汽车涂装线PLC控制自动化行车设计.docx
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汽车涂装线PLC控制自动化行车设计
本科毕业设计
题目：
汽车涂装线PLC控制自动化行车设计
摘要
本文对汽车厂重型载货汽车车架涂装生产线的设计做出了一个系统的论述，指出了本课题需要对涂装电控方案的设计研究，前处理电泳漆线生产方式的设计、输送行车方案的设计是摆在本课题项目组面前的关键技术难题。
通过对产品结构、产能、投资、质量要求、工艺平面布置、工艺方案对比等方面的分析研究，应用电动机行车输送系统确定了前处理电泳漆线采用PLC控制方式控制系统流程从而解决了多种的喷涂难题。
在导师的指导下本人和电气控制总负责人承担了项目可行性报告的编写、项目立项报告的编写、确认工艺平面方案及工艺布置图和设备布置总图、负责制定电气总体布置及总体控制方案、负责项目进度协调及推进工作、负责电气设计的审定、设计、调试的指挥，并指导项目组完成了项目的调研、试验、设计、制作、安装、调试工作。
课题项目实施后取得了理想成果:
利用PLC控制汽车涂装车间，比起前的人工控制节省了时间提高了工作效率，产品产量得到极大提高，而且利用自动控制设备完成的喷涂工作喷涂质量好，延长了使用寿命。
关键词：
电泳，PLC控制，涂装。
ABSTRACT
Inthispaper,heavy-dutytruckchassiscarfactorycoatingproductionlinedesignandmakeasystematicexposition,pointedouttheneedtopaintthisissueinthedesignofelectroniccontrol,pre-treatmentelectrophoresispaintlineproductiondesign,deliverydrivingprogramisdesignedtobeplacedinfrontofthisissuetheprojectteamthekeytechnicalproblems.Bythetheproductmix,productivity,investment,qualityrequirements,processlayout,processplanandcontrastaspectsofanalysisandresearchonapplicationofelectricmotorsdrivingconveyorsystemtodeterminethepre-treatmentelectrophoresispaintlinecontrolsystemusingPLCcontrolsolvesallkindsofsprayproblemes.
UndertheguidanceofinstructorsandelectricalcontrolIassumedoverallresponsibilityforthepreparationoffeasibilityreports,projectreportspreparedbyproject,programandprocesstoconfirmprocessgraphiclayoutandequipment,generallayoutplan,isresponsiblefortheoveralllayoutofelectricalandoverallcontrolschemeresponsibleforcoordinatingandpromotingtheprogressoftheproject,responsibleforelectricaldesignvalidation,design,debugcommand,andguidetheprojectteamcompletedtheprojectresearch,testing,design,production,installationandcommissioning.
Aftertheimplementationofresearchprojectyieldedthedesiredresults:
ThePLCcontrolcarpaintingworkshop,themanualcontrolthanbeforetosavemoretimeandimproveefficientily,productyieldshavebeengreatlyimproved,andautomaticcontrolequipmentusedtocompletethespraycoatingofgoodqualityworktoextendtheservicelife.
Keywords:
coating,PLCcontrol,automobileframe
1绪论
1.1汽车涂装在生产的重要应用
涂装对于汽车制造来说有两个重要作用：
1、增强汽车的防腐蚀能力。
2、增加汽车的外观美。
据资料表明，国内外每年因金属锈蚀造成的损失相当惊人。
由世界银行提供资料表明，1996年美国国民总产值为74335亿美元，因金属腐蚀损失约为2000亿美元，约占国民生产总值的2.7%。
而汽车是以钢材金属为主的工业制品，若不能很好解决金属腐蚀问题，将严重影响汽车的使用寿命和外观，因此汽车自问世，就及涂装结下了不解之缘。
1.2汽车涂装线的发展
国内汽车涂装业主要经历了以下几个阶段：
1、五十年代到六十年代中期，国内只有长春第一汽车厂一个专业制造汽车的厂家，汽车涂装主要是引进前苏联的汽车车身涂装生产线，操作方式均为手工操作，喷漆室为简易的侧抽风水幕式，输送方式采用普通悬挂链，涂装工艺水平不高。
