汽車涂裝電氣自動化關鍵技術研究

（1.一汽-大眾汽車有限公司佛山分公司，廣東 佛山 528237；2.佛山職業(yè)技術學院 汽車工程學院，廣東 佛山 528137）

在如今的汽車生產(chǎn)行業(yè)當中，汽車涂裝的質量直接關系到汽車外部防腐蝕性能和整體美觀度，從而在很大程度上影響了汽車的銷量。而要讓汽車涂裝達到更好的效果，就必須要對涂裝設備進行精準、高效的控制。汽車涂裝電氣自動化技術的應用，能夠通過系統(tǒng)自動地讀取工序中的每個環(huán)節(jié)、每個部分的相應信息，并且通過控制系統(tǒng)的反饋，使其按照設定進行下一步的工作，從而實現(xiàn)對汽車涂裝實現(xiàn)自動化控制。

1 汽車涂裝電氣自動化的基本原理

汽車涂裝工藝的主要作用是對焊裝完成后的白車身進行噴漆，為汽車涂上特制而成的防腐涂料，從而使其具備耐腐蝕的性能，同時，也讓汽車具有更加鮮艷的色彩和光澤的外觀。汽車涂裝電氣自動化的過程包括涂裝前的處理，電泳、烘干、中涂、中涂烘干、PVC膠裝、面涂、面涂烘干等工序，自動化輸送系統(tǒng)貫穿整個涂裝線工序，能夠根據(jù)相應的涂裝工藝需求，按照一定的步驟完成升降、傾斜、變速、選擇等操作。首先，白車身在涂裝前要先經(jīng)過電泳處理，才能夠進入涂裝的地面鏈，在這期間，工件的運轉運用了動輥、轉臺、輸送鏈、升降器等設備，這個過程中的每一步驟都在PLC程序的監(jiān)控下完成。其中最為重要的設備就是轉臺站，這一設備主要由交流電機、傳感器、輥床、導軌、繼電器等零件組成，它能夠控制滑撬帶動車身完成工序中所需要的移動、旋轉等一系列動作，這也是汽車撞涂自動化生產(chǎn)線中的基礎。具體到汽車涂裝的流程中，先是由輥床電動滑撬執(zhí)行一系列的涂裝操作，隨后回到最初的上件點，然后在繼續(xù)執(zhí)行下一部的操作，這個過程需要在兩個直角彎處多次往返，因此需要兩個轉臺站同時工作才能完成相應的操作。

在視窗控制中心的顯示模塊上，能夠顯示轉臺在工作過程中的運動速度、選擇角度和裝載白車身的數(shù)目。轉臺在交流電機的帶動之下，承載著輥床進行移動，其運動速度由電機的轉速進行控制，而電機的運轉又受到變頻器的控制。在輥床工作的過程中，相應的定位工作則是受到PLC系統(tǒng)的控制。其中一部電機負責驅動同步帶輪，以此來控制輥輪的轉動，而另外一部電機則是要控制輥床在設定好的導軌上運動，讓轉臺按照工序的要求進行旋轉。輥床入口位置由電感式傳感器1來實時監(jiān)測，從而對其進行精準的定位，當傳感器監(jiān)測到滑撬上的物料后，就會在PLC控制系統(tǒng)中產(chǎn)生特定的信號，再控制轉臺旋轉90度。轉臺的旋轉角度則是由電感式傳感器2來監(jiān)測，當轉臺旋轉到設定好的角度時，也會在PLC系統(tǒng)中產(chǎn)生一個特定的信號，讓輥床停止運動。繼電器的主要作用是控制兩部電機的啟動和停轉以及相應的正反切換，繼電器只有在接受到PLC系統(tǒng)給出的信號時，電機才會啟動。PLC控制系統(tǒng)的主要作用是對整個系統(tǒng)中的每一部分設備的運轉進行精準的控制，讓每個零部件都能夠按照設定好的程序運轉，從而實現(xiàn)汽車涂裝的自動化控制。

2 爐溫PID控制

在汽車涂裝電氣自動化工作的過程中，溫控儀表使用的頻率比較高，一般情況下，油漆的烘干爐風幕區(qū)的標準溫度是100～140℃，只有精準的控溫，才能形成符合規(guī)定標準的涂膜。如果在烘干的過程中，烘干爐的溫度被調得過高，或者停留的時間過長，就會產(chǎn)生一系列不良的后果，輕則黏膜的附著力不足，重則使得涂膜破碎或者脫落，嚴重影響最終的涂裝效果。冷卻室的作用是運用冷風對汽車表面涂裝的附著物進行降溫，但前提是必須剛剛從烘干室內輸出的，只有這樣，才能夠讓汽車對電氣自動化系統(tǒng)中的下一個程序進行適應，而不至于影響外部的溫度。冷卻室應當設置在烘干室的出口附近，一般情況下，應當間隔兩個車身的距離，因此，就要有PID來控制溫度。通過自動化系統(tǒng)中的數(shù)字溫度控制儀表，顯示汽車車身的溫度，并且根據(jù)已經(jīng)設定好的溫度標準，自動地對運送到這一部分的車身溫度進行檢測，并且與標準溫度范圍進行對比。溫度控制儀表能夠將被檢測的對象和電流信號主動地傳輸給PLC控制系統(tǒng)中的模擬輸入模塊，經(jīng)過軟件進行相應的處理之后，再將信號傳送到變頻器，從而控制風門電動機，通過控制風門開關的大小來精確地控制溫度的升降。

