吉林大学硕士学位论文汽车涂装线电气控制及故障诊断姓名：李龙学申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：朱喜林20031001吉林大学硕士学位论文原创性声明Y9 6 6 6 6 7本人郑重声明t 所星交豹硕士学位论文，是本人衽指导教师的导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明弓I 用的内。外，本论文不包含侄何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成霹对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式明。本人完全意识到本声明的法律结果F h 本人承担。学位论文作者签名：痞戎?F _ j 期： 。；年j 月日吉棒工业太学碗士研究生毕业论文提要现代化的涂装生产线设备的数量多品种也多。结构复杂。电气控制的自动他程度裔，同时也绘设备的维护和故障的诊断提出了更高的要求。本文分析了汽车涂装线电气控制中P L C 、P I D 及现场总线、交频技术的应用，针对典型故障提出了减少故障损失和进行故障处理的方法P L C 控制是涂装线的电气控翩的核心，P L C 通过对输入信号进行逻辑处理( 按P t C 程序) 来控制输出信号通过改进P L C 程序不仅可以提高设备的可靠毽和安全性，有助子判定故障，还可以有效豹预防和减少事故的发生尤其减少恶性事故豹发生。具体工作如下，( 1 ) 通过完善常规l 搀保护程序，保护设备的安全。( 2 ) 通过增加防止操作人员误操作的程序，减少误操作引起事故( 3 ) 增加错误状态的识别程序发生突发故障或出现不正常的信号状态时及时停机，保护工件及设备的安全“) 增加对关键工位事故多发工位的程序和电气改进的力度，专题研究，专门设计，减少破坏性事故的发生。温拉中的问题。可以合理地设定P I D 参数，检修设备来解决现场总线主要考虑其通信故障。变颈器应用中主要考虑减少其输出线路对周匿线路的干扰，合理配线，根据负载情况合理设定其内部的过载保护、缺檀保护，加减速时间，负载特性、频率上下限等参数关键词：p ：，P I D ，可靠性第l 更吉# 工业大学硬士研究生毕业论文第一章绪论1 1 引言汽车制造业作为国家的支柱产业之一近年来发展讯速，随着国外汽车业不断以合作、合资等方式的涌入以及中国加入W T O 后关税壁垒的逐步打破，汽车产业的竞争日趋激烈，参与竞争的国内外厂家越来越多，对产品、质量的要求也越来越高，对生产装备的技术水平和稳定性的提出了更高的要求涂装技术作为汽车生产的四大工艺( 冲压、焊装、涂装、总装) 之一，近年来也得到了很快的发展，但同时由于汽车涂装线设备较多，种类杂，涉及机械运输设备、热工设备、化工设备等种类，控制方式涉及了眦控制、P I D调节、现场总线技术，变频技术等方面，给设备的维修和故障诊断带来了一定困难1 2 国内外涂装线的发展情况涂装层一般分为底漆、面漆，轿车类一般有中涂随着化学工业的发展和对汽车耐腐蚀性能要求的提高，汽车用底漆已经历了几次重大改革：由刷、 涂油性底漆到喷涂硝基底漆和合成树脂底漆；5 0 年代用浸涂溶剂型合成树膜底漆；年代初用浸涂水性底漆；再刭电泳工艺的普遍采用( 阳极电泳底漆和阴极电泳底漆) 近几年来厚膜电泳技术以其良好的边缘特性和高泳透力也开始得到重视应用汽车面漆是汽车多层涂装中最后涂层用的涂料汽车面漆的发展：( 1 )以植物油等天然树脂为基料的油性漆( 2 ) 硝化纤维磁漆( 3 ) 硝化纤维漆和醇酸树脂磁漆( 4 ) 醇酸树脂磁漆和胺基醇酸磁漆( 5 ) 高胺基含量的胺1 第章绪论基醇酸磁漆、热塑性丙烯酸树鹰磁漆和热固性丙烯酸树脂磁漆。除色彩鲜艳的本色漆外，还采用以铝粉为代表的金属粉末颜料即金属漆，使汽车平面漆的外观具有金属光泽感的金属闪光色水性面漆以其环保无污染成为油漆发展、使用的薪的趋势I I ! 