2、六十年代中期到八十年代中期，随着国外汽车的发展以及国内二汽和上汽的建成投产，汽车涂装技术有了一个大的提高，开发并采用了阳极电泳涂装以及湿碰湿面漆涂装工艺，表面活性剂清洗、辐射烘干和静电喷涂等涂装技术。
3、八十年代中期到九十年代中期，随着轿车生产线的引进，国内汽车涂装技术也进入了前处理磷化处理、阴极电泳涂装和面漆自行静电喷涂等先进涂装技术。
4、九十年代中期到现在，随着欧美日不同系统的轿车车型的不断引进，我国轿车进入规模化、现代化的生产阶段，汽车涂装技术水平也跨入了世界较先进行列，机器人自动静电喷涂技术、全浸式磷化处理、阴极电泳涂装技术、滑撬输送系统、集中送排风的大型上送风下抽风喷漆室、带废气处理的燃烧炉（TAR）烘干炉系统、中央控制技术等国际先进的汽车涂装技术和装备在轿车涂装行业得到了广泛的应用和发展。
由于国内重型载货汽车行业都是国内厂家自主研制的产品，生产设备要求不高，自动化程度不高，没有采用机器人自动静电喷涂，没有在前处理电泳底漆线采用双工位生产方式，多品种柔性化生产情况，重型载货汽车涂装线技术还处在一个比较低的技术水平。
1.3目前涂装线存在的问题
目前涂装线系统主要采用由继电器接点控制系统，其缺点：
由于采用固定接线形式没有灵活性和通用性，在工艺要求提出后才能实现系统化生产，并且采用触点开关动作，动作有延时并伴有电弧产生，造成触点损坏，以致动作不可靠维护不方便。
而且浪费了大量的劳动力资源，不利于工业自动化的发展。
1.4研究的目的和意义
工业自动化是现在和未来工业发展的必然之路。
对于涂装线生产,涂装设备的发展很快,不断有新技术现,不可能大量更新装备,旧的装备还需要在一段时间内发挥其潜力,这就需要在旧装备上进行一定的改造。
在电泳涂装生产线中引入PLC工业控制技术,使原有设备可靠性、稳定性得到改善,降低了工人的劳动强度,提高了生产效率,为今后电泳涂装生产线的改造提供了参考。
1.5本文的主要研究内容和工作
本文主要通过对目前汽车行业涂装线存在的一些不方便进行改进设计，引入现在常用的PLC来控制涂装过程，比起以前的人工控制节省了时间提高了工作效率，产品产量得到极大提高，而且利用自动控制设备完成的喷涂工作喷涂质量好，延长了使用寿命。
第一章主要介绍了汽车涂装在汽车生产中的重要性，以及目前汽车行业涂装线的组成及其存在的一些缺点。
第二章系统介绍汽车涂装线的组成，包括技术要求、参数设定和一些基本概念，是引进PLC控制的前提。
第三章着重阐述涂装线中自动化行车的运行原理和工作职能，并且在目前涂装线中引入自动化行车的现实意义，是本文的重要部分。
第四章重点介绍使用PLC控制自动化行车，其中有PLC的设计编程、控制布线、工艺设计等，是整篇文章的重中之重。
第五章主要对PLC在以后的自动化控制中做一个瞻望，以及对本设计的一个总结。
2汽车涂装线的组成
汽车涂装车间的控制系统主要分为三个层次：
监控层，控制层和设备层。
每个层次使用不同的网络结构及相应的软硬件配置，以实现不同的功能。
（本文只讨论控制层的设计，不涉及其他层的开发研究。
）控制层主要采用PLC控制单元以及现场总线接受来的现场数据（数字信号或模拟信号），经过PLC内的存储的控制程序的运算和处理后，发出相应的指令（输出信号）对现场设备进行控制。
涂装线主要由以下部分组成。
（1）前处理—电泳线：
包括前处理、电泳、电泳后冲洗、电泳烘干室及强冷室等。
（2）PVC线：
包括粗细密封照明工位、PVC喷胶室、PVC烘干室及强冷室等。
（3）中涂线：
包括底漆打磨室、中涂擦净喷漆室、晾干间、中涂烘干室等。
（4）面漆线：
包括钣金修理、中涂打磨间、面漆擦净喷漆室、晾干间、面漆干室及强冷等。
（5）修饰喷蜡点修补线：
包括面漆修饰工位、喷蜡间、点修补。
涂装流程如图2.1所示。
图2.1涂装流程
2.1电泳技术
电泳就是溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。
利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。
1937年瑞典学者A.W.K.蒂塞利乌斯设计制造了移动界面电泳仪，分离了马血清白蛋白的3种球蛋白，创建了电泳技术。
在确定的条件下，带电粒子在单位电场强度作用下，单位时间内移动的距离（即迁移率）为常数，是该带电粒子的物化特征性常数。
不同带电粒子因所带电荷不同，或虽所带电荷相同但荷质比不同，在同一电场中电泳，经一定时间后，由于移动距离不同而相互分离。
分开的距离及外加电场的电压及电泳时间成正比。
按分离原理的不同，电泳分为4类：
移动界面电泳、区带电泳、等电聚焦电泳和等速电泳。
本文所研究的涂装生产就是利用电泳技术完成对工件的涂装。
2.2汽车涂装技术要求
生产方式：
空中积放链
工件类型：
车身
电泳方式：
阴极电泳
工序：
如表2.1所示。
表2.1生产工序
序号
工序名称
处理方式
处理时间（min）
温度
（℃）
1
电泳前处理
常温
2
电泳前喷湿
喷
常温
3
阴极电泳
浸
3
28—32
4
电泳出槽喷淋
喷
5
UF1喷洗
喷
0.6
常温
6
UF2浸洗
浸
浸入即出
常温
7
纯水浸洗
浸
浸入即出
常温
8
新鲜纯水喷淋
喷
9
后处理
2.3涂装线基本组成部分的作用
（1）前处理：
车件用铸钢制造而成，由于在制造过程中的现场工艺，以及钢铁本身的特点极易造成车件生锈沾染油污，电泳前必须做除锈、除油、除酸、脱脂等处理。
（2）电泳：
将前处理后的车件放入电泳液中电泳，使车件完成涂漆工作。
（3）烘干：
将电泳完的车件送入烘干炉做烘干处理。
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