關于電泳涂裝生產線自動控制系統的研究

陳泳麟

摘 要：本文首先簡要闡述了電泳涂裝的過程，發展現狀及研究意義，然后對電泳涂裝生產線自動控制系統的組成加以研究，并對某企業的應用實例加以介紹。

關鍵詞：電泳涂裝；生產線；自動控制系統

中圖分類號：TP278 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）13-0033-02

在生活中，金屬腐蝕是一種常見現象，但這一現象卻會造成巨大的危害和經濟損失，而涂裝技術的出現大大改善了這一問題。除了可以防腐蝕外，涂裝還具有較高的裝飾性。電泳涂裝作為一種新型的涂裝方式，以其先進的表面處理工藝被廣泛應用于眾多大、中型企業的涂膜工藝中，具有良好的發展前景。

1 電泳涂裝概述

1.1 電泳涂裝過程

電泳涂裝通常包括電泳、電解、電沉積及電滲四個過程，這四個過程是同時進行的。電泳又稱泳動，是指在直流電場的作用下，正帶電膠體粒子向負方向運動，而負帶電膠體粒子向正方向運動。電解是指在陰極和陽極上發生氧化還原反應的現象。電沉積是指帶負電的膠體粒子移至陽極附近時在陽極表體放出電子，結晶析出，由此而形成漆膜。電滲是指在電場作用下，固相不動，液相移動，使得漆膜內水分減少，最終形成含水率極低的致密漆膜。

1.2 電泳涂裝生產線的發展現狀及研究意義

早在1976年，PPG公司首先研制出了陰極電泳漆液，隨后發現陰極電泳漆膜比陽極電泳漆膜的耐腐蝕性強。由此，陰極電泳涂裝工藝逐漸代替陽極電泳涂裝工藝，成為主流。我國涂料工業先后從日本和奧地利引進陰極電泳漆制造及涂裝技術，隨后我國對陰極電泳涂裝工藝及整個控制系統不斷研究，使得陰極電泳涂裝在我國得到廣泛應用。

對電泳涂裝生產線的自動控制系統加以研究具有十分重要的意義。與傳統涂裝方式相比，電泳涂裝具有操作簡便，成本低，安全環保，涂膜質量好等優點。這使得電泳涂裝技術正在逐步代替傳統的涂裝方式。而電泳涂裝生產線自動控制系統的優良與否，將直接影響到產品的質量和系統的生產效率。因此，制定合理的電泳涂裝生產線自動控制系統，對于提高企業的經濟效益具有十分重要的意義。

2 電泳涂裝生產線自動控制系統組成

先進的電泳涂裝自動控制系統不僅要有較高的工業水準和自動化程度，還應該節能環保，能源高效，有效控制運營成本，維護方便。一般情況下一條電泳涂裝生產線會有成千上萬個I/O點，網絡結構復雜，對網絡結構進行合理劃分，可以使生產線的控制變得更加方便可靠。根據生產工藝和流水線結構，電泳涂裝生產線自動控制系統可分為前處理電泳控制系統、噴漆控制系統、烘干控制系統和機械化輸送控制系統四個組成部分。

2.1 前處理電泳控制系統

電泳涂裝首先要對金屬進行表面處理，即前處理技術，主要包括清除金屬表面的油污、塵土、鐵銹、涂料等，通過化學反應使金屬表面產生一層防腐蝕的化學物質薄膜，改善金屬表面的狀態，確保金屬具有良好的防腐性和美觀性能。

由于前處理中為了保證電泳質量，需要嚴格的控制槽液中的水溫，所以需要一臺冷卻循環水系統對槽液制冷和一臺鍋爐熱循環水系統對槽液加熱。冷卻循環水系統主要包括冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵，冷卻水泵主要將壓縮機產生的熱量傳送到冷卻塔中，降低水溫；冷凍水泵主要是將冷凍水傳送到電泳槽液，將熱交換的水傳送回壓縮機。鍋爐熱循環水系統主要包括循環水泵和加熱器，將加熱的循環水傳送到需要熱交換的地方，對水循環系統進行加熱。

2.2 噴漆控制系統

噴漆控制系統采用靜電噴漆方式，接地的車身作為陽極（正極），噴漆槍或者霧化漆作為陰極（負極），使車身均勻的產生一層極薄的底漆。底漆是直接將漆涂飾在車身表面上的第一層漆，噴涂底漆后進入面漆室進行噴漆，通常面漆進行兩次噴漆。

噴漆控制系統應安裝空調送風裝置，系統工作中的新風通過送風口傳送到噴漆室的頂端，排風口安裝在噴漆室的底端，使噴漆室形成自上而下的氣流，減少漆霧飛濺，將多余的漆霧顆粒帶走，然后車身進入烘干室烘干。

2.3 烘干控制系統

烘干控制系統是將漆膜干燥和固化，固化的質量直接影響涂裝的質量。涂料在高溫的環境下，由液態轉化成固態，車身表面形成致密的漆膜，這種過程稱之為烘干。烘干控制系統是將空氣加熱，熱空氣將溫度傳遞給車身，使之溫度身高，熱空氣與在烘干室進行內循環，如此反復循環，將車身加熱到所需溫度。

烘干控制系統的燃燒器采用點火控制器，在助燃風機啟動后，點火控制器開始工作，點火棒通過變壓器產生的高壓下開始點火，當檢測到有穩定的火焰時，打開主火電磁閥開時大火燃燒，點火完成后，系統進入溫控過程。

2.4 機械化輸送控制系統

機械化輸送控制系統貫穿于整個電泳涂裝生產全過程，主要作用是保證從裝焊車間運輸過來的車身在涂裝車間完成前處理、電泳、電泳烘干、密封膠、噴漆、漆面烘干、檢查補修等工序，并將涂裝合格的車身運輸到總裝車間，系統的主要設備包括輸送鏈、升降機、移載設備、定位機構等，按照機械輸送機位置劃分，分為地面輸送機系統和空中輸送機系統。

空中輸送機控制系統主要有：懸掛式輸送機主要用于連續生產線，由驅動裝置、回轉裝置、軌道、鏈條、吊具等設備組成，導軌的工字鋼大小確定輸送機的承載大小；推桿式輸送機是一種單鏈式的輸送裝置，安裝在前處理和電泳設備上方，其軌道結構分為上下兩層，上層安裝牽引軌道，下層安裝承載軌道。

3 電泳涂裝生產線自動控制系統應用實例

以某汽車企業電泳涂裝生產線為例，圖1為其自動控制系統結構示意圖。該控制系統采用PLC控制系統為主要控制方式，選用西門子SIMATIC S7系列PLC，該系列PLC運行速度快，處理指令時間短，使用靈活方便。PLC既能實現與上位機PC的通訊，將系統信息反饋給上位機并執行上位機下達的指令，同時還可以對現場設備進行控制，收集并儲存現場設備的運行狀態等信息并作出反饋，對現場設備傳輸指令，控制其現場作業。現場設備與PLC之間以PROFIBUS總線協議來實現信息的傳輸與反饋。該總線協議是國標規定的現場總線協議之一，使用屏蔽雙絞電纜，傳輸速率快，只對物理層、數據連接層及用戶接口進行定義。

4 結語

綜上所述，電泳涂裝是金屬制品表面涂裝的重要方法，涂層質量好。未來電泳涂裝生產線的自動控制系統將朝著自動化水平高、生產效率高、電泳液利用率高、成本低的方向發展。對電泳涂裝生產線的自動控制系統加以研究，提升其自動化水平，在保證質量的同時提高效率，對國家和企業都具有十分重要的意義。

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