近些年来，汽车涂装技术在不断发展。涂装生产正在追求节能和提高环保水平，涂装质量要求高耐腐蚀性和高装饰性为了使涂装生产尽量节能和减少环境污染，获得高质量的涂装产品，世界各大汽车厂家都在尽可能不断 改进和采用新工艺和新设备，采用环保型涂装工艺。在世界范围内工业环保要求越来越高，世界上对汽车车身涂装中的有机挥发物( V O C ) 的j 垂放量也有了严格要求，促使汽车车身涂装工艺向着高固体份、水性化和粉末化发展脚随着涂装材耪约发展和涂装工艺的进步，涂装设各t 垒不断的有薪技术涌入汽车涂装中常用的前处理、电泳设备类型较多，从零件运动形式分类，有间歇步进式和连续通过式；从处理液与零件的接触方式分类，有喷射式浸渍式、及半喷半浸式选用步迸式或是连续通过式主要和要求的产量有关；采用同歇步迸式蘸处理设备的一般适用于中小批量例搬每小时1 2 辆份深用连续通过式前处理设备的一般适用于大批量，例如每小时5 0 辆份喷射式、浸渍式，及半喷半浸式的采用与工件有关；对于箱形结构的零件为使内表面，门夹层等部位得到很好的处理，采用半喷半浸或全浸；对于形状的转为简单的零件，可以采用喷射式的设备新型涂装运输机( 1 ) 间歇步进式机械化装备：国内最常见的是。自行葫芦+ 吊具的形式，也叫程控葫芦( A u t o - M o t o c - H o i s l ) ，悬挂点在工件运行吉林工业大学硕士研究生毕业论文的正上方：再先进一些的有摆杆链( P e n d u l u mc 叭I e y 神，采用。u 8 形摆杆，悬挂点在工件两侧的上方1 3 1 。( 2 ) 连续通过式机械化装各：由最初的工件固定节距的简单悬链发展到由多组悬链和集放小车组成的复杂的悬链系统推杆悬链O o w e fa n dF r e eO v e r h e a dC o n v e y e r ) 。上述设备各有优缺点，共同的缺点是它们都不能解决车身内部诸多空腔结构体内的有效摊气河题，尤其是车盖内的气袋目题，这些部位不能得到磷化和电派处理新型的多功能穿梭机( V a r i o - S h u t t l e ) 和R oD i p _ 以I 。c 蛔1 0 9 碱全旋反良浸溃输送技术) 为不仅解决了这些问题，而且继承了前述的运输机的所有优点l 哪多功能穿梭机还具备在同一条生产线上实现多品种不同工艺的功能融。面漆常用涂装方法，装备空气喷涂是靠压缩空气的气流使涂料雾化，在气流的带动下，赜涂翻被涂物表面上的种涂装方法静电喷涂霜无气喷涂近年来应用越来越多，大规模生产中。为提高产量和保证质量的稳定性，自动喷涂祝( 含机器人) 在生产中普遍应用旋杯是高转速杯式静电自动喷涂机的简称，目前己已成为当今汽车车身喷中涂、面漆( 包括底色漆和清漆)的主流设备嘲利用旋杯喷涂，由于旋杯喷涂采用。静电吸附的喷涂方式，上漆效率大大提高，可节省油漆，降低车身制造成本根据地车身喷涂部位的不同，自动静电喷涂机分为侧喷机和顶喷机车身进入喷涂区域入口前的车型检测光电管或下方的探头时，车型信息被检测出来，这些信息被传送到旋杯站的P I L e 上，调用P l C 存储的相应程序，完成清洗、填充、喷涂、和排放工作自动喷涂机根据车身仿型参数表，带动旋杯沿正确的喷涂轨迹运行，同时，P C 按照喷涂表的指令，对各气阋和有关参数进行精细调节，如；旋杯转速，喷雾形状，油漆和溶剂的流量同时。使用旋杯系统能有效减少3 第一章绪论V O C 的捧放，利于环保。基于上述优点，目前国内外有一定规模的汽车厂都使用了旋杯喷涂以提高整车的市场竞争力涂膜的干燥和固化烘干加热主要有对流、辐射等对流加热是以热空气为媒介靠热风将热传导给涂膜和被涂物而加热升温；它的优点是加热均匀，适用于形状结构复杂的被涂物烘干及尺寸和重量大小不一被涂物混流生产的涂装线的烘干，是汽车涂装的涂膜烘干的主要方式，缺点是升温速度慢和热效率低辐射加热遥常是用红强线、运红外、赢红外是从辐射源出来呈电磁波在空气中传播，辐射到物体后，被直接吸收转换成热能，使涂层的涂膜和底材同时加热；升温速度快，热效率私烘干效率高，但温度不易均匀，有照射盲点现在常见的为辐射和对流楣结合的方式烘干炉的通过形式有。