3 變頻器的應用

變頻器的工作原理，就是通過改變電源原本的頻率和電壓，從而改變三項交流電機的轉速和轉矩。變頻器的使用，能夠大范圍、高效、連續(xù)得控制設備調整速度，達到控制電機進行正反轉切換的目的，從而讓電機能夠高頻度地啟停運轉。同時，變頻器自身具有較強的保護功能，不僅能夠保護變頻器自身的安全，同時還能夠保護電機在高頻率的轉動、啟停和正反切換過程中不被損壞。在電氣自動化系統(tǒng)中，通過PLC控制系統(tǒng)，控制變頻器改變電機的轉速，從而讓電動帶動升降臺、轉臺等設備根據(jù)需要進行運轉，讓整個涂裝過程更為自動化、簡單化。以升降機的運作為例，通過雙路輸出的旋轉編碼器來輸出兩組香味差為90度的A、B兩相脈沖，對比A相在前或是B相在前，從而來判斷編碼器的轉向為正還是反，利用這兩組脈沖來精準的監(jiān)測三項電機的轉角及方向，就能夠得知皮帶的直線位移距離和方向，從而實現(xiàn)對升降平臺勻速輥床移動的精準監(jiān)控。當升降機位于初始位置的時候，啟動變頻器，如果能夠在升降機上監(jiān)測到滑撬承載著車身，則啟動升降機，使其向上運行，當編碼器錄脈沖達到一定數(shù)值時，那么，變頻器就會控制電機進行減速，當編碼器記錄脈沖數(shù)值達到峰值，就會控制升降機停止運動，同時啟動輥床電機，將載有車身的滑撬輸送到下一個工位，這一環(huán)節(jié)完成之后，變頻器又會自動控制空滑撬回到最初的位置，從而形成一個完整的循環(huán)。

4 車身信息識別系統(tǒng)

在汽車涂裝電氣自動化關鍵技術中，MOBY的鑒別系統(tǒng)被分為了兩個部分，一是移動數(shù)據(jù)存儲器MDS，二是讀寫裝置SLG。MDS和SLG這兩個部分應當面對面安裝，其中SLG能夠對整個工序中的任意一個區(qū)域進行逆向掃描，獲取相應的數(shù)據(jù)，這一部分需要對借口進行掃描，從而獲取對應的信息，從而根據(jù)需求發(fā)布相應的操控質量。在汽車涂裝電氣自動化生產(chǎn)線上，各個工位的監(jiān)測和執(zhí)行機構元器件，都是采用安裝在西門子ET200S遠程站接口的方式。汽車涂裝過程中，車身上帶有的自動獲取數(shù)據(jù)的識別系統(tǒng)，能夠通過電泳、噴漆、存儲等對應的自動化工藝過程中取貨到本身所需要的動作信號以及相應的控制信息，并且結合汽車本身的車型情況，實現(xiàn)對白車身的運動路線、電泳參數(shù)、噴漆的次數(shù)和顏色等各方面的自動化控制。運用PROFINET 現(xiàn)場總線，把通訊技術與信息數(shù)據(jù)的獲取及處理系統(tǒng)合二為一，實現(xiàn)高度自動化的系統(tǒng)運行。

5 結語

綜上所述，汽車涂裝技術對于汽車的制造與銷售而言是極為關鍵的。當前，汽車涂裝生產(chǎn)線上，電氣自動化控制技術的應用和引進的范圍都非常廣，并且涉及的工作范圍也很大，因此，我國較為先進的涂裝生產(chǎn)工藝基本都采用了三層控制網(wǎng)絡布局，運用組態(tài)軟件將監(jiān)控畫面?zhèn)鬏數(shù)接嬎銠C，同時，采用S7-300CPU來作為過程控制器，運用光纖網(wǎng)絡以及MOBY讀寫器來構成一個較為復雜的自動化控制系統(tǒng)，不僅能夠提高汽車涂裝的自動化程度和生產(chǎn)效率，還能夠讓汽車的生產(chǎn)過程更為靈活更為可靠。在未來的工作中，我們要繼續(xù)加強對汽車涂裝電氣自動化技術的研究力度，從理論研究和實踐兩方面為汽車涂裝行業(yè)的升級發(fā)展提供更多的支持，以此實現(xiàn)我國汽車制造行業(yè)在新時期的技術升級與改造，為其可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)奠定堅實的基礎。