分布式變頻器在汽車焊裝車間輸送領域的應用

劉坤鵬 何軍

摘要：隨著汽車工廠快速發展，應用自動化技術和設備已成為我國汽車制造行業發展的主旋律，制造工藝對調速和節能的要求越來越高。因此基于現場總線的分布式變頻器技術得到了廣泛的應用，分布式變頻器能縮短安裝調試時間、簡化接線、降低額外機柜安裝空間、減少干擾等，有利于節約成本和提高生產線可靠性，從而加速了汽車企業的發展。

關鍵詞：分布式;變頻器;汽車

0? 引言

目前，在汽車廠焊裝車間里，變頻器技術得到了廣泛的應用，本文從技術更新和成本節約的角度本文結合某汽車車企情況，來探討和研究分布式變頻器在汽車領域的應用，最后結合當前形勢對分布式變頻器發展展望。

1? 分布式系統定義

數據采集和控制以及其他智能設備等子系統都是按分布式結構設計的，每個子系統可能有多個系統分別完成不同的功能，由龐大的系統群構成了一個完整的高度協調的有機綜合系統。

2? 分布式變頻器的特點及應用

分布式變頻器的特點是防護等級高、體積小、節省空間、不需要電控柜，可直接用于現場，降低了設備成套的成本。由于變頻器放在現場，使得電機到變頻器的電纜長度相應變短。隨之帶來的益處是功率損耗降低、輻射干擾降低，因此，屏蔽電纜和額外的濾波器的費用都可以被省下。

正因為分布式變頻器具備了上述特點，所以在具有高度空間延展性的輸送系統，比如汽車焊裝車間現場，有輸送類設備均采用SEW安全型（Safe option）SEW-MOVIFIT變頻器;其中，功率較小的輸送平移滾床、過度輥床、激光焊大門等設備采用，功率較大的升降輥床、轉臺、轉轂、框架、板式鏈等設備采用SEW-MOVIPRO，特大轉轂采用SEW-MOVIDRIVE。機械壓合采用將減速機、電機和驅動器集成為一體MOVIGEAR機電一體化。

2.1 分布式變頻器SEW-MOVIFIT在平移輥床上的應用

現場采用防護等級IP69K的1.5kW和4kW的SEW-MOVIFIT FC TECHNOLOGIE S11（safe option）變頻器，這種變頻器直接安裝在輥床支架上，它可以將現場實際需要的傳感器接入到變頻器中，它是配有內置變頻器和分布式驅動控制裝置，主要由EBOX（主動電子單元）和ABOX（被動鏈接單元）組成，用于控制減速電機。整個箱體具有排污功能和防機械損傷的高抗震功能。

軟件方面平移輥床應用SEW應用模塊AMX1001操作模式Rollenbahn Modus模式。激光焊大門用SEW應用模塊AMX1001操作模式V/R Modus模式。這種兩種模式可以直接將信號線接到MOVIFIT模塊里，在軟件設置啟停和減速，操作方便、快捷，參數少，簡單易懂。

2.2 分布式變頻器MOVIPRO在升降輥床、轉臺、轉轂應用

現場采用2.2-15kW的 SEW-MOVIPRO ADC mit S11系列變頻器。例如升降輥床通過變頻器控制電機將車身從工位上方降落到工藝孔中，將車身固定在工藝孔中，利用機器人固定軌跡將車身焊接在一起。轉臺、轉轂主要利用旋轉將零件從上件口轉動到機器人工作位置，利用機器人流水作業將車身小件拼裝在一起。它們都利用Hiperface編碼器進行精確定位，并且在刻度口開口處安裝位置開關，實現傳感器位置校對。

變頻器SEW-MOVIPRO ADC mit S11由功率單元、通訊單元、控制單元和電源單元組成。軟件方面應用SEW應用模塊AMA0801操作模式，可以采用電機編碼器、外部編碼器、電機和外部編碼器組合方式應用，利用這種模式可以將設備快速精準的定位。

2.3 分布式變頻器MOVIGEAR在機械壓合應用

現場機械壓合采用SEW公司的MOVIGEAR產品，該產品將電機、減速機及驅動器集成為一體形成機電一體化驅動系統。壓合PLC控制發出位置指令，驅動電機運動到指點位置，保持壓力經過預壓合和終壓合兩到工序，將車門的內板和外板緊密的裝配在一起。

MOVIGEAR不僅將減速機、電機和驅動器集成為一體，產品在設計階段就充分考慮了集成的概念，MOVIGEAR具有超高的效率從而降低了能耗成本。各個部件集成并協調工作，有效的延長了使用壽命，提高了系統的可靠性。更為重要的是基于這三部分的組合實現了驅動技術的優化利用，能效等級達到超高效電機標準，該產品充分體現了節能的經濟優勢，確保了穩定可靠的運行。與傳動驅動器件相比節能比例高達50%。（圖1）

3? 集中控制方案和現場分散控制方案比較（圖2）

①節省控制柜空間;? ? ? ? ?②現場線纜明顯減少;

③現場施工工作量下降;? ?④故障點顯著下降;

⑤維護成本下降;

⑥項目改造非常方便，無需改動電氣部分的硬件結構。

4? 分布式變頻器發展趨勢

①環保化。降低使用過程中的噪聲;減少網側跟負載側的諧波分量;減少電動機的轉矩脈動;降低開關損耗;實現清潔電力技術轉換。

②專業化。總結某一類負載的特性，結合行業本身需求，制造有針對性地變頻器。例如：某汽車型號專用變頻器等。

③一體化。把參數辨識系統、PLC控制器、PID調節器及通信單元等相關功能部件有選擇地集成到內部組成變頻器和電動機的一體化組合機。

④方便化。更換更加容易，參數設置更加方便，維修設備解決問題更加快捷，大大了節約了時間，提高了設備的開動率。

5? 結語

應用分布式變頻器給汽車行業制造生產上帶來了很多便利，但是隨著當前汽車生產線變得愈來愈復雜，對于分布式電機控制系統的要求也愈來愈高。在未來，應在簡化接線、調試時間縮短、線纜連接更少、減少干擾、提高生產線的可靠性等諸多方面亟需改善，從而提高汽車焊裝的質量和速度。

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