汽车涂装控制组态设计

王凤蕴

WANG Feng-yun

(长春汽车工业高等专科学校，长春 130011)

0 引言

随着我国经济的发展，私家车就像旧时王谢堂前燕一样飞入了寻常百姓家，拥有私家车的人们越来越多，人们对汽车涂装技术的要求也越来越高。汽车涂装工艺也受到了越来越多的人的喜爱，人们也对其进行了深入研究，下面就汽车涂装控制组态设计提出自己的见解和主张。

1 汽车涂装工艺的简介

汽车涂装工艺分为涂装前的车身金属前期表面处理，也称为前处理技术和涂装施工工艺两个方面。表面处理主要处理表面工件的油污、尘土、旧涂料层、锈蚀等，用以改善工件的表面状态，施工工艺主要包括对工件进行化学处理和机械加工的处理两方面。

1.1 前期表面处理

前期表面处理是汽车防锈涂装的重要工序。它的处理方式好坏直接决定着防锈涂装的质量。在涂层生命中，表面处理着决定作用，施工其次，最后才是涂料的质量。汽车不同的部件需要做不同的表面处理，但一般都是除铁锈、除焊渣、除氧化皮、消除焊接应力、增加涂膜与金属体的结合力等。

1.2 涂装工艺

__汽车涂装设备一般采用具有先进性能的水旋喷漆室。中小零部件也可采用经济实惠，方便实用的水帘喷漆室或无泵喷漆室。由于汽车整机和零部件较重，热容量大，因此，一般采用烘烤均匀的热风对流对其防锈涂层进行烘干。热源可选用电、蒸汽、天然气、轻柴油和液化石油气等。

2 汽车涂装工艺和电泳机理

汽车涂装前处理及电泳工艺随汽车车型的变化而变化，但无论哪种车型的汽车涂装和电泳都主要包括脱脂、表面调整、磷化和阴极电泳等工艺。

2.1 汽车涂装前处理

2.1.1 脱脂

汽车在涂装前必须将车身表面的各种油污除掉。因为油污对涂层的耐腐蚀性、装饰性、干燥性和结合力会产生影响，我们经常用溶剂清洗和碱液清洗法去除油污，溶剂清洗是用汽油、甲苯等有机溶剂对油污进行渗透或溶解，碱性清洗是用碱性物质对油污进行浸润、分散、乳化剂增溶等。

2.1.2 表面调整

表面调整就是采用表面调整剂使金属表面改变微观状态，促使磷化过程中形成细小、均匀、致密的结晶磷化膜。目前汽车涂装在表面调整上主要采用磷酸钦胶体溶液，这种溶液能够促使汽车金属表面形成均匀的吸附层，它能够细化和致密磷化结晶膜、缩短磷化时间和提高成膜性，提高磷化质量。

2.2 前处理工艺

2.2.1 脱脂

汽车涂装前处理的脱脂的目的是除去汽车金属表面的油污。我们在脱脂时要控制好脱脂温度和时间，脱脂的温度越高脱脂越彻底、脱脂的时间越长脱脂的效果越良好。目前汽车涂装工艺中普遍采用水溶性碱性脱脂剂。检验脱脂的方法有多种，常用的是水浸润法和观察磷化膜法，水膜完整连续，无水珠悬挂现象的为成功脱脂、磷化膜外观完整均匀的为成功脱脂。

2.2.2 磷化

磷化是在某些金属中浸入一些以酸式磷酸盐为主的溶液而形成不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，它是一种化学与电化学反应，它形成的磷酸盐转化膜称为磷化膜。磷化能够给汽车机体金属提供保护，防止金属被腐蚀，它一般用来打底，使用磷化膜打底后，漆膜层的附着力和防腐蚀能力够能够得到提高。我们在选择磷化剂时要选择低温低渣锌系列的磷化剂，磷化剂的温度应该在二十五到四十度之间，时间不能超过二十分钟，不能低于三分钟，酸度应该在二十到四十点之间，游离酸度应该在零点八到三点之间。

