焊装车间分布式变频器应用分析

2021-12-02王建国

科学与生活 2021年25期

王建国

摘要：汽车行业自工业化大生产以来，随着经济的飞速发展，企业竞争越来越激烈，各汽车行业从业人员都在努力寻找如何提高生产率、如何降低成本的方法，集成化、分布式控制化越来越深入。而在汽车制造四大工艺中的焊装车间里应用也越来越广泛，如分布式变频器的应用。分布式变频器的应用缩短了安装调试的时间，节约了设备的安装空间;由于特殊的安装方式，也增加了抗干涉能力，提高的设备的运行稳定性;集成度高，也更加智能化控制。对于汽车厂的分布式变频器应用，不仅降低了前期设备的投入成本和后期的设备维护成本，也促进了中国汽车工业智能制造的发展。

关键词：分布式变频器;效率提升;成本

引言

中国汽车行业最近10年发展迅猛，随着造车新势力的不断的加入，对于传统的汽车大厂来说，造车的冲击并不小。在资本的加持下，造车新势力企业得到的各方面大力支持，造车所应用的技术也得到全面的应用，如恒大汽车，圈地投产的厂房，所采用的制造设备都很前沿。但传统大厂如大众汽车公司，在制造建设过程中也在不断的创新，不断的优化制造过程的各个环节，如本文介绍的分布式变频器的应用技术，在大众的最新建设线体中应用的越来越广泛。

1汽车行业分布式变频器

1.1汽车行业制造的四大工艺

一个整车制造厂有四大工位，分别是冲压（Stamping）、焊装（Welding）、涂装（Painting）、总装（Finalassembly）详情如下所示：

①冲压：通过对板料施加压力，设定成一定的尺寸和性能零件。

②焊装：是汽车成型的关键步骤，将板材焊接成已设计好的车身。

③涂装：主要作用于车身，对汽车外表进行装饰，提高汽车的使用年限。

④总装：将检验合格的零部件组装成整车，是汽车制造工艺的最终环节。

1.2布式变频器的发展，受到内外两方面因素的

①外部市场的需求：加工制造业、较长的生产线都催生了对分布式变频器产量的需求。

②变频器内部结构升级：快速发展的机械产业加快了变频器的升级换代。变频器跟随电力电子技术的发展在外部结构和内部结构都得以优化，从外部结构的角度可发现分布式变频器的体积逐渐缩小，节省了安装的占地面积;从内部结构角度出发，变频器内部更高效率元器件的组装为分布式变频器的运作散热提供了更为便利的条件。

分布式变频器相对于传统通用式变频器其优点在于可提升 IP 防护等级、便于后期保养等;通讯技术（C-t）在分布式变频器中的应用促使变频器得以集中控制，在生产协作中得以同步发展。

从行业变频器的应用来看，在汽车生产工艺中变频器驱动（INVERTER DRIVE）和齿轮马达（GEAR MOTOR）的应用更为广泛，在市场总份额的所占比例逐步提高。

2分布式变频器的特点及应用

分布式变频器的特点是防护等级高、体积小、节省空间、不需要电控柜，可直接用于现场，降低了设备成套的成本。由于变频器放在现场，使得电机到变频器的电缆长度相应变短。随之带来的益处是功率损耗降低、辐射干扰降低，因此，屏蔽电缆和额外的滤波器的费用都可以被省下。正因为分布式变频器具备了上述特点，所以在具有高度空间延展性的输送系统，比如汽车焊装车间现场，有输送类设备均采用 SEW 安全型（Safe option）SEW-MOVIFIT

变频器;其中，功率较小的输送平移滚床、过度辊床、激光焊大门等设备采用，功率较大的升降辊床、转台、转毂、框架、板式链等设备采用 SEW-MOVIPRO，特大转毂采用SEW-MOVIDRIVE。机械压合采用将减速机、电机和驱动器集成为一体 MOVIGEAR 机电一体化。

2.1分布式变频器 SEW-MOVIFIT 在升降机上的应用

现场采用防护等级 IP69K 的 1.5kW 和 4kW 的 SEWMOVIFIT FC TECHNOLOGIE S11（safe option）变频器，这种变频器直接安装在升降塔支架上，它可以将现场实际需要的传感器接入到变频器中，它是配有内置变频器和分布式驱动控制装置，主要由 EBOX（主动电子单元）和 ABOX（被动链接单元）组成，用于控制减速电机。整个箱体具有排污功能和防机械损伤的高抗震功能。

软件方面应用 SEW 应用模块 AMX1001 操作模式 Rollenbahn Modus 模式。激光焊大门用 SEW 应用模块 AMX1001 操作模式 V/R Modus 模式。这种两种模式可以直接将信号线接到 MOVIFIT 模块里，在软件设置启停和减速，操作方便、快捷，参数少，简单易懂。

2.2分布式变頻器 MOVIPRO 在转台、转毂等应用

现场采用 2.2-15kW 的 SEW-MOVIPRO ADC mit S11系列变频器。例如转台、转毂主要利用旋转将零件从上件口转动到机器人工作位置，利用机器人流水作业将车身小件拼装在一起。它们都利用 Hiperface编码器进行精确定位，并且在刻度口开口处安装位置开关，实现传感器位置校对。变频器 SEW-MOVIPRO ADC mit S11 由功率单元、通讯单元、控制单元和电源单元组成。软件方面应用 SEW 应用模块 AMA0801 操作模式，可以采用电机编码器、外部编码器、电机和外部编码器组合方式应用，利用这种模式可以将设备快速精准的定位。

3焊装车间分布式变频器运行特性

3.1分布式变频器运行特性

①便捷化：分布式变频器的应用便捷了操作参数的设置，且在后期设备维修时能够节约大量的人力物力，节约了成本消耗，降低设备的损耗率。

②专业化：可总结某一类负载的应用需求，根据汽车行业的发展特性，针对性的对变频器进行专业化改造。如某汽车型号专用的分布式变频器。

③节能化：分布式变频器可降低整体的系统使用噪声，减少电动机的转矩脉动（Torque ripple），降低开关损耗率。

④一体化：将参数辨识系统（PI System）、PLC 和 PID调节器等功能相近的功能部件有机的集合成变频器和电动机的一体化组合机

3.2集中控制方案和现场分散控制方案比较

①后期维护成本降低;

②节约了控制柜的摆放空间;

③故障点明显得到控制;

4结语

分布式变频器在汽车行业的应用最大的优势在于可节省安装空间和防护等级，可在现场直接进行应用，从而降低设备的购买成本。当分布式变频器应用于现场时，使变频器的电缆长度响应缩短，降低了整体设备的功率损耗，大大节省了电缆和滤波器的应用成本，体现了节能环保的经济优势，确保了驱动器件的稳定运行。