CN105424083B - 一种真空电弧喷涂镀设备数据采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种真空电弧喷涂镀设备数据采集系统及方法，属于自动控制技术领域；该系统包括若干个电流传感器、若干个电压传感器、若干个温度变送器、若干个信号调理器、数据采集卡、工控机和显示屏；本发明的系统占用地方小，节省资源，成本造价低，性能稳定，噪音小，功耗小，可以提高工作效率；该方法对设备的生产加工过程进行全程监控控制，可以实现实时数据曲线记录存储显示、历史数据曲线记录存储、监测数据统计输出、数据转存或打印处理；采用该方法获得的数据精确可靠，可以用于精确的工艺过程课题试验以及生产，实现全面、精确的工艺质量控制及提高，满足新机预研、批产的需求。

Description

一种真空电弧喷涂镀设备数据采集系统及方法

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种真空电弧喷涂镀设备数据采集系统及方法。

背景技术

现有的MAN型号的真空电弧喷涂镀设备老化落后，尤其该设备的控制系统和电源系统是分立件集成的产品，依靠分立的电流仪表、电压仪表和温度仪表进行监控，只能显示即时波动，数据不能统计，也不能连续显示，测量数据精确率低，无法判断产品加工过程中加工优劣程度，也没有监视功能，其技术目前已落后；该设备体积庞大、故障率高、噪音大、功耗大，经常因故障而影响生产，需要立项进行攻关改造。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种真空电弧喷涂镀设备数据采集系统及方法，以达到节省资源，降低造价成本，提高性能的稳定，减小噪音功耗，提高生产加工效率的目的。

一种真空电弧喷涂镀设备数据采集系统，包括若干个电流传感器、若干个电压传感器、若干个温度变送器、若干个信号调理器、数据采集卡、工控机和显示屏；

所述若干个电流传感器分别安装在真空电弧喷涂镀设备的电流测量点；若干个电压传感器分别安装在真空电弧喷涂镀设备的电压测量点；若干个温度变送器分别安装在真空电弧喷涂镀设备的温度测量点；电流传感器的输出端、电压传感器的输出端和温度传感器的输出端分别连接信号调理器的输入端，信号调理器的输出端均连接到数据采集卡的输入端，数据采集卡的输出端连接工控机的输入端，工控机的输出端连接显示屏。

所述真空电弧喷涂镀设备的电流测量点分别设置在第一阴极线圈电源的供电电路上、第二阴极线圈电源的供电电路上、工件电压的供电电路上、电弧的供电电路上、主电源的A相上、主电源的B相上和主电源的C相上。

所述真空电弧喷涂镀设备的电压测量点分别设置在工件电压的供电电路上、电弧的供电电路上、主电源的A相上、主电源的B相上和主电源的C相上。

所述真空电弧喷涂镀设备的温度测量点分别设置在设备冷却水的进水口处和出水口处。

采用真空电弧喷涂镀设备数据采集系统进行的采集方法，包括以下步骤：

步骤1、采用电流传感器采集真空电弧喷涂镀设备的第一阴极线圈电源的电流值、第二阴极线圈电源的电流值、工件电压的电流值、电弧的电流值、主电源A相的电流值、主电源B相的电流值和主电源C相的电流值，将采集到的电流值通过信号调理器和数据采集卡发送到工控机中存储，并在显示屏上实时显示；

步骤2、采用电压传感器采集真空电弧喷涂镀设备的工件电压的电压值、电弧的电压值、主电源A相的电压值、主电源B相的电压值和主电源C相的电压值，将采集到的电压值通过信号调理器和数据采集卡发送到工控机中存储，并在显示屏上实时显示；

步骤3、采用温度传感器采集真空电弧喷涂镀设备的设备冷却水进水口的温度值和出水口的温度值，将采集到的温度值通过信号调理器和数据采集卡发送到工控机中存储，并在显示屏上实时显示；

