簡述涂裝車間噴漆室區(qū)域電氣接口

劉志成，宋衍國

（1.一汽-大眾汽車有限公司規(guī)劃部涂裝規(guī)劃科，吉林 長春 130011；2.機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院有限公司，吉林 長春 130011）

前言

涂裝車間的噴漆室區(qū)域涉及到的設(shè)備主要有，噴涂機(jī)器人，機(jī)械化輸送設(shè)備，工藝設(shè)備（包括通風(fēng)設(shè)備和漆霧分離設(shè)備），消防設(shè)備以及調(diào)漆設(shè)備，涉及到的主要接口如下圖所示：

圖1 噴漆室區(qū)域設(shè)備電氣接口概覽

噴漆室區(qū)域設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備自動(dòng)化程度高，涉及設(shè)備廠家眾多，不同廠家，不同設(shè)備之間接口較多，這就要求在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)備電氣接口方案規(guī)劃。

1 接口設(shè)計(jì)

為了保證項(xiàng)目的正常進(jìn)展，必須提早進(jìn)行噴漆室區(qū)域的電氣接口劃分，本章將對電氣接口需要完成的設(shè)計(jì)進(jìn)行描述。

1.1 機(jī)械化-機(jī)器人-工藝設(shè)備接口

圖2 Line tracking 兩種接口方式

圖3 stop&go兩種接口方式

目前根據(jù)機(jī)器人不同的噴涂形式，機(jī)械化輸送方面可以采取 linetracking（連續(xù)式）和 stop&go（間歇式）的輸送方式，不同的輸送方式的電氣接口設(shè)計(jì)如下（以國內(nèi)某合資汽車廠為例）。

圖中以不同顏色來劃分不同廠家和控制系統(tǒng)的設(shè)備。兩種輸送形式對應(yīng)的兩種接口方式的主要區(qū)別是車身數(shù)據(jù)由機(jī)械化控制系統(tǒng)管理還是由機(jī)器人控制系統(tǒng)管理，兩者的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

1）由機(jī)械化控制系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)，機(jī)械化貫穿整個(gè)噴漆區(qū)域，數(shù)據(jù)管理清晰明確；

2）由機(jī)械化控制系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)，節(jié)省通訊硬件；

3）由機(jī)械化控制系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)，當(dāng)某個(gè)機(jī)器人站對車身數(shù)據(jù)進(jìn)行修改后，需要傳回給機(jī)械化，再由機(jī)械化傳遞到下一個(gè)機(jī)器人站，過程復(fù)雜，容易出錯(cuò)；

4）由機(jī)械化控制系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)，導(dǎo)致機(jī)械化控制程序較為復(fù)雜。

在選擇兩種接口方式時(shí)，除了技術(shù)上的考慮，還需要考慮機(jī)器人和機(jī)械化供應(yīng)商的技術(shù)實(shí)力和經(jīng)驗(yàn)，可以由技術(shù)實(shí)力強(qiáng)，經(jīng)驗(yàn)多的供應(yīng)商負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理。

表1 機(jī)械化和機(jī)器人之間主要傳遞的信號如下表（示例）

表中車身數(shù)據(jù)由機(jī)械化傳輸?shù)綑C(jī)器人，在機(jī)器人噴涂完成后，回傳給機(jī)械化和中控室進(jìn)行校驗(yàn)。

表2 機(jī)器人、機(jī)械化工藝設(shè)備之間的主要控制邏輯如下表

1.2 調(diào)漆系統(tǒng)-機(jī)器人-中控室接口

油漆管路信息需要在調(diào)漆系統(tǒng)、機(jī)器人、中控室之間進(jìn)行傳遞，以保證三者之間的信息一致性，三者的硬件接口如下圖：

圖4 調(diào)漆系統(tǒng)-機(jī)器人-中控室接口

調(diào)漆系統(tǒng)、機(jī)器人和中控室之間需要傳遞的信號如下：

1）清洗液的液位信號（機(jī)器人清洗液槽屬于機(jī)器人廠家供貨，放置在調(diào)漆間內(nèi)，故需要做到調(diào)漆間目視系統(tǒng)上，需要將清洗液液位信號傳遞到調(diào)漆系統(tǒng)）；

