焊裝車間分布式變頻器應(yīng)用分析

王建國

摘要：汽車行業(yè)自工業(yè)化大生產(chǎn)以來，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，企業(yè)競爭越來越激烈，各汽車行業(yè)從業(yè)人員都在努力尋找如何提高生產(chǎn)率、如何降低成本的方法，集成化、分布式控制化越來越深入。而在汽車制造四大工藝中的焊裝車間里應(yīng)用也越來越廣泛，如分布式變頻器的應(yīng)用。分布式變頻器的應(yīng)用縮短了安裝調(diào)試的時(shí)間，節(jié)約了設(shè)備的安裝空間;由于特殊的安裝方式，也增加了抗干涉能力，提高的設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性;集成度高，也更加智能化控制。對于汽車廠的分布式變頻器應(yīng)用，不僅降低了前期設(shè)備的投入成本和后期的設(shè)備維護(hù)成本，也促進(jìn)了中國汽車工業(yè)智能制造的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：分布式變頻器;效率提升;成本

引言

中國汽車行業(yè)最近10年發(fā)展迅猛，隨著造車新勢力的不斷的加入，對于傳統(tǒng)的汽車大廠來說，造車的沖擊并不小。在資本的加持下，造車新勢力企業(yè)得到的各方面大力支持，造車所應(yīng)用的技術(shù)也得到全面的應(yīng)用，如恒大汽車，圈地投產(chǎn)的廠房，所采用的制造設(shè)備都很前沿。但傳統(tǒng)大廠如大眾汽車公司，在制造建設(shè)過程中也在不斷的創(chuàng)新，不斷的優(yōu)化制造過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，如本文介紹的分布式變頻器的應(yīng)用技術(shù)，在大眾的最新建設(shè)線體中應(yīng)用的越來越廣泛。

1汽車行業(yè)分布式變頻器

1.1汽車行業(yè)制造的四大工藝

一個(gè)整車制造廠有四大工位，分別是沖壓（Stamping）、焊裝（Welding）、涂裝（Painting）、總裝（Finalassembly）詳情如下所示：

①?zèng)_壓：通過對板料施加壓力，設(shè)定成一定的尺寸和性能零件。

②焊裝：是汽車成型的關(guān)鍵步驟，將板材焊接成已設(shè)計(jì)好的車身。

③涂裝：主要作用于車身，對汽車外表進(jìn)行裝飾，提高汽車的使用年限。

④總裝：將檢驗(yàn)合格的零部件組裝成整車，是汽車制造工藝的最終環(huán)節(jié)。

1.2布式變頻器的發(fā)展，受到內(nèi)外兩方面因素的

①外部市場的需求：加工制造業(yè)、較長的生產(chǎn)線都催生了對分布式變頻器產(chǎn)量的需求。

②變頻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)升級：快速發(fā)展的機(jī)械產(chǎn)業(yè)加快了變頻器的升級換代。變頻器跟隨電力電子技術(shù)的發(fā)展在外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都得以優(yōu)化，從外部結(jié)構(gòu)的角度可發(fā)現(xiàn)分布式變頻器的體積逐漸縮小，節(jié)省了安裝的占地面積;從內(nèi)部結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，變頻器內(nèi)部更高效率元器件的組裝為分布式變頻器的運(yùn)作散熱提供了更為便利的條件。

分布式變頻器相對于傳統(tǒng)通用式變頻器其優(yōu)點(diǎn)在于可提升 IP 防護(hù)等級、便于后期保養(yǎng)等;通訊技術(shù)（C-t）在分布式變頻器中的應(yīng)用促使變頻器得以集中控制，在生產(chǎn)協(xié)作中得以同步發(fā)展。

從行業(yè)變頻器的應(yīng)用來看，在汽車生產(chǎn)工藝中變頻器驅(qū)動(dòng)（INVERTER DRIVE）和齒輪馬達(dá)（GEAR MOTOR）的應(yīng)用更為廣泛，在市場總份額的所占比例逐步提高。

2分布式變頻器的特點(diǎn)及應(yīng)用

分布式變頻器的特點(diǎn)是防護(hù)等級高、體積小、節(jié)省空間、不需要電控柜，可直接用于現(xiàn)場，降低了設(shè)備成套的成本。由于變頻器放在現(xiàn)場，使得電機(jī)到變頻器的電纜長度相應(yīng)變短。隨之帶來的益處是功率損耗降低、輻射干擾降低，因此，屏蔽電纜和額外的濾波器的費(fèi)用都可以被省下。正因?yàn)榉植际阶冾l器具備了上述特點(diǎn)，所以在具有高度空間延展性的輸送系統(tǒng)，比如汽車焊裝車間現(xiàn)場，有輸送類設(shè)備均采用 SEW 安全型（Safe option）SEW-MOVIFIT

變頻器;其中，功率較小的輸送平移滾床、過度輥床、激光焊大門等設(shè)備采用，功率較大的升降輥床、轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)轂、框架、板式鏈等設(shè)備采用 SEW-MOVIPRO，特大轉(zhuǎn)轂采用SEW-MOVIDRIVE。機(jī)械壓合采用將減速機(jī)、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器集成為一體 MOVIGEAR 機(jī)電一體化。