步骤4、设定真空电弧喷涂镀设备的第一阴极线圈电源的电流标准范围、第二阴极线圈电源的电流标准范围、工件电压的电流标准范围、电弧的电流标准范围、主电源A相的电流标准范围、主电源B相的电流标准范围、主电源C相的电流标准范围、工件电压的电压标准范围、电弧的电压标准范围、主电源A相的电压标准范围、主电源B相的电压标准范围、主电源C相的电压标准范围、设备冷却水进水口的温度阈值和出水口的温度阈值；并在第一阴极线圈电源的电流标准范围内、第二阴极线圈电源的电流标准范围内和工件电压的电流标准范围内根据实际需求设定电流上下限和电流调节时间阈值，在工件电压的电压标准范围内根据实际需求设定电压上下限和电压调节时间阈值；

步骤5、判断第一阴极线圈电源的电流值、第二阴极线圈电源的电流值、工件电压的电流值、电弧的电流值、主电源A相的电流值、主电源B相的电流值和主电源C相的电流值是否超出所设定的电流标准范围，若是，该点为电流故障点，切断该电流故障点的电源，检查维修设备，并执行步骤8，否则，执行步骤6；

步骤6、判断第一阴极线圈电源的电流值、第二阴极线圈电源的电流值和工件电压的电流值是否大于所设定的电流上限或小于所设定的电流下限，若是，执行步骤7，否则，返回执行步骤1；

步骤7、判断步骤6所述的电流值的持续时间是否达到电流调节时间阈值，若是，人为调节真空电弧喷涂镀设备使所述的电流值保持在正常范围内，并执行步骤8，否则，返回执行步骤1；

步骤8、判断工件电压的电压值、电弧的电压值、主电源A相的电压值、主电源B相的电压值和主电源C相的电压值是否超出所设定的电压标准范围，若是，该点为电压故障点，切断该电压故障点的电源，检查维修设备，并执行步骤11，否则，执行步骤9；

步骤9、判断工件电压的电压值是否大于所设定的电压上限或小于所设定的电压下限，若是，执行步骤10，否则，返回执行步骤2；

步骤10、判断步骤9所述的电压值的持续时间是否达到电压调节时间阈值，若是，人为调节真空电弧喷涂镀设备使所述的电压值保持在正常范围内，并执行步骤11，否则，返回执行步骤2；

步骤11、判断设备冷却水的进水口的温度和出水口的温度值是否大于所设定的温度阈值，若是，人为调节进水口和出水口的温度使温度保持在正常温度范围内，否则，返回执行步骤3。

本发明的优点：

本发明一种真空电弧喷涂镀设备数据采集系统及方法，该系统将触摸显示屏、工控机和数据采集卡集成到真空电弧喷涂镀设备的控制箱内一体化，占用地方小，节省资源，成本造价低，性能稳定，噪音小，功耗小，可以提高工作效率；该方法对设备的生产加工过程进行全程监控控制，可以实现实时数据曲线记录存储显示、历史数据曲线记录存储、监测数据统计输出、数据转存或打印处理；采用该方法获得的数据精确可靠，可以用于精确的工艺过程课题试验以及生产，实现全面、精确的工艺质量控制及提高，满足新机预研、批产的需求。

附图说明

图1为本发明一种实施例的真空电弧喷涂镀设备数据采集系统的结构示意图；

图2为本发明一种实施例的采用真空电弧喷涂镀设备数据采集系统进行的采集方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。

本发明实施例中，一种真空电弧喷涂镀设备数据采集系统，系统结构示意图如图1所示，包括7个电流传感器、5个电压传感器、2个温度变送器、14个信号调理器、1个I/O接线端子板、1个数据采集卡、1个工控机和1个触摸显示屏；