2）調(diào)漆系統(tǒng)出口壓力；

3）調(diào)漆系統(tǒng)ready信號；

4）調(diào)漆系統(tǒng)休眠信號；

5）機(jī)器人、調(diào)漆系統(tǒng)故障和狀態(tài)信息傳遞到中控室；

6）機(jī)器人目視化顯示調(diào)漆系統(tǒng)頁面信息。

調(diào)漆間油漆系統(tǒng)切換必須及時(shí)通知機(jī)器人和中控室，為了保證噴漆管路信息在調(diào)漆系統(tǒng)、機(jī)器人和中控室之間的一致性，需要規(guī)劃設(shè)計(jì)油漆輸送管理系統(tǒng)，以保證噴涂的準(zhǔn)確性。油漆輸送管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則如下：

1）一條油漆管路在某一時(shí)間段必須只能設(shè)定為1種顏色；

2）中控室和調(diào)漆間可以禁止或釋放某一油漆管路；

3）調(diào)漆間發(fā)送更改到中控室，中控室從調(diào)漆間接收信息，然后分發(fā)到各個(gè)噴涂站；

4）所有的噴涂機(jī)器人站都是接收端；

5）一個(gè)油漆管路必須同時(shí)被中控室和調(diào)漆間釋放才能用于生產(chǎn)。

中控室和調(diào)漆間的權(quán)限如下表所示：

油漆管路管理系統(tǒng)的頁面如下圖所示：

圖5 油漆管路管理系統(tǒng)圖例

1.3 涂裝設(shè)備-消防系統(tǒng)接口

噴漆室區(qū)域作為涂裝車間重點(diǎn)消防區(qū)域采用 HIFOG消防系統(tǒng)，消防設(shè)備和涂裝設(shè)備之間需要連鎖，一旦發(fā)生火災(zāi)，消防系統(tǒng)給出火警信號，涂裝設(shè)備需要自動(dòng)停止并切斷電源。涂裝設(shè)備、消防系統(tǒng)硬件接口如下圖所示：

圖6 設(shè)備-消防接口

考慮到消防系統(tǒng)的安全性，一般采用無源雙回路觸點(diǎn)作為消防信號，故系統(tǒng)之間的硬線一般采用5芯線，由涂裝設(shè)備廠家鋪設(shè)到消防中控室。需要根據(jù)消防聯(lián)動(dòng)表來設(shè)計(jì)涂裝設(shè)備、消防系統(tǒng)的連鎖，消防聯(lián)動(dòng)表示例如下表所示：

表3

安全信號需要輸入系統(tǒng)的安全輸入點(diǎn)，由于安全輸入點(diǎn)對信號的傳輸距離的限制，需要根據(jù)涂裝設(shè)備系統(tǒng)距離消防中控室（信號點(diǎn)）的遠(yuǎn)近采取不同的信號采集方法，如下圖所示：

圖7 消防信號采集方式

1.4 噴漆室區(qū)域接地方案

噴漆室區(qū)域作為防爆區(qū)域，并且為保證噴漆室區(qū)域設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須總體規(guī)劃噴漆室區(qū)域的電位平衡，其中包括所有機(jī)械、電氣、室體的元件電位平衡的規(guī)劃設(shè)計(jì)、裝配以及文件資料，電位平衡的示例如下：

圖8 噴漆室區(qū)域整體接地方案示例圖

廠房的中心接地點(diǎn)由土建提供，其余接地銅排及銅排間的接線需要在技術(shù)任務(wù)書中明確供貨廠家，接地銅排的布置需要所有相關(guān)廠家和電氣規(guī)劃部門共同進(jìn)行布置，所有設(shè)備由相應(yīng)的廠家連接到接地銅排。

2 結(jié)束語

隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，車身涂裝車間噴涂區(qū)域的自動(dòng)化程度越來越高，人工噴涂由于人員流動(dòng)性和人本身的特點(diǎn)，導(dǎo)致噴涂的一致性沒有機(jī)器人噴涂穩(wěn)定，并且噴漆工作容易對人身體造成傷害，故包括內(nèi)表噴涂在內(nèi)的人工噴涂工作逐步被機(jī)器人噴涂取代。噴漆室區(qū)域是涂裝車間的重點(diǎn)區(qū)域，其涉及到的設(shè)備復(fù)雜多樣，涉及到的廠家眾多，設(shè)備自動(dòng)化程度高，電氣接口復(fù)雜，本文對噴漆室區(qū)域的電氣接口進(jìn)行了概述，對電氣接口的劃分和設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，對項(xiàng)目前期規(guī)劃和后期調(diào)試具有借鑒和指導(dǎo)意義。