2.1分布式變頻器 SEW-MOVIFIT 在升降機(jī)上的應(yīng)用

現(xiàn)場采用防護(hù)等級 IP69K 的 1.5kW 和 4kW 的 SEWMOVIFIT FC TECHNOLOGIE S11（safe option）變頻器，這種變頻器直接安裝在升降塔支架上，它可以將現(xiàn)場實(shí)際需要的傳感器接入到變頻器中，它是配有內(nèi)置變頻器和分布式驅(qū)動(dòng)控制裝置，主要由 EBOX（主動(dòng)電子單元）和 ABOX（被動(dòng)鏈接單元）組成，用于控制減速電機(jī)。整個(gè)箱體具有排污功能和防機(jī)械損傷的高抗震功能。

軟件方面應(yīng)用 SEW 應(yīng)用模塊 AMX1001 操作模式 Rollenbahn Modus 模式。激光焊大門用 SEW 應(yīng)用模塊 AMX1001 操作模式 V/R Modus 模式。這種兩種模式可以直接將信號線接到 MOVIFIT 模塊里，在軟件設(shè)置啟停和減速，操作方便、快捷，參數(shù)少，簡單易懂。

2.2分布式變頻器 MOVIPRO 在轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)轂等應(yīng)用

現(xiàn)場采用 2.2-15kW 的 SEW-MOVIPRO ADC mit S11系列變頻器。例如轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)轂主要利用旋轉(zhuǎn)將零件從上件口轉(zhuǎn)動(dòng)到機(jī)器人工作位置，利用機(jī)器人流水作業(yè)將車身小件拼裝在一起。它們都利用 Hiperface編碼器進(jìn)行精確定位，并且在刻度口開口處安裝位置開關(guān)，實(shí)現(xiàn)傳感器位置校對。變頻器 SEW-MOVIPRO ADC mit S11 由功率單元、通訊單元、控制單元和電源單元組成。軟件方面應(yīng)用 SEW 應(yīng)用模塊 AMA0801 操作模式，可以采用電機(jī)編碼器、外部編碼器、電機(jī)和外部編碼器組合方式應(yīng)用，利用這種模式可以將設(shè)備快速精準(zhǔn)的定位。

3焊裝車間分布式變頻器運(yùn)行特性

3.1分布式變頻器運(yùn)行特性

①便捷化：分布式變頻器的應(yīng)用便捷了操作參數(shù)的設(shè)置，且在后期設(shè)備維修時(shí)能夠節(jié)約大量的人力物力，節(jié)約了成本消耗，降低設(shè)備的損耗率。

②專業(yè)化：可總結(jié)某一類負(fù)載的應(yīng)用需求，根據(jù)汽車行業(yè)的發(fā)展特性，針對性的對變頻器進(jìn)行專業(yè)化改造。如某汽車型號專用的分布式變頻器。

③節(jié)能化：分布式變頻器可降低整體的系統(tǒng)使用噪聲，減少電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)（Torque ripple），降低開關(guān)損耗率。

④一體化：將參數(shù)辨識系統(tǒng)（PI System）、PLC 和 PID調(diào)節(jié)器等功能相近的功能部件有機(jī)的集合成變頻器和電動(dòng)機(jī)的一體化組合機(jī)

3.2集中控制方案和現(xiàn)場分散控制方案比較

①后期維護(hù)成本降低;

②節(jié)約了控制柜的擺放空間;

③故障點(diǎn)明顯得到控制;

4結(jié)語

分布式變頻器在汽車行業(yè)的應(yīng)用最大的優(yōu)勢在于可節(jié)省安裝空間和防護(hù)等級，可在現(xiàn)場直接進(jìn)行應(yīng)用，從而降低設(shè)備的購買成本。當(dāng)分布式變頻器應(yīng)用于現(xiàn)場時(shí)，使變頻器的電纜長度響應(yīng)縮短，降低了整體設(shè)備的功率損耗，大大節(jié)省了電纜和濾波器的應(yīng)用成本，體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，確保了驅(qū)動(dòng)器件的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]劉坤鵬，何軍.分布式變頻器在汽車焊裝車間輸送領(lǐng)域的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（08）：73-75

[2]周海波.汽車行業(yè)的分布式變頻器應(yīng)用及發(fā)展[J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（14）：194-195

[2]孫永芳，張剛.基于 PLC 控制的變頻器在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（35）：177-178.

[3]丁煥，周華.汽車工廠焊裝車間輸送系統(tǒng)自動(dòng)化改造探析[J].時(shí)代汽車，2019（03）：10-11.

[4]張巧巧.汽車焊裝車間自動(dòng)化控制技術(shù)[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018（04）：107.

[5]李耀軍.汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線升降機(jī)運(yùn)行安全分析[J].時(shí)代汽車，2019（06）：21-22.

[6]大眾-VASS 標(biāo)準(zhǔn)硬件安裝方式.