CN104615155A - 粉末涂层厚度自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的粉末涂层厚度自动控制系统，包括上位机、PLC控制器、远程站、加热炉、粉末喷枪和测厚仪。测厚仪包括β射线探测头和信号处理单元，第一β射线探测头用于测量基板厚度，第二β射线探测头用于测量涂层厚度。上位机与PLC控制器通过以太网通讯，PLC控制器与远程站通过PROFIBUS-DP现场总线通讯。远程站与粉末喷枪、β射线探测头和信号处理单元分别相连。PLC控制器通过比较涂层实际厚度与目标厚度的偏差，判断是否需要调整喷嘴和进行速度补偿，进行涂层厚度循环控制。其优点在于：有效地保证了粉末涂层厚度的均匀性和稳定性，可以达到涂层的目标厚度，并节约粉末成本。系统设计合理、自动化程度高，能够很好满足粉末喷涂生产线厚度质量控制要求。
Description
技术领域
本发明涉及控制系统，尤其是一种粉末涂层厚度自动控制系统。
背景技术
目前，世界上彩涂生产线多数为溶剂型彩涂，板卷粉末喷涂工艺在国内属于首创开发，引进国外一定数量的生产线。与溶剂型彩涂相比，属于环保型生产，省去了用于废气处理的费用投入；同时，产品弯曲性能优异，无论家电板或建材板都可达到零T，而溶剂板即使符合国家标准也通常只在2‐5T内，因此粉末板的加工性能特别好，无论什么结构，即使形态有多复杂的平板、型材等都可以在加工成型后不损伤涂层，耐候性能好，产品寿命延长一倍，溶剂板的盐雾试验只能通过500小时，而粉末板的盐雾试验达到1000小时。因此国外标志性建筑物外墙和航天器外壳都用粉末板，现在国内的地铁站装修和高铁车箱面板都用粉末板。
传统溶剂型彩涂生产线，测厚仪应用较少，都是通过人工监控厚度的变化情况，进行人工修正补偿，没有形成闭环的厚度自动控制，自动化程度低，补偿功能滞后，严重影响粉末板的涂层厚度精度。经常出现涂层厚度不均，会造成粉末板使用寿命缩短，厚度超厚会造成不必要的浪费，增加生产成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以有效保证粉末涂层厚度的均匀性和稳定性，以达到涂层的目标厚度，节约粉末成本，设计合理、自动化程度高，能够很好满足粉末喷涂生产线厚度质量控制要求的粉末涂层厚度自动控制系统。
为达到上述目的，本发明提供的粉末涂层厚度自动控制系统，包括加热炉、粉末喷枪和测厚仪，还包括上位机、PLC控制器和和远程站，其中：
所述上位机，用于根据来料规格数据设定参数，包括目标涂层厚度、运行速度、喷嘴压力和喷嘴布置；
所述PLC控制器：用于系统的逻辑控制和数据处理，并输出修正厚度的设定参数；
所述测厚仪包括粉末喷枪、第一β射线探测头、第二β射线探测头和信号处理单元，所述第一β射线探测头用于测量基板厚度，所述第二β射线探测头用于测量涂层厚度；
所述上位机与PLC控制器通过以太网通讯，所述PLC控制器与所述远程站通过PROFIBUS‐DP现场总线通讯，所述远程站与所述粉末喷枪相连，同时通过所述信号处理单元与第一β射线探测头和第二β射线探测头分别相连，所述PLC控制器执行以下控制序列：
步骤1：所述上位机根据来料信息，设定控制参数，并下发至所述PLC控制器；
步骤2：所述第一β射线探测头实测基板厚度值，并下发至所述PLC控制器；
步骤3：所述第二β射线探测头实测涂层厚度值，并下发至所述PLC控制器；
步骤4：比较涂层实际厚度与目标厚度的偏差，判断是否需要调整喷嘴压力和喷嘴布置补偿值，如果是，执行下一步；如果否，返回上一步；
步骤5：判断实际厚度是否大于目标厚度允许值，如果是，减小喷嘴压力；如果否，增大喷嘴压力；然后执行下一步；
步骤6：判断是否需要进行速度补偿，如果是，进行速度微调，然后返回步骤3；如果否，直接返回步骤3，进入下一循环。
本发明粉末彩涂涂层厚度自动控制系统，其中所述PLC控制器采用西门子PLC控制器。
本发明粉末彩涂涂层厚度自动控制系统，其中所述远程站采用ET200模块构成。
本发明粉末彩涂涂层厚度自动控制系统，其中所述上位机连接有打印机。
本发明粉末涂层厚度自动控制系统的优点在于：由于采用了上位机、PLC控制器、测厚仪，有效地保证了粉末涂层厚度的均匀性和稳定性，可以达到涂层的目标厚度，并节约粉末成本。系统设计合理、自动化程度高，能够很好满足粉末彩涂生产线厚度质量控制要求。
下面将结合实施例参照附图进行详细说明。
附图说明
图1是本发明粉末涂层厚度自动控制系统的结构框图；
图2是粉末涂层厚度闭环控制系统自动调节的原理图；
图3是本发明粉末涂层厚度自动控制系统的控制流程图。
具体实施方式
