RoDip E系統中載具復雜電氣故障快速解決方案

摘要：某涂裝車間前處理及電泳線，采用杜爾公司的RoDip E系統。該系統由多個具有單獨控制器、可獨立運行的載具組成，各載具受主控制器協調，裝載車身后按設定曲線行進、翻轉，從而使車身浸沒到槽液中，完成工藝流程。如某一載具發生故障，會造成整條生產線路擁堵，必須在線排查、處理，停臺時間長且不可控，白車身長時間停留在工藝流程中（如磷化、電泳等），會導致車身報廢及產能損失。針對此種情況中的電氣故障部分，提供了一種快速、可行的解決方案及相應的裝置，當某個載具發生復雜電氣故障時，使用應急驅動裝置，跨過原有載具控制系統，直接驅動電動機，使故障載具按照預設線路駛離生產區域，快速恢復生產，減少停臺時間，降低產能及經濟損失。

關鍵詞：RoDip E；前處理；電泳；故障處理；應急方案

前處理及電泳是汽車制造過程中的重要工藝。2002年之前國內汽車廠家生產的車型普遍較少，一般一個涂裝車間只生產一種車型，結合設計產能，前處理及電泳工藝中使用的輸送裝置基本為積放式懸掛輸送鏈或擺桿鏈輸送機。積放式懸掛輸送鏈，可實現工件裝卸的自動化，以及快速運輸、積放存儲等，是20世紀80年代快速發展起來的輸送設備[1]。

擺桿鏈輸送機適用于大規模的汽車生產線，其由潤滑裝置、驅動裝置、出口塔和入口塔、張緊裝置、鏈條、擺桿和擺桿導向軌及上下軌道等組成，優點是：工件以45°傾斜角入槽、出槽，帶著車身在工藝槽中運行，完成工藝流程[2]。但隨著時間推移，市場需求發生了變化，汽車廠家生產車型日漸增多，存在同一涂裝生產線適配多種車型的需求，針對此種情況，積放式懸掛輸送鏈或擺桿鏈輸送機，受其結構限制，所有車型在工藝流程中都運行同一種動作曲線，此曲線雖然可兼容各種車型，可對每個車型來說都不是最優曲線，不利于車身質量的提高。針對此需求，杜爾公司于2007開發了RoDip E系統，此系統大大提升了生產效率及車身質量。某車間2019年成為國內首個使用RoDip E系統的車間，但在用戶的使用中也發現了一些不足之處，此文意在解決設備使用過程中發現的不足。

設備原理與不足

RoDip E系統是一種柔性的生產系統，與傳統的輸送系統不同，其在浸漬過程中，主體不浸入槽液中，車身可繞橫軸旋轉360°，通過這種旋轉的出入槽方式，可縮短浸漬槽的設計長度。此外，車身的旋轉會促進液體的瀝干，從而減少車身表面及腔體內殘留的槽液。這使得車身電泳漆膜分布更加均勻，確保了更好的涂層質量。

RoDip E系統由多個可獨立運行的載具、主控系統、相關供電裝置及必要的轉臺等機械裝置構成。每個載具有自己的控制器，里面存儲著匹配不同車型的多種動作曲線，根據裝載的車型不同，控制器按預設的動作曲線控制變頻器驅動電動機運行，帶著車身在工藝槽中做最適合此車型的動作，獲得最佳工藝質量。

各載具在主控系統協調下，保持合適的動態間距，按環形路線行駛。載具自身的控制系統又包括控制器、掃碼頭、譯碼器、取電器、電源轉換裝置、變頻器、編碼器及無線網絡適配器等，較復雜。當某一載具發生了電氣故障時，有兩種解決方案：一種是在線排查，排查的過程存在很大的不確定性，停臺時間不可控，極易造成長時間停臺，這會造成整條生產線路擁堵，導致一些車身長時間停留在工藝流程中（如磷化、電泳等），造成車身報廢及產能損失；另一種是，手動松開電動機抱閘，靠人力盤動電動機將車身翻轉到水平位置，然后將故障載具推離生產循環，推入待維修區。盤動電動機及推行過程中費時費力，會造成長時間停臺，同樣會造成車身報廢及產能損失，且人與運動的設備無法保持安全距離，存在嚴重安全隱患。RoDip E載具如圖1所示。

