劉坤鵬 何軍

摘要：隨著汽車工廠快速發(fā)展，應(yīng)用自動化技術(shù)和設(shè)備已成為我國汽車制造行業(yè)發(fā)展的主旋律，制造工藝對調(diào)速和節(jié)能的要求越來越高。因此基于現(xiàn)場總線的分布式變頻器技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，分布式變頻器能縮短安裝調(diào)試時(shí)間、簡化接線、降低額外機(jī)柜安裝空間、減少干擾等，有利于節(jié)約成本和提高生產(chǎn)線可靠性，從而加速了汽車企業(yè)的發(fā)展。

關(guān)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(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，本文從技術(shù)更新和成本節(jié)約的角度本文結(jié)合某汽車車企情況，來探討和研究分布式變頻器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，最后結(jié)合當(dāng)前形勢對分布式變頻器發(fā)展展望。

1? 分布式系統(tǒng)定義

數(shù)據(jù)采集和控制以及其他智能設(shè)備等子系統(tǒng)都是按分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，每個(gè)子系統(tǒng)可能有多個(gè)系統(tǒng)分別完成不同的功能，由龐大的系統(tǒng)群構(gòu)成了一個(gè)完整的高度協(xié)調(diào)的有機(jī)綜合系統(tǒng)。

2? 分布式變頻器的特點(diǎn)及應(yīng)用

分布式變頻器的特點(diǎn)是防護(hù)等級高、體積小、節(jié)省空間、不需要電控柜，可直接用于現(xiàn)場，降低了設(shè)備成套的成本。由于變頻器放在現(xiàn)場，使得電機(jī)到變頻器的電纜長度相應(yīng)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(fèi)用都可以被省下。

正因?yàn)榉植际阶冾l器具備了上述特點(diǎn)，所以在具有高度空間延展性的輸送系統(tǒng)，比如汽車焊裝車間現(xiàn)場，有輸送類設(shè)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(shè)備采用，功率較大的升降輥床、轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)轂、框架、板式鏈等設(shè)備采用SEW-MOVIPRO，特大轉(zhuǎn)轂采用SEW-MOVIDRIVE。機(jī)械壓合采用將減速機(jī)、電機(jī)和驅(qū)動器集成為一體MOVIGEAR機(jī)電一體化。

2.1 分布式變頻器SEW-MOVIFIT在平移輥床上的應(yīng)用

現(xiàn)場采用防護(hù)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(xiàn)場實(shí)際需要的傳感器接入到變頻器中，它是配有內(nèi)置變頻器和分布式驅(qū)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(jī)。整個(gè)箱體具有排污功能和防機(jī)械損傷的高抗震功能。

軟件方面平移輥床應(yīng)用SEW應(yīng)用模塊AMX1001操作模式Rollenbahn Modus模式。激光焊大門用SEW應(yīng)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(shè)置啟停和減速，操作方便、快捷，參數(shù)少，簡單易懂。

2.2 分布式變頻器MOVIPRO在升降輥床、轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)轂應(yīng)用

現(xiàn)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(jī)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(jī)器人固定軌跡將車身焊接在一起。轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)轂主要利用旋轉(zhuǎn)將零件從上件口轉(zhuǎn)動到機(jī)器人工作位置，利用機(jī)器人流水作業(yè)將車身小件拼裝在一起。它們都利用Hiperface編碼器進(jìn)行精確定位，并且在刻度口開口處安裝位置開關(guān)，實(shí)現(xiàn)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(yīng)用SEW應(yīng)用模塊AMA0801操作模式，可以采用電機(jī)編碼器、外部編碼器、電機(jī)和外部編碼器組合方式應(yīng)用，利用這種模式可以將設(shè)備快速精準(zhǔn)的定位。

2.3 分布式變頻器MOVIGEAR在機(jī)械壓合應(yīng)用

現(xiàn)場機(jī)械壓合采用SEW公司的MOVIGEAR產(chǎn)品，該產(chǎn)品將電機(jī)、減速機(jī)及驅(qū)動器集成為一體形成機(jī)電一體化驅(qū)動系統(tǒng)。壓合PLC控制發(fā)出位置指令，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動到指點(diǎn)位置，保持壓力經(jīng)過預(yù)壓合和終壓合兩到工序，將車門的內(nèi)板和外板緊密的裝配在一起。

MOVIGEAR不僅將減速機(jī)、電機(jī)和驅(qū)動器集成為一體，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)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(gè)部件集成并協(xié)調(diào)工作，有效的延長了使用壽命，提高了系統(tǒng)的可靠性。更為重要的是基于這三部分的組合實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動技術(shù)的優(yōu)化利用，能效等級達(dá)到超高效電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，該產(chǎn)品充分體現(xiàn)了節(jié)能的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，確保了穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。與傳動驅(qū)動器件相比節(jié)能比例高達(dá)50%。（圖1）

3? 集中控制方案和現(xiàn)場分散控制方案比較（圖2）

①節(jié)省控制柜空間;? ? ? ? ?②現(xiàn)場線纜明顯減少;

③現(xiàn)場施工工作量下降;? ?④故障點(diǎn)顯著下降;

⑤維護(hù)成本下降;

⑥項(xiàng)目改造非常方便，無需改動電氣部分的硬件結(jié)構(gòu)。

4? 分布式變頻器發(fā)展趨勢

①環(huán)?；?。降低使用過程中的噪聲;減少網(wǎng)側(cè)跟負(fù)載側(cè)的諧波分量;減少電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動;降低開關(guān)損耗;實(shí)現(xiàn)清潔電力技術(shù)轉(zhuǎn)換。

②專業(yè)化。總結(jié)某一類負(fù)載的特性，結(jié)合行業(yè)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(shù)辨識系統(tǒng)、PLC控制器、PID調(diào)節(jié)器及通信單元等相關(guān)功能部件有選擇地集成到內(nèi)部組成變頻器和電動機(jī)的一體化組合機(jī)。

④方便化。更換更加容易，參數(shù)設(shè)置更加方便，維修設(shè)備解決問題更加快捷，大大了節(jié)約了時(shí)間，提高了設(shè)備的開動率。

5? 結(jié)語

應(yīng)用分布式變頻器給汽車行業(yè)制造生產(chǎn)上帶來了很多便利，但是隨著當(dāng)前汽車生產(chǎn)線變得愈來愈復(fù)雜，對于分布式電機(jī)控制系統(tǒng)的要求也愈來愈高。在未來，應(yīng)在簡化接線、調(diào)試時(shí)間縮短、線纜連接更少、減少干擾、提高生產(chǎn)線的可靠性等諸多方面亟需改善，從而提高汽車焊裝的質(zhì)量和速度。

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[5]大眾-VASS標(biāo)準(zhǔn)硬件安裝方式.