参照图1，本发明粉末涂层厚度自动控制系统，包括上位机1、PLC控制器2、远程站3、加热炉11、粉末喷枪5和测厚仪。其中上位机1用于根据来料规格数据设定参数，包括目标涂层厚度、运行速度、喷嘴压力和喷嘴布置。上位机1连接有打印机8。PLC控制器2用于系统的逻辑控制和数据处理，并输出修正厚度的设定参数。PLC控制器采用西门子PLC控制器。远程站3采用ET200模块构成。测厚仪采用β射线测量厚度值。
测厚仪包括第一β射线探测头4、第二β射线探测头6和信号处理单元7。第一β射线探测头用于测量基板厚度，第二β射线探测头用于测量涂层厚度。粉末喷枪5位于加热炉11的入口，第一β射线探测头4位于粉末喷枪5的前面，测量基板的反射率，第二β射线探测头6位于加热炉11的出口，检测涂层的反射率。
上位机1与PLC控制器2通过以太网9通讯，PLC控制器2与远程站3通过PROFIBUS‐DP现场总线10通讯，远程站3与粉末喷枪5相连，同时通过信号处理单元7与第一β射线探测头4和第二β射线探测头6分别相连。
结合参照图2，上位机1、PLC控制器2、第一β射线探测头4、第二β射线探测头6和信号处理单元7，以及基板12组成粉末涂层厚度闭环控制系统。第一β射线探测头4和第二β射线探测头6的信号进入信号处理单元7经过数据处理输出涂层的实际厚度信号并进入PLC控制器2。
PLC控制器2完成对喷出粉末压力的调节，实现图2所示的厚度自动调节过程，从而实现粉末厚度的控制。
参照图3，PLC控制器执行以下控制序列：
步骤1：上位机根据来料信息，设定控制参数，并下发至PLC控制器；
步骤2：第一β射线探测头实测基板厚度值，并下发至PLC控制器；
步骤3：第二β射线探测头实测涂层厚度值，并下发至PLC控制器；
步骤4：比较涂层实际厚度与目标厚度的偏差，判断是否需要调整喷嘴压力和喷嘴布置补偿值，如果是，执行下一步；如果否，返回上一步；
步骤5：判断实际厚度是否大于目标厚度允许值，如果是，减小喷嘴压力；如果否，增大喷嘴压力；然后执行下一步；
步骤6：判断是否需要进行速度补偿，如果是，进行速度微调，然后返回步骤3；如果否，直接返回步骤3，进入下一循环。
在本发明粉末涂层厚度自动控制系统实施例中，控制的工作过程如下：PLC控制器2接收上位机1的设定值及第一β射线探测头4和第二β射线探测头6的实际涂层厚度信号并对其进行比较，然后通过PLC控制器2内部的数字PI调节器调节输出，其输出值信号经过数/摸转器的转换驱动比例压力阀调节粉末喷枪的压力，实现对喷枪喷粉量的调节，从而达到对涂层厚度的快速准确的自动调整。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计方案前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (4)
1.一种粉末涂层厚度自动控制系统，包括加热炉(11)、粉末喷枪(5)和测厚仪，其特征在于：还包括上位机(1)、PLC控制器(2)和远程站(3)，其中：
所述上位机(1)，用于根据来料规格数据设定参数，包括目标涂层厚度、运行速度、喷嘴压力和喷嘴布置；
所述PLC控制器(2)：用于系统的逻辑控制和数据处理，并输出修正厚度的设定参数；
所述测厚仪包括第一β射线探测头(4)、第二β射线探测头(6)和信号处理单元(7)，所述第一β射线探测头(4)用于测量基板厚度，所述第二β射线探测头(6)用于测量涂层厚度；
所述上位机(1)与所述PLC控制器(2)通过以太网(9)通讯，所述PLC控制器(2)与所述远程站(3)通过PROFIBUS‐DP现场总线(10)通讯，所述远程站(3)与所述粉末喷枪(5)相连，同时通过所述信号处理单元(7)与所述第一β射线探测头(4)和第二β射线探测头(6)分别相连，所述PLC控制器(2)执行以下控制序列：
步骤1：所述上位机根据来料信息，设定控制参数，并下发至所述PLC控制器；
步骤2：所述第一β射线探测头实测基板厚度值，并下发至所述PLC控制器；
步骤3：所述第二β射线探测头实测涂层厚度值，并下发至所述PLC控制器；
步骤4：比较涂层实际厚度与目标厚度的偏差，判断是否需要调整喷嘴压力和喷嘴布置补偿值，如果是，执行下一步；如果否，返回上一步；
步骤5：判断实际厚度是否大于目标厚度允许值，如果是，减小喷嘴压力；如果否，增大喷嘴压力；然后执行下一步；
步骤6：判断是否需要进行速度补偿，如果是，进行速度微调，然后返回步骤3；如果否，直接返回步骤3，进入下一循环。
2.根据权利要求1所述的粉末涂层厚度自动控制系统，其特征在于：其中所述PLC控制器(2)采用西门子PLC控制器。
3.根据权利要求1或2所述的粉末涂层厚度自动控制系统，其特征在于：其中所述远程站(3)采用ET200模块构成。
4.根据权利要求3所述的粉末涂层厚度自动控制系统，其特征在于：其中所述上位机(1)连接有打印机(8)。
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