汽车涂装电气自动化关键技术研究

（1.一汽-大众汽车有限公司佛山分公司，广东 佛山 528237；2.佛山职业技术学院 汽车工程学院，广东 佛山 528137）

在如今的汽车生产行业当中，汽车涂装的质量直接关系到汽车外部防腐蚀性能和整体美观度，从而在很大程度上影响了汽车的销量。而要让汽车涂装达到更好的效果，就必须要对涂装设备进行精准、高效的控制。汽车涂装电气自动化技术的应用，能够通过系统自动地读取工序中的每个环节、每个部分的相应信息，并且通过控制系统的反馈，使其按照设定进行下一步的工作，从而实现对汽车涂装实现自动化控制。

1 汽车涂装电气自动化的基本原理

汽车涂装工艺的主要作用是对焊装完成后的白车身进行喷漆，为汽车涂上特制而成的防腐涂料，从而使其具备耐腐蚀的性能，同时，也让汽车具有更加鲜艳的色彩和光泽的外观。汽车涂装电气自动化的过程包括涂装前的处理，电泳、烘干、中涂、中涂烘干、PVC胶装、面涂、面涂烘干等工序，自动化输送系统贯穿整个涂装线工序，能够根据相应的涂装工艺需求，按照一定的步骤完成升降、倾斜、变速、选择等操作。首先，白车身在涂装前要先经过电泳处理，才能够进入涂装的地面链，在这期间，工件的运转运用了动辊、转台、输送链、升降器等设备，这个过程中的每一步骤都在PLC程序的监控下完成。其中最为重要的设备就是转台站，这一设备主要由交流电机、传感器、辊床、导轨、继电器等零件组成，它能够控制滑撬带动车身完成工序中所需要的移动、旋转等一系列动作，这也是汽车撞涂自动化生产线中的基础。具体到汽车涂装的流程中，先是由辊床电动滑撬执行一系列的涂装操作，随后回到最初的上件点，然后在继续执行下一部的操作，这个过程需要在两个直角弯处多次往返，因此需要两个转台站同时工作才能完成相应的操作。

在视窗控制中心的显示模块上，能够显示转台在工作过程中的运动速度、选择角度和装载白车身的数目。转台在交流电机的带动之下，承载着辊床进行移动，其运动速度由电机的转速进行控制，而电机的运转又受到变频器的控制。在辊床工作的过程中，相应的定位工作则是受到PLC系统的控制。其中一部电机负责驱动同步带轮，以此来控制辊轮的转动，而另外一部电机则是要控制辊床在设定好的导轨上运动，让转台按照工序的要求进行旋转。辊床入口位置由电感式传感器1来实时监测，从而对其进行精准的定位，当传感器监测到滑撬上的物料后，就会在PLC控制系统中产生特定的信号，再控制转台旋转90度。转台的旋转角度则是由电感式传感器2来监测，当转台旋转到设定好的角度时，也会在PLC系统中产生一个特定的信号，让辊床停止运动。继电器的主要作用是控制两部电机的启动和停转以及相应的正反切换，继电器只有在接受到PLC系统给出的信号时，电机才会启动。PLC控制系统的主要作用是对整个系统中的每一部分设备的运转进行精准的控制，让每个零部件都能够按照设定好的程序运转，从而实现汽车涂装的自动化控制。

2 炉温PID控制

在汽车涂装电气自动化工作的过程中，温控仪表使用的频率比较高，一般情况下，油漆的烘干炉风幕区的标准温度是100～140℃，只有精准的控温，才能形成符合规定标准的涂膜。如果在烘干的过程中，烘干炉的温度被调得过高，或者停留的时间过长，就会产生一系列不良的后果，轻则黏膜的附着力不足，重则使得涂膜破碎或者脱落，严重影响最终的涂装效果。冷却室的作用是运用冷风对汽车表面涂装的附着物进行降温，但前提是必须刚刚从烘干室内输出的，只有这样，才能够让汽车对电气自动化系统中的下一个程序进行适应，而不至于影响外部的温度。冷却室应当设置在烘干室的出口附近，一般情况下，应当间隔两个车身的距离，因此，就要有PID来控制温度。通过自动化系统中的数字温度控制仪表，显示汽车车身的温度，并且根据已经设定好的温度标准，自动地对运送到这一部分的车身温度进行检测，并且与标准温度范围进行对比。温度控制仪表能够将被检测的对象和电流信号主动地传输给PLC控制系统中的模拟输入模块，经过软件进行相应的处理之后，再将信号传送到变频器，从而控制风门电动机，通过控制风门开关的大小来精确地控制温度的升降。

