汽車涂裝生產(chǎn)線的電氣控制技術(shù)特征與優(yōu)化方向

張翠翠

(四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 遂寧 629000)

0 引言

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，汽車生產(chǎn)線逐漸向著無人化、智能化方向發(fā)展，涂裝是汽車外觀的基礎(chǔ)保障，直接影響到汽車的品質(zhì)、外殼耐腐蝕性和使用壽命，涂裝工藝是汽車生產(chǎn)工藝的重要組成部分。在自動化生產(chǎn)線上，涂裝工作的實(shí)施不僅要考慮工藝、材料、效率、輸送、精度、柔性加工等眾多因素，還要考慮控制流程的合理性。利用電氣控制技術(shù)進(jìn)行自動涂裝能夠?qū)崿F(xiàn)同一條生產(chǎn)線對不同車型的同平臺快速涂裝，能更好地應(yīng)對汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段的小批量、多品種、車型更迭快的特點(diǎn)，相對于傳統(tǒng)的人工涂裝，能夠更好地應(yīng)用不同涂料實(shí)施高覆蓋率、高精度的涂裝作業(yè)，涂裝作業(yè)的穩(wěn)定性和質(zhì)量明顯提升。

1 汽車涂裝生產(chǎn)線工藝特征

汽車涂裝生產(chǎn)線是汽車制造體系中最重要的組成部分之一，具有環(huán)境建設(shè)要求高、設(shè)備工藝復(fù)雜、機(jī)械設(shè)備應(yīng)用量大、資源消耗量大、能耗高以及排放要求高等特點(diǎn)。自動化汽車涂裝生產(chǎn)線不僅能夠完成精確高效的涂裝作業(yè)，還能實(shí)現(xiàn)待涂裝零部件的動態(tài)輸送，柔性分辨不同車型產(chǎn)品并應(yīng)用不同的涂裝工藝，利用自動涂裝機(jī)械和自動輸送生產(chǎn)線能夠完成95%以上的涂裝工藝，因此，涂裝生產(chǎn)線的布局要充分考慮線上、線下各個工序的協(xié)調(diào)性，確保涂裝過程的流暢性，汽車涂裝生產(chǎn)線的常見工藝流程如圖1所示[1]。

圖1 汽車涂裝生產(chǎn)線常見工藝流程

為了更好地利用生產(chǎn)線上各個位置的機(jī)械設(shè)備，保證涂裝過程各個工序的流暢性，現(xiàn)代化的涂裝生產(chǎn)線多采用立體輸送的結(jié)構(gòu)形式，利用計算機(jī)綜合控制和可編程PLC控制器實(shí)現(xiàn)各個工作位置的總體控制，并在控制過程中實(shí)現(xiàn)時時監(jiān)控和工序之間的銜接。涂裝生產(chǎn)線主要采用并行涂裝、智能輸送、集中控制的模式，從主控器系統(tǒng)發(fā)出單列控制指令，實(shí)現(xiàn)對不同工序的同時并行控制。零部件的輸送和供給采用柔性控制模式，能夠自動適應(yīng)前工序的操作時間，提高輸送過程的流暢性。合理的生產(chǎn)線工藝設(shè)計能夠很好地降低人力物力成本，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低資源浪費(fèi)，提高環(huán)保效能。

2 汽車涂裝生產(chǎn)線的主要電氣控制技術(shù)

2.1 PLC可編程控制生產(chǎn)線技術(shù)

PLC可編程控制系統(tǒng)是汽車涂裝生產(chǎn)線的核心系統(tǒng)，是各項工作精確實(shí)施的關(guān)鍵。首先，針對不同的涂裝生產(chǎn)線流程、機(jī)械裝備和控制功能要求，要合理選擇PLC硬件平臺，對于PLC需控制的DI、AI、AO、DO、電源燈各個模塊進(jìn)行綜合考量，確保PLC選型的準(zhǔn)確性；其次，在完成PLC選型的基礎(chǔ)上，從PLC的功能特點(diǎn)出發(fā)與生產(chǎn)線的硬件設(shè)施進(jìn)行匹配，PLC需要完成的工作包括獲取并分析各個工作位采集并傳輸?shù)男盘?，調(diào)整生產(chǎn)線的整體運(yùn)行動態(tài)，針對不同工序?qū)嵤┎煌目刂屏鞒?，控制輸送帶的鏈速，配合機(jī)器人自動涂裝，分辨工作實(shí)施的正常狀態(tài)，對于可能的故障做出相應(yīng)處置。因此，在實(shí)現(xiàn)PLC控制涂裝的各個工藝流程中，為確?？刂屏鞒痰母咝?，PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計和程序編制應(yīng)確保簡單、可靠、控制精準(zhǔn)[2]。

2.2 零件信息識別與傳輸技術(shù)