本发明实施例中，还设置有2个备用传感器，备用传感器的种类根据实际需求而定；

本发明实施例中，7个电流传感器分别安装在控制柜中的第一阴极线圈电源的供电电路上、第二阴极线圈电源的供电电路上、工件电压的供电电路上、主电源的A相上、主电源的B相上、主电源的C相上和电弧电源柜中的电源电路上；5个电压传感器分别安装在控制柜中的工件电压的供电电路上、主电源的A相上、主电源的B相上、主电源的C相上和电弧电源柜中的电源电路上；所述2个温度变送器分别安装在设备冷却水的进水口处和出水口处；

本发明实施例中，7个电流传感器的输出端、5个电压传感器的输出端和2个温度传感器的输出端分别连接14个信号调理器的输入端，14个信号调理器的输出端均连接到I/O接线端子板的输入端，I/O接线端子板的输出端连接数据采集卡的输入端，数据采集卡的输出端连接工控机的输入端并直接安装在工控机上，工控机的输出端连接触摸显示屏；

本发明实施例中，安装在第一阴极线圈电源的供电电路上的电流传感器、第二阴极线圈电源的供电电路上的电流传感器和工件电压的供电电路上的电流传感器均采用宇波模块的CHZ50AS/A0直流电流变送器；安装在主电源三相上的三个电流传感器均采用宇波模块的CHY-100A/A0交流电流变送器；安装在电弧的电源电路上的电流传感器采用宇波模块的CHZ-1500AJ/A0直流电流变送器；

本发明实施例中，安装在工件电压的供电电路上的电压传感器采用宇波模块的CHZ-400VA/A0直流电压变送器；安装在主电源三相上的三个电压传感器均采用华智兴远HZ380-3AV-P302D4三相交流电压传感器；安装在电弧的电源电路上的电压传感器采用宇波模块的CHZ-200VS/A0直流电压变送器；

本发明实施例中，安装在设备冷却水的进水口处和出水口处的两个温度变送器均采用昆仑海岸的JWB/2e06/A一体化温度变送器；

本发明实施例中，所述的14个信号调理器均采用型号为研华ADAM-3014的信号调理器，I/O接线端子板的型号为研华ADAM-3937，数据通讯电缆的型号为研华PCL-10137-2B，数据采集卡的型号为研华PCI-1713U，触控平板电脑的型号为研华PPC-6120-RAE；

本发明实施例中，采用组态王数采控制软件实现在触控显示屏上显示每个所采集数据的趋势曲线、数据记录和报警显示；

本发明实施例中，采用真空电弧喷涂镀设备数据采集系统进行的采集方法，方法流程图如图2所示，包括以下步骤：

步骤1、采用电流传感器采集真空电弧喷涂镀设备的第一阴极线圈电源的电流值、第二阴极线圈电源的电流值、工件电压的电流值、电弧的电流值、主电源A相的电流值、主电源B相的电流值和主电源C相的电流值，将采集到的电流值通过信号调理器、I/O接线端子板和数据采集卡发送到工控机中存储，并在触摸显示屏上实时显示；

步骤2、采用电压传感器采集真空电弧喷涂镀设备的工件电压的电压值、电弧的电压值、主电源A相的电压值、主电源B相的电压值和主电源C相的电压值，将采集到的电压值通过信号调理器、I/O接线端子板和数据采集卡发送到工控机中存储，并在触摸显示屏上实时显示；

步骤3、采用温度传感器采集真空电弧喷涂镀设备的设备冷却水进水口的温度值和出水口的温度值，将采集到的温度值通过信号调理器、I/O接线端子板和数据采集卡发送到工控机中存储，并在触摸显示屏上实时显示；

步骤4、设定真空电弧喷涂镀设备的第一阴极线圈电源的电流标准范围、第二阴极线圈电源的电流标准范围、工件电压的电流标准范围、电弧的电流标准范围、主电源A相的电流标准范围、主电源B相的电流标准范围、主电源C相的电流标准范围、工件电压的电压标准范围、电弧的电压标准范围、主电源A相的电压标准范围、主电源B相的电压标准范围、主电源C相的电压标准范围、设备冷却水进水口的温度阈值和出水口的温度阈值；并在第一阴极线圈电源的电流标准范围内、第二阴极线圈电源的电流标准范围内和工件电压的电流标准范围内根据实际需求设定电流上下限和电流调节时间阈值，在工件电压的电压标准范围内根据实际需求设定电压上下限和电压调节时间阈值；