2.2.3 涂装磷化的作用

涂装磷化不但能够提高汽车涂装的装饰性能，而且能够增强涂料与涂层和工件之间的结合力，涂后能够增加工件的耐腐蚀性。

2.3 电泳机理

2.3.1 电泳的定义

电泳是一种迁移过程，它是指带电颗粒在电场作用下迁移的过程。许多生物分子都具有可电离基团，像氨基酸、核苷酸蛋白质等，它们在特定的pH值下可带正电也可带负电，在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷极性相反的电极方向移动。

2.3.2 电泳的分类

按分离原理的不同电泳分为区带电泳、等速电泳、等电聚焦电泳、移动界面电泳等。

1）区带电泳：这是当前应用最为广泛的电泳技术，电泳过程中待分离的各组分分子在支持介质中被分离成许多条明显的区带。

2）自由界面电泳：这是瑞典Uppsala大学的著名科学家Tiselius 最早在U形管中进行并建立的电泳技术，这种技术无支持介质，所以分离效果差，现在它已经逐步被其他电泳技术所取代。

3）等速电泳：这种电泳需使用专用电泳仪，当电泳达到平衡后，各电泳区带分成清晰的界面，并以等速向前运动。

4）等电聚焦电泳：当被分离的生物大分子移动到各自等电点的pH处聚集成很窄的区带时，两性电解质在电场中自动形成pH梯度。

2.3.3 影响电泳质量的因素

就阴极电泳涂装而言，主要为涂装前处理、基材的表面性质、电泳电压、烘烤温度和时间等因素。

1）涂装前处理。为获得防腐蚀性好的涂层，被涂物在电泳前需要进行表面处理，要先清洗掉各种污物，在进行磷化化学处理后进行水洗，清洗掉前处理药品、磷化沉渣后用去离子水洗。

2）阴极电泳涂装过程中，由于电解作用沉积的涂层会有缺陷，影响电沉积涂层的防腐性能。作为阴极的基材低锌、普锌或含锌镍的磷化钢板电泳时阴极表面碱性增强，会使部分磷化膜溶解，影响整体涂层的性能。

3）确定最佳电压范围。阴极电泳涂装的电压主要由涂料的品种决定，在进行操作时还应该考虑极间距、极比、槽液温度等因素。通常电泳时间是固定的，提高或降低电压可以调节涂膜厚度。极间电压越高，电场强度越强，工件内表面及半封闭面的涂膜厚度越大。电压控制在150～340V为宜。

4）烘烤温度和时间对涂膜的耐腐蚀性、耐冲击性均有很大的影响。高温长时间烘烤可能导致涂膜泛黄、变脆等；烘烤温度太低，树脂没有充分交联，耐腐蚀性变差。一般烘烤温度为165～180℃，烘烤时间20～30min。

3 汽车涂装设计现状

3.1 汽车涂装生产工艺

汽车生产工艺主要有四种，它们分别是冲压技术、焊装技术、涂装技术和总装技术。涂装技术是汽车生产中的四大工艺之一。今年来汽车市场竞争日趋激烈同时人们对环保的呼声也日渐高涨，汽车涂装不但要保证高装饰性、高防腐蚀性，还要对环境起到保护的作用、因此人们对涂装材料、涂装设备投资和涂装生产成本上越来越重视。

3.2 我国的涂装技术

中国汽车行业在涂装技术方面与国际水平相差不大。为了提高涂装效率，节省成本和提高技术水平，目前大批量的汽车涂装生产要求高度的自动化。人们争相购买先进的涂装设备及装备，因为这些设备或装备能直接或间接影响涂装生产质量，同时它们还能够影响涂装线的开动率、合格率和涂装工艺参数的稳定性。因此涂装线在汽车生产工艺总所占的资金往往最高，为了节省成本提高涂装材料的利用率我们迫切需要改进和引进先进的设备，同时我们还要想法设法提高涂装线中相关器件的可靠性和寿命。同时，我们还要不断地去改进涂装线，以便使我们的涂装线在节能的同时还能够环保。我国正在开发研究和制作许多涂装线上必须的国产器件。

