汽車涂裝車間自動分色系統設計

周文山

摘要：通過分析討論機器人噴涂頻繁換色產生的各種材料浪費和動作浪費，探索在涂裝車間內設置自動分色系統，在多個緩存區設計自動分色功能。在不影響生產節拍的前提下，將車體同種顏色調配好進噴涂間噴涂，以達到提升機器人噴涂同色連噴率，減少各種浪費的同時降低各種缺陷產生。最終，提高噴涂效率， 減少不必要的缺陷和危害，產生了很好的經濟價值。

Abstract： Through analysis and discussion of various material wastes and action wastes caused by frequent color changes of robot spraying， it is explored to set up an automatic color separation system in the paint shop， and design automatic color separation functions in multiple buffer areas. Under the premise of not affecting the production cycle， the same color of the car body is mixed and sprayed in the spray booth to increase the rate of continuous spraying of the same color by the robot， reduce various wastes and reduce various defects. In the end， improving spraying efficiency， reducing unnecessary defects and hazards， has produced good economic value.

關鍵詞：汽車涂裝;分色系統;同色連噴率;噴涂效率

Key words： automotive coating;color separation system;continuous spray rate of the same color;spray efficiency

中圖分類號：U464.12;TP391.44? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）18-0059-02

0? 引言

由于車間規劃設計時并未提出分色的功能， 噴涂時各種顏色隨機進入噴房內 。 在色漆段，機器人噴涂時，車身顏色頻繁改變，無法實現同種顏色連續噴涂， 機器人頻繁換色和沖洗 ， 不僅僅浪費時間影響節拍，而且造成一定的噴涂缺陷，也造成不必要的涂料浪費，增加了對環境污染。迫切需要優化改進現有的車身顏色排序，來提高噴涂效率， 減少不必要的缺陷和危害。

1? 自動噴涂頻繁換色現狀

以BC ESTA為例改變顏色與不改變顏色吹掃過程區別如下：

2? 涂裝分色初步討論

由于車間雙線運行，進口分流出口匯合，工藝問題、設備問題、操作工操作速度有別等，使得各線生產速度不同步，致車流次序頻繁變更，若考慮在進出口處進行分色，必然出現等待，很難保證60JPH，可能受諸多因素影響，很難達到比較好的分色效果。

比方說，電泳打磨為雙線，出口無法貫通，而兩條線還有相應整車返工線，就目前狀況來講返工率較高，可達到20%，一定程度上對分色次序造成影響，而分色方案關鍵是保證電泳打磨進口進車次序，當兩條線正常運行時，只憑借電泳打磨進口橫移鏈來調整進車次序已經來不及了，會嚴重影響生產JPH，必須提前做好調配，設定好進車序列。據現場情況，我們只能做兩種進車序列方案：

2.1 單線分色方案? 分色邏輯如圖1，兩條線同時分色，但是其顏色不同步;同種顏色間隔排序;每個批次同種顏色最小數量2臺。

2.2 雙線分色方案? 分色邏輯如圖2，盡可能讓兩條線顏色同步;同種顏色連續排序;每個批次同種顏色最小數量4臺。

要實現以上方案，必須充分利用電泳烘房和PVC烘房出口儲存區最終設定分色隊列，根據顏色對車身進行排序。不過以上兩種方案只能建立在1線與2線等節拍的基礎上，否則很難有比較好的效果，次序很容易被打亂，與設想方案大相徑庭（第二種方案影響小點）。

3? 方案初步分析及評估

綜合考慮， 我們主要利用電泳烘房儲存區、PVC烘房出口儲存區對不同顏色的車身進行排序和挑選。

3.1 電泳烘房儲存區對顏色篩選? 通過電泳烘房出口滾床上增加RFID讀寫器提取滑撬載碼體中車身顏色的信息，可以通過軟件設置選擇放置于電泳存儲區的哪一道， 由于中間2、3道為兩只橫移機可以共同訪問的兩道，這樣可以將兩條烘房中的公共的顏色放置于該道。在出口處設置顏色優先級將同種顏色一批次送入PVC線。

3.2 PVC烘房儲存線為循環式儲存區? 可以將不需要的車型暫存于庫中，挑出分色好的車型。增加移行機，專用于挑車和設計進車序列。首先可以通過調用上位機車型信息，對烘房內車型信息進行排序檢索比對，再檢索儲存區中的車型，在儲存區中實現對烘房中顏色序列配對。但在實現該方案時最好實現以下幾點：①PVC烘房出車優先級為高，優先出車上線，并以此為參照，對儲存中的車型進行調用，沒有配對的暫放于存儲區中。②車在儲存區中的一次循環需要近8分鐘，烘房出一輛車需要1分鐘，所以估計必須提前對烘房出口的第8輛車做比對挑車方能完成排序。③可以把排序的控制權交給橫移機VS0316，由該橫移機請求裝載何種車型，還需要增設RFID讀寫站。