型炉，直通炉，。I I 型炉保温效果好，但形式复杂；直通炉结构筒单，保温效果差燃烧机的形式有电加热，还有燃气、燃油燃烧加热现在燃气炉较多，除了能源问题( 节电) 外环保目题也是燃气炉推广的原因，燃气炉燃烧过程中能把油漆挥发过程中的有害气体燃烧摔，减轻了对大气的污染，节省了废气燃烧的投资及运行费用电气控制方面，现在的涂装线大量使用H 正进行控制，现场总线技术、在线监测与故障诊断系统、方便直观的人机界面等也得到了推广，设备的技术含量越来越高，已经可以通过现场的H ，总线、网络对生产线的各种参数、故障状态的实时集中控翩，其自动化程度越来越高但是，由于涂装线前处理电泳的水汽和脱脂，磷化，表谓劫等其他各种化学药剂的影响使得设备的工作条件十分恶劣，另外电泳漆对工件的要求十分苛刻( 不得有油，否则会造成电泳漆的污染甚至报废) ，使得设备的润滑吉林工业大学硬士研究生毕业论文困难，造成涂装设备故障较多同时，随着涂装线设备中自动化程度越来越高，大量的设备处在自动运行无人操作的情况下，给电气设备的可靠性和稳定性提出了较高的要求，给设备故障处理带来了一定困难，涂装线种类较多的附属设备及现代涂装线使用的高技术含量的自动喷涂机也使涂装线的电气控制更加复杂，故障处理较为困难1 3 汽车涂装线的现状国内汽车厂尤其是中等规模的汽车厂家，车身涂装线底漆多采用阴极底漆，面漆采用本色漆和不同漆色的金属漆，而车架涂装线、小件涂装线多采用阴极电泳底漆根据自身的产量和实际需要，车身、车架涂装线多采用了问歇步迸式前处理设备，睇。葫芦+ 吊具。的方式，小件涂装线常使用简单的悬链前处理、电泳方式多采用浸、喷结合的方式，使用矩形主槽，槽液加热用问接蒸汽加热，工作槽上设顶部通风，槽液用泵来搅拌、循环浸、喷结合的方式使得工件的表面得到更好的处理，泵的搅掉、循环使槽液均匀混合，有利于工件处理质量的稳定，也使得电泳后的漆膜均匀汽车面漆在喷涂方式上自动喷涂机应用较少，多采用空气喷涂，采用手工的冷喷涂和手工的静电喷涂两种方式，喷涂的装备永平较低，对操作人员的技能要求较高。涂膜的干燥和固化汽车涂装线主要采用对流和辐射耜结合的加热方法，从烘干炉来说：车身涂装线多采用。型炉，车架涂装线和小件涂装第章绪论线采用直通炉，加热方式有电加热和辐射方式加热，还有采用天然气燃烧加热汽车涂装线在用设备品种较多，机械运输设备有地面链、升降机、转运车，转台、悬链等；蔚处理、电泳设备有大量化工泵、清水泵、立式泵，电动调节阕、电磁阕等；还有各种风机以及纯水、超滤、反渗透、涂胶，喷漆，输调漆设备等成套设备在电气控制上，涂装线大量采用了先进的P L C 控制的方式、P I D 调节，以及变频技术、现场总线技术，系统复杂，具备一定的自动化水平，在这些技术盼应用的同时也带来了一些薪的I 阔题和故障。1 4 本论文的来源及研究的内容青岛汽车厂涂装生产线是1 9 9 4 到1 9 9 5 年问相继投入使用的，在当时的条件下属于国内最先进水平的载重货车的涂装生产线，现已运行了八、九年，装备水平已经没有了优势，尤其近年来新上的一些涂装生产线装各起点都很高，对青岛汽车厂涂装生产线的设备维护和改进改造工作提出了更高的要求本论文主要以青岛汽车厂涂装生产线的设备为例，针对汽车涂装生产线的设备现状，尤其是现有涂装生产线设备故障较多，装备维护繁琐的特点，对涂装生产线的设备故障进行分析，为涂装线的快速维修及处理提供参考根据涂装生产线的故障特点及实际维修的情况，本文主要着重于设备的电气P IE 、P 1 D 控制方面及涂装线特有的一些故障的分析处理，尤其侧重于机械运输设备中电气的故障分析及处理，同时也涉及一些汽车涂装线的特有的一吉林工业大学硕士研究生毕业论文些故障主要是多系统运行中的相关故障的处理，针对多发故障进行了分析，提出了科学的有效的改进措施，包括硬件的和软件的改进及参