本文提供了一種快速處理由單個載具復雜電氣故障引起的整個系統擁堵及造成的一系列連鎖反應的方案。當標有X的載具發生電氣故障時（見圖2），通過外接的應急驅動裝置，跨過載具原有的控制系統，直接驅動電動機（見圖3），從而將故障載具快速駛離生產循環，進入待維修區域，使原生產循環快速恢復生產狀態。載具離線后，在待維修區進行的故障排查及維修不影響生產，故障排除后，載具可按指定路徑再次進入生產循環，參與生產。

1.處理流程

單個載具發生故障時，處理人員先判斷故障類型并評估處理故障所需時間。如為電氣故障，且預計10min內無法解決，則啟用應急預案，將載具自身的控制系統與電動機的連線從電動機插頭處斷開（圖3中虛線部分）。將應急驅動裝置與目標電動機相連（圖3中箭頭所指的曲線部分），應急驅動裝置與載具隨行或將應急裝置固定，通過隨動電纜與載具上的電動機相連。操作人員站在安全區域通過無線或有線方式，選擇合適的參數及速度，操縱應急驅動裝置進而驅動電動機。需要分別控制多個軸電動機時，通過切換電動機插頭及轉動旋鈕開關選擇參數的方法逐個驅動，將故障載具駛離生產循環，恢復生產。

2.應急驅動裝置

應急驅動裝置結構如圖4所示。組件1為鑰匙開關，起使能作用，只允許經過授權，持有專用鑰匙的人員才能進行操作。

組件2為急停開關，觸發后會快速停止。

組件3為參數切換旋鈕，每個擋位對應存儲在變頻器內的一套參數組，適配不同的電動機。

組件4為速度切換旋鈕，可為滑動電阻類，從而實現無極調速，也可為帶擋擋位旋鈕開關，每個擋位對應變頻器內預設的一個速度。

組件5為電動機正轉按鈕，按下按鈕電動機正轉。

組件6為電動機反轉按鈕，按下按鈕電動機反轉。

組件7為電動機運行指示燈，電動機運行時指示燈點亮。

組件8為故障指示燈及復位按鈕，一體式結構，有故障時指示燈點亮，點擊按鈕可對故障進行復位。

組件9為取電器接口，結合現場取電器選擇接口（在增加保護蓋前提下，可并聯多種取電接口備用），也可跨過取電器，直接通過插頭及拖鏈電纜連接380V電源。

組件10為電源轉換單元，作用是將取電器提供的電源轉換為應急箱內驅動單元所需的電源（例如，將無線供電方式提供的25kHz高頻交流電源轉換成變頻器使用500V直流電源）。

組件11為制動電阻單元，用來消耗四象限運行時產生的電能。

組件12為控制信號轉換單元，用來將操縱面板發出無線或有線信號轉換成變頻器能識別的信號。

組件13為抱閘控制單元，要與目標電動機的抱閘型號匹配，并對其進行控制，

組件14為驅動控制單元，為通用變頻器，參數可調，可存儲多套參數。

組件15為電動機接口，應與目標電動機匹配（在增加保護蓋前提下，可并聯多種電動機接口備用）。

效果驗證

此方案應用后，復雜電氣故障的平均停臺時間由80min降低到20min，自2020年5月至今，減少停臺時間600余min，減少因產能損失及車身報廢造成的經濟損失150余萬元。

結語

本文針對RoDip E系統復雜電氣故障提供了一種快速的解決方案，降低了停臺時間和經濟損失，提高了生產效率。但本方案也還存在進一步優化的空間，如在不考慮應急裝置大小及移動便利性的前提下，可以增加多套與電動機連接的電纜及接觸器，安裝時一次性連接所有電動機。使用時通過旋鈕開關控制接觸器接通指定線路，控制目標電動機。此方案也為類似系統的故障處理提供一種思路，即當某個單體設備發生故障時，可使用這種小型的應急驅動裝置，跨過原有控制邏輯及控制系統，直接連接電動機（執行機構），通過點擊按鈕的形式，在一定距離以外的安全區域，驅動電動機從而將故障設備駛離生產區域，快速恢復生產。

參考文獻：

[1] 溫福宇，曹菽芬.汽車涂裝車間前處理電泳線輸送設備的介紹[J].電鍍與涂飾，2020，39（16）：1094-1100.

[2] 馬棟，薛杰.整車涂裝車間前處理電泳線輸送形式的對比研討[J]. 現代涂料與涂裝，2019，22（1）：59-61.