3.3 電泳打磨出口處? 將電泳打磨出口處大返線車身按照顏色分別插入到主線中同種顏色的序列中去。

3.4 面漆烘房出口處? PLC通過RFID提取其PIN碼并與面漆儲存區內（前三道）車身做比較，如果該號較小，則通過第四道快速通道，直接進入報交線。分色初步方案中各改造點分布圖，主要在9M層和0M層實施，主要集中在以下幾個位置實施：①電泳烘房儲存區顏色篩選;②PVC烘房緩存區顏色進一步調整;③0m層將電泳打磨出口處大返線車身按照顏色分別插入到主線中同種顏色的序列中去;④底面漆兩條線BC ESTA站分別增設同色連噴統計功能。

4? 方案設計

4.1 輸送192區域的硬件更改? 在RB0310和RB0810滾床上各安裝一臺EMS讀寫站，讀寫站LS0310 Profibus線和24V電源線從RB0304 變頻器并聯引出，讀寫站LS0810 Profibus線和24V電源線從RB0804? 變頻器并聯引出。

4.2 輸送192區域的軟件更改? ①增加烘房出口車身顏色識別自動存儲功能，可以在PU0400觸摸屏上設置目前9種顏色和1種雜色車身進入四條存儲線的優先級，從而自動決定進入哪條存儲線。②自動記錄當前在各條存儲線上車身的數量與顏色信息。③在存儲線出口PU0500觸摸屏上可以設置各種顏色車身的出車優先級，當前四條存儲線出口優先級第一與第二的車身交替出車，只要涂膠雙線和電泳打磨雙線生產節拍一致，就可以保證將當前存儲線出口兩種優先級最高的車身分別送入兩條噴房。④編寫PLC程序實現以上功能。⑤192 PU0400/PU500觸摸屏中的設定注意事項：1）橫移機VS0402的進車優先級設定范圍為1-3;橫移機VS0902的進車優先級設定為2-4，即選擇優先進入哪道存儲線：1線=RB0404;二線=RB0410;3線=RB0904;4線=RB0910。2）根據每天的生產計劃，設置主色優先進入2線和3線，便于顏色整合，并且VS0402合VS0902設置主色進入的存儲線應該相同。3）根據每天的生產計劃，其他產量很少的雜色盡量選擇進入1線和4線。不同時間段主色和雜色發生動態變化，可能會不同，需要做適當調整。

5? 調試運行

硬件安裝完成后，進行組態設置，將讀寫站掛入ProfiBUS總線，編寫PLC程序并進行調試，車身到位后，讀取滑撬載碼體信息，提取顏色信息后，PLC進行邏輯運算，電泳烘房一線和二線分別按照如圖1和2中的設定，分別將不同的顏色放置于指定各自顏色存放的積放鏈上。

5.1 選道方案總結? ①三種主色方案（三種主色占有比例90%）：當每班一種主色超過300輛時，其連續排布的幾率越高，運送節拍要很高，可以將該種顏色放置外側兩道1和4，這樣可以避免兩臺橫移機爭搶選到。將兩種次主色分別放置于2、3道，這樣可以將忽略雜色，將三種主色分批排序，將主色隊列最大化，主色比例越高效果越明顯。②兩種主色方案（兩種主色相當，兩種主色占有比率越高效果越明顯）：容易分開。③一種主色方案（該種顏色占有絕對多的量）：將主色放置于中間1、4道。雜色分別放置于2、3兩道，并且出口設置鎖定功能，同種顏色累計到10個以上再解鎖放過。④只有三種顏色：兩側同色，中間兩道分別放不同顏色。⑤兩種主色（分主次）：主色放兩側，次主色放中間一道，雜色當主色處理。⑥四種顏色及以上時，且顏色比例相當時：1）如果這四種顏色不分批次的不斷出現，分色有困難。2）如果各色分批次進入油漆，及時修改設置，也可以分開。

5.2 提高觸摸屏設置效率? 實現同種顏色同批次連續出車數量最大化方能保證同種顏色更加集中的進入噴房，通常需要不斷修改進出口的設置，才能達到一定的分色效果。要提高設置效率還必須提供以下條件：①同種顏色按照批次進入油漆車間。（降低分色設置的難度）。②設計一個畫面，顯示電泳存儲區內各電泳車身顏色的實際分布圖，實現存儲區出口及時指定不同顏色進入PVC。③設計電泳烘房內各車身顏色分布圖。需要在烘房進口分別新增加一只EMS讀寫頭，供存儲區進口選道設置參考。④分時段統計FIS系統中R100點至L100點各顏色數量，設置觸摸屏畫面，便于將該信息寫入，供操作人員參考和及時改進設置。⑤烘房畫面完善后，并將此功能移植到中控室的上位機。

5.3 其他緩沖區分色功能優化? 291、391、293和393區域的PLC邏輯優化類似于192區域，不再贅述。

6? 分色改造后的經濟性分析總結

分色系統改造前后，面漆噴涂線機器人同色連噴率、平均每天換色次數及換色成本統計如表1所示。

參考文獻：

[1]王錫春.涂裝車間設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2013，1.

[2]廖常初.S7-300/400PLC應用技術[M].北京：機械工業出版社，2016，6.

[3]廖常初.西門子人機界面（觸摸屏）組態與應用技術[M].北京：機械工業出版社，2018，7.