3 变频器的应用

变频器的工作原理，就是通过改变电源原本的频率和电压，从而改变三项交流电机的转速和转矩。变频器的使用，能够大范围、高效、连续得控制设备调整速度，达到控制电机进行正反转切换的目的，从而让电机能够高频度地启停运转。同时，变频器自身具有较强的保护功能，不仅能够保护变频器自身的安全，同时还能够保护电机在高频率的转动、启停和正反切换过程中不被损坏。在电气自动化系统中，通过PLC控制系统，控制变频器改变电机的转速，从而让电动带动升降台、转台等设备根据需要进行运转，让整个涂装过程更为自动化、简单化。以升降机的运作为例，通过双路输出的旋转编码器来输出两组香味差为90度的A、B两相脉冲，对比A相在前或是B相在前，从而来判断编码器的转向为正还是反，利用这两组脉冲来精准的监测三项电机的转角及方向，就能够得知皮带的直线位移距离和方向，从而实现对升降平台匀速辊床移动的精准监控。当升降机位于初始位置的时候，启动变频器，如果能够在升降机上监测到滑撬承载着车身，则启动升降机，使其向上运行，当编码器录脉冲达到一定数值时，那么，变频器就会控制电机进行减速，当编码器记录脉冲数值达到峰值，就会控制升降机停止运动，同时启动辊床电机，将载有车身的滑撬输送到下一个工位，这一环节完成之后，变频器又会自动控制空滑撬回到最初的位置，从而形成一个完整的循环。

4 车身信息识别系统

在汽车涂装电气自动化关键技术中，MOBY的鉴别系统被分为了两个部分，一是移动数据存储器MDS，二是读写装置SLG。MDS和SLG这两个部分应当面对面安装，其中SLG能够对整个工序中的任意一个区域进行逆向扫描，获取相应的数据，这一部分需要对借口进行扫描，从而获取对应的信息，从而根据需求发布相应的操控质量。在汽车涂装电气自动化生产线上，各个工位的监测和执行机构元器件，都是采用安装在西门子ET200S远程站接口的方式。汽车涂装过程中，车身上带有的自动获取数据的识别系统，能够通过电泳、喷漆、存储等对应的自动化工艺过程中取货到本身所需要的动作信号以及相应的控制信息，并且结合汽车本身的车型情况，实现对白车身的运动路线、电泳参数、喷漆的次数和颜色等各方面的自动化控制。运用PROFINET 现场总线，把通讯技术与信息数据的获取及处理系统合二为一，实现高度自动化的系统运行。

5 结语

综上所述，汽车涂装技术对于汽车的制造与销售而言是极为关键的。当前，汽车涂装生产线上，电气自动化控制技术的应用和引进的范围都非常广，并且涉及的工作范围也很大，因此，我国较为先进的涂装生产工艺基本都采用了三层控制网络布局，运用组态软件将监控画面传输到计算机，同时，采用S7-300CPU来作为过程控制器，运用光纤网络以及MOBY读写器来构成一个较为复杂的自动化控制系统，不仅能够提高汽车涂装的自动化程度和生产效率，还能够让汽车的生产过程更为灵活更为可靠。在未来的工作中，我们要继续加强对汽车涂装电气自动化技术的研究力度，从理论研究和实践两方面为汽车涂装行业的升级发展提供更多的支持，以此实现我国汽车制造行业在新时期的技术升级与改造，为其可持续发展目标的实现奠定坚实的基础。