現(xiàn)代化的汽車生產(chǎn)線必須要實(shí)現(xiàn)柔性涂裝的功能需求，這就代表著同一個涂裝生產(chǎn)線會同時對多個車型的不同零部件進(jìn)行涂裝作業(yè)，為滿足不同車型零部件的混合生產(chǎn)，必須精準(zhǔn)對各個零部件進(jìn)行識別，并將識別后的信息傳輸給PLC進(jìn)行程序選擇應(yīng)用。對于零部件的信息識別，主要采用RFID載碼體信息識別與傳遞技術(shù)，系統(tǒng)主要包含電子標(biāo)簽和讀寫器組合，通過與行程開關(guān)和光電開關(guān)的配合，能夠自動檢測指定位置的零部件的代碼信息，PLC通過獲得的車型代碼信息，匹配噴漆流程、油漆顏色代碼等數(shù)據(jù)。

2.3 高壓靜電涂裝技術(shù)

高壓靜電涂裝技術(shù)是汽車涂裝的主要實(shí)施工藝技術(shù)，是在傳統(tǒng)空氣涂裝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，高壓靜電涂裝主要與自動涂裝機(jī)械臂配合實(shí)施(圖2)。在涂裝過程中，管道內(nèi)的涂料以油氣狀態(tài)與壓縮空氣一同進(jìn)入噴槍，空氣與涂料形成高壓混合油氣，噴槍末端的旋杯霧化器工作時產(chǎn)生很強(qiáng)的離心力，使高壓油氣中的涂料進(jìn)一步細(xì)化成為小霧滴，旋杯內(nèi)的靜電極針使產(chǎn)生的霧滴帶有電荷。涂裝時車身的電極性與涂料霧滴極性相反，使涂料在零部件表面形成緊密的吸附層。該涂裝技術(shù)相對于傳統(tǒng)涂裝工藝優(yōu)勢明顯，且對于不同的涂裝工藝需求能夠通過調(diào)整壓力值和旋轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制[3]。

圖2 高壓靜電涂裝汽車表面

3 涂裝生產(chǎn)線的優(yōu)化改進(jìn)

3.1 功能匹配與生產(chǎn)效率優(yōu)化

涂裝生產(chǎn)線本身各個系統(tǒng)的兼容性和匹配程度對工作效率影響很大，生產(chǎn)線應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用過程中對軟硬件的設(shè)施做持續(xù)的優(yōu)化和改進(jìn)。重點(diǎn)分析以下問題，一是各個工序的設(shè)備運(yùn)行能力是否符合整體生產(chǎn)線的效率需求，避免出現(xiàn)個別工序技術(shù)落后影響整條生產(chǎn)線效率問題，應(yīng)對個別落后的設(shè)備進(jìn)行及時更新；二是分析涂裝工藝技術(shù)實(shí)施的合理性，改進(jìn)涂裝過程中的涂料浪費(fèi)、環(huán)境污染問題，優(yōu)化涂裝工藝，降低返修率和報廢率；三是優(yōu)化涂裝車間環(huán)境，減少涂裝區(qū)域的顆粒物數(shù)量[4]。

3.2 涂裝線的物流模式優(yōu)化

很多車企在引進(jìn)現(xiàn)代化涂裝設(shè)備的同時不重視物料輸送、暫存、存儲方面的規(guī)劃，導(dǎo)致生產(chǎn)流程出現(xiàn)物流模式的不合理問題。因此應(yīng)針對物流通道進(jìn)行合理規(guī)劃，改善周轉(zhuǎn)控制和庫存控制模式，使生產(chǎn)線運(yùn)行的過程中對于汽車零部件的獲取、輸送、輸出形成更好的匹配關(guān)系，從而提高涂裝生產(chǎn)效率。

3.3 涂裝污染物的優(yōu)化處理

涂裝過程會產(chǎn)生大量的污染物質(zhì)，包括油、COD、鐵粉、灰塵有機(jī)揮發(fā)物、漆霧等，這些物質(zhì)可能造成多種形式的污染，處理不當(dāng)會影響車企的周邊環(huán)境。因此，應(yīng)重視污染物質(zhì)的處理工作，對于涂裝過程產(chǎn)生的廢水，應(yīng)通過分類多級處理，一方面對水資源進(jìn)行重復(fù)利用，另一方面要確保排污水符合《GB8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。同時，重視水過濾和空氣過濾設(shè)備的升級和定期維護(hù)，確保污染物的凈化和處理質(zhì)量[5]。

4 結(jié)語

現(xiàn)代化的汽車涂裝生產(chǎn)線應(yīng)用了大量的電氣控制技術(shù)，使生產(chǎn)過程的自動化程度得到了顯著提升。從我國汽車制造企業(yè)應(yīng)用的自動涂裝技術(shù)來看，仍存在技術(shù)落后、工藝設(shè)計不合理等問題，對于先進(jìn)的涂裝技術(shù)應(yīng)用達(dá)不到國際先進(jìn)水平。因此，在提升汽車結(jié)構(gòu)和功能的同時，汽車企業(yè)也應(yīng)當(dāng)重視涂裝技術(shù)的升級，使汽車產(chǎn)品的外觀品質(zhì)得到更好的提升。

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