一種基于PLC控制VIN標簽壓印打刻機的設計

朱慶森

摘要：。VIN標簽是“汽車的身份證號”，由制造廠家按特定的規則為每臺車編制并刻印在VIN標簽上，安裝在車體“非經破壞性操作不能被完整取下”的部位。目前VIN標簽刻印有氣動打標、刻盤壓印、激光刻印等技術。由于每臺車的VIN是唯一的，通常需要PC將相關刻印內容，參數傳送給打刻機，由打刻機完成刻印。為了方便實現PC與打刻機的通信，通常打刻機由單片機控制。但單片機在抗干擾、實時監控、故障排查等方面都不能滿足現場生產的需求。本文介紹的是一種基于PLC控制的壓印式打刻機的設計方案。

關鍵詞：汽車制造;PLC控制;PC與PLC通信技術

一、導言

VIN碼是英文（Vehicle Identification Number）的縮寫，譯為車輛識別代碼，又稱車輛識別碼，車輛識別代碼，車輛識別號，車輛識別代號，VIN碼是表明車輛身份的代碼。VIN碼由17位字符（包括英文字母和數字）組成，是制造廠為了識別而給一輛車指定的一組字碼。該號碼的生成有著特定的規則，對應于每一輛車，并能保證五十年內在全世界范圍內不重復出現。是"汽車身份證"。車輛識別代號中含有車輛的制造廠家、生產年代、車型、車身型式等信息。

由于VIN標簽是法規要求的項目，VIN刻印設備要求可靠性高、出錯率低。過往采用單片機控制的打刻機其控制系統抗干擾性能差、不具備實時監控功能、出現故障后無法實時跟蹤程序運行狀態，故障排查困難導致其無法滿足現場生產的需求。

二. 控制方案及主體機構設計

考慮到成本，計劃采用市場上成熟的技術作為本設計的控制系統的平臺，通過對比分析PLC+伺服控制系統比常見的單片機+步進電機的方案具有明顯的優勢：

a.主體方案如下：

1、X-Y雙平臺由伺服電機分別驅動，用于控制刻印字符的定位;

2、Z軸由交流異步電機驅動，經離合器控制凸輪把X-Y平臺頂起，用于字符壓印;

3、打刻盤由伺服電機驅動，通過伺服電機精準控制轉盤角度，確保打刻盤上的字符正對著平臺上的VIN標簽;

4、VIN標簽送料由氣缸驅動，通過機械限位確保每次送料位置的一致性;

5、控制系統采用三菱Q系列PLC+QP系列伺服模塊，PLC與PC通信采用三菱串口通信協議進行數據交換;

b.控制程序設計：

根據現場使用的要求及習慣，設計以下的程序流程：

1.車型參數規格錄入，設定每種車型的VIN規則及位置參數等;

2.作業者啟動并登陸軟件

3.手動掃描VIN號到PC，PC根據VIN查詢參數表，確定車型及對應參數;并把相關信息按約定的格式通過串口傳輸到PLC;

4.PLC根據傳來的完整信息，把VIN的每個字符刻印到標簽上的約定位置;

5.設備回原位等待下一臺車的數據;

c.人機界面設計

界面分四個區域：

1.輸入區，顯示掃描輸入車號信息及待打刻信息;

2.伺服軸狀態顯示及手動控制區

3.打刻機啟動/自動運行控制區

4.信息提示區，顯示當前狀態，下一步操作要求，異常信息等;

d.PLC程序設計

PLC程序包括5大功能塊

1.X-Y平臺根據參數進行運行，精確定位;

2.打刻盤伺服軸根據參數轉到指定角度，把設定的字符轉到指定位置;

3.控制離合器閉合，凸輪帶動X-Y平臺接近打刻盤，用于打刻字符;

4.手動控制功能，配合人機界面把常用的手動調整功能進行編寫;

5.信息提示功能，提示作業順序、要求，顯示出錯信息、運行結果等;

三.總結：

按上述設計制造出來的設備，年度在開動率達到99.99%以上，錯誤率為0，滿足現場穩定生產的需求。

通過三菱的通訊協議實行PC與PLC的數據通訊，大大的擴大了設備的擴展能力，后續該設備導入的視覺識別檢查外傷模塊，也很好的實行，多種功能模塊相互配合滿足現場的使用要求。

參考文獻

[1] 周麗芳.三菱PLC從入門到精通.人民郵電出版社.2018-09-01

[2] 陳強. Visual Basic 從入門到精通.人民郵電出版社.2016-09-01

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