在汽车工业中 , 车辆组装完成后都要完成一系列的检测。其中,有一个任何汽车制造商都不能忽略的检测,即车辆的淋雨密封性测试。淋雨吹干线正是完成这种检测的设备。车辆淋雨后的吹干设备是其中的重要组成部分。车辆在经过一段时间人工模拟的暴雨和细雨的喷淋后,如何将车辆表面所附的水膜吹干,使车辆能够尽快进入下一个检验环节,从而减少车辆的整体检测时间,是一个值得研究的课题。
nload="javascript:if(>740)=740" align=center border=0>
吊架示意图
仿形吹干设备随着车辆外形的变化来调节风管与车辆外形的高度,达到吹干的目的。这种吹干方式因风管吹嘴基本与车辆外形保持固定的距离,故风压不会因车辆外形变化而忽高忽低,吹干效果很好,且有很好的经济效益。
传统的吹干设备一般分为两种方式:其一为车辆缓慢的前进,在车辆的左右两边及上部有风管,风管的长度可根据车型的变化进行调节,随着车辆的前进,将车身上的水膜吹干;其二是车辆进入吹干区域停止不动,侧吹和顶吹采用龙门式往复行走机构,同样风管的长度可根据车型的变化进行调节,车辆在其中经过一定的时间后完成吹干。这两种方式,吹干风管虽然可以根据车型变化进行有限的伸缩调节,但因风管吹嘴要让过车辆的最高点和两侧的最外边,如果车辆的外形起伏变化较大,如轿车,则发动机盖和后备箱盖的吹干效果并不好,甚至吹干完成后,车身还往下滴水。这种方式只适用于车型变化不大的情况。
仿形吹干设备,顾名思义就是随着车辆外形的变化来调节风管与车辆外形的高度,达到吹干的目的。这种吹干方式因风管吹嘴基本与车辆外形保持固定的距离,故风压不会因车辆外形变化而忽高忽低,吹干效果很好。
现代汽车仿形吹干系统
北京现代汽车厂PDI车间是专门对汽车销售前进行终检的车间。它的主要构成是淋雨吹干线及一些检测、维修工位。淋雨吹干线由A、B两条完全一样的线体组成,每条线由一条输送用的板链和洗车房构成。洗车房包含两个部分:淋雨和吹干。车辆开到板链上后,由板链带着车辆进行一系列的试验和检测。因从洗车房出来后,在板链上有连续9个工位的车辆进行出厂前的检测,故对吹干效果要求非常严格,也因此采用了仿形吹干系统,具体示意如图。
1. 设备结构
仿形吹干设备一端通过轴承固定在吊架上,另一端安装有吹风嘴和固定传感器的架子,由一台电机通过链条拉动风嘴上下做圆弧运动。吹风嘴通过内部有钢丝固定的软风管与室体上端的固定风管相连接。
2. 动作描述
当车辆随板链运行,GD1动作时,升降架不动,进入准备上升的状态。车辆继续前行,当GD2动作时,升降架上升。这样随着车型的变化,升降架从车辆头部开始,经过发动机盖、车前窗直到车顶中部最高点,间歇性的慢慢上升。当到达车顶最高点时,GD2再也不会被遮挡,GD3因与GD2在同一水平面,故GD3也不会动作。升降架定位在这个高度不动,直到车顶过完。当车辆的后窗经过升降架时,4个开关都无信号,延时2s后,升降架开始下降,直到GD4动作。这样,升降架由车顶经后窗、后备箱直到车尾,最终降到最低位,等待下一辆车的到来。升降架一直这样间歇性升升降降,随着车辆外形的起伏变化,始终与车辆外形保持一段固定的距离,使得附在车辆外表面的水膜被赶走、吹干,经过两道仿形吹干后,除了个别死角外,车辆表面已经基本干燥。
为了防止升降架突然失速,采取了两套保护措施:第一套是如果升降架在下降时GD4动作而没有停止,继续下降,则在GD3动作时,升降架作上升动作;第二套是装在吹风嘴中部的两个行程开关LS1和LS2,LS1、2与风嘴的距离比要比GD3的距离要小得多,如果光电开关都不起作用,则当顶吹保护的行程开关动作时,输送链停机,顶吹升降架升到高位。简单说,上面的两个光电开关触发,上升;下降时,下面的两个光电开关触发,停止。
3. 出现的问题及解决办法
