved current problems of excessive switches, complicated circuits, costly SCM control, complex programming, difficult product upgrading, etc. Open circuit, short circuit, and grounding fault can be set with one single button switch. By reducing the number of fault switches, the chance of human error is lessened and fault diagnosis of electronic-controlled engine can be taught more effectively through the experiment bench.

Keywords:electronic-controlled engine; experiment bench; PLC; fault control principles

引言

隨著電控發(fā)動機(jī)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的故障診斷方法已經(jīng)不能夠滿足維修的需要，提高維修人員在電控發(fā)動機(jī)的故障維修能力尤為重要。

為了提高維修人員在電控發(fā)動機(jī)的故障維修能力，目前廣泛借助實(shí)驗(yàn)臺架完成電控發(fā)動機(jī)故障診斷與排除方面的實(shí)踐教學(xué)。實(shí)驗(yàn)臺架一般在傳感器線束至發(fā)動機(jī)電控單元ECU之間設(shè)置一個(gè)故障模擬部分，用于模擬電控系統(tǒng)線路常見的短路、斷路、信號過弱、信號過強(qiáng)、信號不變等故障。目前，常用的實(shí)驗(yàn)臺架故障控制和設(shè)置的方法有兩種：普通開關(guān)式，單片機(jī)控制。

一、常用的故障控制原理分析

普通開關(guān)式控制在傳感器和電控單元之間串聯(lián)旋鈕式開關(guān)即可，在正常工作時(shí)，該開關(guān)常閉，實(shí)現(xiàn)信號的輸入。旋轉(zhuǎn)開關(guān)可實(shí)現(xiàn)信號的斷路、以及對電源的短路和接地搭鐵，也可在線路中增加電位計(jì)或可變電阻來改變模擬信號的大小，來實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)動力不足、起動困難等故障的設(shè)置。該控制方法簡單，制作成本低，但設(shè)計(jì)功能有限，隨著模擬故障的增多所需開關(guān)數(shù)量比較多，容易造成線路復(fù)雜，增加控制系統(tǒng)產(chǎn)生故障的機(jī)會。如圖1所示[1]。

單片機(jī)控制方法將傳感器到ECU的線路中串接單片機(jī)故障設(shè)置單元，故障設(shè)置單元上的端子與ECU引腳一一對應(yīng)，通過調(diào)取單片機(jī)中存儲的程序來實(shí)現(xiàn)模擬故障。控制程序多采用匯編語言或C語言進(jìn)行，配合外圍的電路來實(shí)現(xiàn)所需功能。在單片機(jī)上串有故障開關(guān)設(shè)置故障，可以通過示波器、檢測儀、萬用表等儀器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的動態(tài)檢測。該方法可以避免普通開關(guān)控制線路復(fù)雜導(dǎo)致人為增大故障概率的問題，但受單片機(jī)硬件的質(zhì)量影響較大，同時(shí)對實(shí)訓(xùn)臺開發(fā)人員控制部分知識要求較高，成本比較高。此外，單片機(jī)的線路是根據(jù)特定的功能特別設(shè)計(jì)的，增加功能時(shí)必須重新設(shè)計(jì)線路，對應(yīng)的程序也將進(jìn)行修改。如圖2所示[2]。

圖1　普通開關(guān)控制原理

圖2　單片機(jī)控制原理

二、PLC故障控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于上述考慮，提出一種新型的實(shí)訓(xùn)臺架的故障控制方法即采用可編程PLC技術(shù)控制。以某一傳感器為例，選用三菱FX2N-48MR機(jī)型，使用GX系列MELSOFT軟件進(jìn)行編程，對其控制原理和故障設(shè)置進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)步驟如下：

1.分配I/O地址表，如表1、表2所示。

表1　I/O輸入地址分配表

表2　I/O輸出地址分配表

2. PLC外部接線圖，如圖3所示。

圖3　PLC外部接線圖

3.控制程序編寫

（1）PLC程序指令語句

0 LD X001

1 OUT C0 K1

4 OUT C1 K2

7 OUT C2 K3

10 LD C0

11 ANI Y002

12 ANI Y003

13 OUT Y001

14 LD C1

15 ANI Y003

16 OUT Y002

17 LD C2

18 OUT Y003

19 LD X000

20 RST C0

22 RST C1

24 RST C2

26 END

（2）控制梯形圖，如圖4所示。

4.程序調(diào)試。

第一次按下SB1按鈕時(shí)，通過控制程序，輸出繼電器Y1線圈動作，中間繼電器KV1線圈通電，如控制圖5所示KV1常閉點(diǎn)斷開，信號中斷，實(shí)現(xiàn)斷路。第二次按下SB1按鈕時(shí)，輸出繼電器Y2線圈動作，中間繼電器KV2線圈通電，KV2常開點(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)短路。第三次按下SB1按鈕時(shí)，輸出繼電器Y3線圈動作，中間繼電器KV3線圈通電，KV3常開點(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)接地。任何時(shí)間按下SB復(fù)位按鈕時(shí)，所有線圈均恢復(fù)到初始狀態(tài)。

圖4　梯形圖

圖5　故障設(shè)置原理圖

基于上述控制原理，對電控發(fā)動機(jī)的空氣流量計(jì)、水溫傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器等電控元件進(jìn)行故障控制設(shè)計(jì)，通過故障設(shè)置臺上的數(shù)字按鈕進(jìn)行故障設(shè)置。

三、結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)臺架采用PLC實(shí)現(xiàn)故障控制，通過一個(gè)按鈕開關(guān)實(shí)現(xiàn)了斷路、短路、接地故障的設(shè)置，減少了故障開關(guān)的數(shù)量，避免了人為增大故障概率的問題，當(dāng)故障功能增加時(shí)，只需修改PLC內(nèi)部的程序，PLC外部接線基本不動。實(shí)訓(xùn)臺架性能穩(wěn)定可靠，具備二次升級的能力，能夠滿足功能設(shè)計(jì)的需要。在實(shí)訓(xùn)臺架上進(jìn)行的故障檢測對維修能力的提高有很大的幫助。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：劉兆義（1983-），男，湖北武漢人，高校講師，碩士，從事汽車專業(yè)教學(xué)與研究工作。

中圖分類號：U472

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）04-0249-02