3.3 涂装技术的电气控制

在电气控制上，涂装生产线已经发展到了自动生产线。如今涂装线大量采用了先进的PLC控制的方式、PID调节、以及变频技术、现场总线技术等具备高度的自动化水平的复杂技术。这样不但提高了涂装产品质量，而且最大限度地提高了生产效率。

4 汽车涂装控制组态王软件及特点

4.1 组态王软件概述

组态王6.52是北京亚控科技发展有限公司根据当前的自动化技术的发展趋势，面向高端自动化市场及应用开发的一套产品，它的目的是为了实现企业一体化。这种软件在我国拥有最多的用户，该厂商是我国专业自动化规模最大的厂商，它们的生产业绩一直保持着较高的增长速度。改产品集成了亚控科技自主研发的工业实时数据库的支持，它能够为企业应用搭建战略性工业服务平台。它能够为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台。

组态王提供了多种硬件驱动程序，它保持了以前版本的运行稳定、使用方便和功能强大的特点。它运行在Windows2000/NT环境下，不但具有强大的图形编辑功能，而且具备丰富的动画连接方式，在实时数据库操作上它也具备很高的能力。此外改系统还具有强大的语言编程、快捷方便的动态数据交换（DDE）和与外部设备之间进行的数据交换（I/O）服务。该软件由工程浏览器（Touch Explore）和画面运行系统（Touch View）两部分组成。根据用户的反馈及意见，改系统对一些功能进行了完善和扩充。它不但提供了简捷、易用的配置界面，提供大量图形元素和图库精灵，而且也为用户创建图库精灵提供简单易用的接口；该软件的功能性和可用性有了很大的提高。本款产品的历史曲线、温控曲线及配方功能上有了大幅的提升与改进。

4.2 组态王软件的特点

1）工程管理

工程管理器的主要作用是为用户集中管理本机上所有的组态王工程。

2）画面制作系统

组态王调色板支持无限色，支持二十四种过渡色效果，它还具有自己的图库，它支持位图按钮同时支持按钮的多种形状和多种效果，此外它还具有可视化动画连接向导。

3）报警和事件系统

组态王提供多种报警管理功能。包括：基于事件的报警、报警分组管理、报警优先级、报警过滤、新增死区和延时概念，以及通过网络的远程报警管理。

4）报表系统

组态王内部提供丰富的、集成的、内嵌式报表系统，用户可创建多样的报表。

5） 控件

组态王版本中新增数据表格控件、历史曲线控件、PID调节控件三大功能强大的控件。

6） OPC

全面支持OPC标准，开发人员可以从任何一个OPC服务器直接获取动态数据，也可向其他符合OPC规范的厂商的控制系统提供数据。

7）通讯系统

组态王支持与远程设备间通过拨号方式进行通讯。和不启动运行系统的情况下，能测试对硬件设备的读写操作。

8）安全系统

组态王采新增999个不同级别的权限和64个安全区形成双重保护。

9）网络功能

组态王支持分布式历史数据库和分布式报警系统，它可以将整个应用程序分配给多个服务器。

10）冗余系统

组态王提供全面的冗余功能，能够有效地减少数据丢失的可能，增加了系统的可靠性，方便了系统维护。

5 结束语

工业自动化组态王的出现为解决汽车涂装中前处理和电泳提供了先进的软件支撑。如今人们对工业自动化的要求越来越高，因此我们也需要越来越多的控制设备和过程监控设置，以对自动化进行先进控制，组态王软件让用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，从而最终完成自动化控制工程，利用先进的工业控制技术降低了能耗，获得了认可，取得了良好的经济和社会效益。其应用前景是十分广阔的。

[1] 丁德福.表面调整剂在金属表面涂装中的应用[J],2004.

[2] 土锡春.最新汽车涂装技术[M].北京:机械工业出版社,1998.

[3] 陈慕祖.镀锌钢板涂装中的缺陷与改进[A].汽车涂装技术文集[C],2003.

[4] 路林吉,王坚,江龙康.可编程控制器原理及应用[M].清华大学出版社,2002.