如图所示,升降架通过轴承固定在方形吊架上。通过链条的拉动,上下升降做圆弧运动。这种结构本身就不稳固,且随着升降架的高频运动、停止,升降架颤抖严重,这是不允许的。它不但可能对车辆造成损伤,因为颤抖严重,还会使光电开关信号不可靠,引起误动作。在增加了斜拉撑,并加固了方形吊架后,情况得到改善。
淋雨房中水雾非常严重,虽然设置了挡水板,但水雾还是会往吹干室内飘。尤其是第一道仿形吹干处,使光电开关表面结水膜,影响光电开关的可靠工作。给光电开关增加护罩后,问题得以解决。
控制系统
仿形吹干自动控制系统以1台西门子 S7-300 PLC为主站,以Profibus-DP总线为基础,通过网络配置和参数设定来建PLC和变频器、远控箱和TP270触模屏之间的通信,并通过参数的变化来实现对传动装置的启停控制、快慢调速等功能。通过工业以太网模块和TCP/IP协议将PLC和厂级MES系统连接起来,进行数据交换和远程控制。
1. 远控箱
在洗车房出口处设有远控箱,它可以手动控制仿吹升降架的升降。为了保证冬天的吹干效果,远控箱上设有选择开关,决定燃烧器是否使用。当洗车房出口工位的工人发现系统异常时,可以拍急停使系统紧急停止。问题解决后,重新自动启动系统。
2. 变频器控制
仿形吹干升降架是由LG iS5变频器控制的。PLC通过Profibus-DP总线向变频器发送升降、启停命令,变频器的频率设定则是在触摸屏上完成。为了防止因频率过高,升降架抖动伤车,频率设定应与板链的速度相结合。
现场总线的干扰问题
实际生产现场环境极其复杂,对自控系统产生的干扰已经成为不可回避的问题。作为与变频器通信的重要组成部分,Profibus-DP现场总线处在复杂的现场环境中,不可避免地存在各种各样的干扰。如果因总线干扰而使变频器停止输出,可能会导致车辆损伤,造成重大经济损失。因此,提高现场总线的抗干扰能力,是控制系统高效运行的重要因素。
1. 现场存在的干扰源
(1)变频器
变频器在整流和逆变中,大功率电子元器件不定时的进行高速开和关的转换,产生大量的高频电磁波,污染整个车间,并且产生大量高次谐波,污染工频电网。
(2)变压器、电力电缆和动力设备
这些设备均为工频,频率较低,干扰一般发生在附近。而随着干扰源的特性不同,电场分量和磁场分量也有着很大差别。特别是动力设备启动时,瞬间电流能够达到额定电流的3~8倍,会产生大电流冲击的暂态干扰。
(3)来自工频电源的干扰
工频电源波形畸变和高次谐波若未加隔离或滤波,会通过供电系统进入控制系统,从而影响整个现场总线。
(4)导线接触不良产生的火花、电弧等。
(5)三相供电不平衡产生的地电流、屏蔽层不共地产生的接地环流。
2. 现场总线的抗干扰措施
(1)增加屏蔽,远离干扰源
动力设备和电力电缆对现场总线的干扰与距离的平方成反比,即随距离的增大,干扰衰减非常快。远离干扰源,是防止辐射干扰的重要措施。所以,现场总线设备远离用电设备,现场总线电缆与动力电缆在桥架中分层布置,都能起到很好的防干扰作用。
(2)现场总线的接地
良好的接地是现场总线防干扰的重要内容。所谓“地”,一般定义为电路或系统的零电位参考点;所谓接地,就是在两点之间建立传导通路,以便将电子设备或元件连接到“地”。接地的目的一是保护操作人员和设备的安全,即“保护地”;二是为了抑制电磁干扰,提供电子测量中的电位基准,即“工作地”。Profibus-DP电缆采用RS-485双绞屏蔽电缆,由于通信频率较高,干扰所产生的噪声电流只在屏蔽层外表流过(集肤效应),一般在电缆屏蔽层两端接地,即始端和末端同时接地。若一端接地(始端或末端),仅仅有利于消除低频干扰。在整个车间没有放置等电位接地板,不能实现等电位接地时,一端接地优于两端接地,可防止形成地回路。
结语
采用仿形吹干,适应了现代化多车型的需要,避免了因车型变化较大而重复建设的情况,并且吹干效果良好,有很好的经济效益。