本发明实施例中，设定第一阴极线圈电源的电流标准范围、第二阴极线圈电源的电流标准范围和工件电压的电流标准范围为0～50A；设定主电源三相的电流标准范围为0～100A；设定电弧的电流标准范围为0～1500A；设定工件电压的电压标准范围为0～400V；设定主电源三相的电压标准范围为380VAC；设定电弧的电压标准范围为0～200V；设定设备冷却水进水的温度阈值和出水的温度阈值为100℃；

本发明实施例中，所述的设定电流上下限、电流调节时间阈值、电压上下限和电压调节时间阈值均可以根据实际需求或工作人员的操作经验而定；

步骤5、判断第一阴极线圈电源的电流值、第二阴极线圈电源的电流值、工件电压的电流值、电弧的电流值、主电源A相的电流值、主电源B相的电流值和主电源C相的电流值是否超出所设定的电流标准范围，若是，该点为电流故障点，切断该电流故障点的电源，检查维修设备，并执行步骤8，否则，执行步骤6；

本发明实施例中，若出现电流故障点，真空电弧喷涂镀设备自动对电流故障点进行断电保护；

步骤6、判断第一阴极线圈电源的电流值、第二阴极线圈电源的电流值和工件电压的电流值是否大于所设定的电流上限或小于所设定的电流下限，若是，执行步骤7，否则，返回执行步骤1；

步骤7、判断步骤6所述的电流值的持续时间是否达到电流调节时间阈值，若是，工作人员调节真空电弧喷涂镀设备使所述的电流值保持在正常范围内，并执行步骤8，否则，返回执行步骤1；

步骤8、判断工件电压的电压值、电弧的电压值、主电源A相的电压值、主电源B相的电压值和主电源C相的电压值是否超出所设定的电压标准范围，若是，该点为电压故障点，切断该电压故障点的电源，检查维修设备，并执行步骤11，否则，执行步骤9；

本发明实施例中，若出现电压故障点，真空电弧喷涂镀设备自动对电压故障点进行断电保护；

步骤9、判断工件电压的电压值是否大于所设定的电压上限或小于所设定的电压下限，若是，执行步骤10，否则，返回执行步骤2；

步骤10、判断步骤9所述的电压值的持续时间是否达到电压调节时间阈值，若是，工作人员调节真空电弧喷涂镀设备使所述的电压值保持在正常范围内，并执行步骤11，否则，返回执行步骤2；

步骤11、判断设备冷却水的进水口的温度和出水口的温度值是否大于所设定的温度阈值，若是，工作人员调节进水口和出水口的温度使温度保持在正常温度范围内，否则，返回执行步骤3。

Claims (1)

1.一种真空电弧喷涂镀设备数据采集系统进行的采集方法，采用真空电弧喷涂镀设备数据采集系统，包括若干个电流传感器、若干个电压传感器、若干个温度变送器、若干个信号调理器、数据采集卡、工控机和显示屏；

所述若干个电流传感器分别安装在真空电弧喷涂镀设备的电流测量点；若干个电压传感器分别安装在真空电弧喷涂镀设备的电压测量点；若干个温度变送器分别安装在真空电弧喷涂镀设备的温度测量点；电流传感器的输出端、电压传感器的输出端和温度传感器的输出端分别连接信号调理器的输入端，信号调理器的输出端均连接到数据采集卡的输入端，数据采集卡的输出端连接工控机的输入端，工控机的输出端连接显示屏；

所述真空电弧喷涂镀设备的电流测量点分别设置在第一阴极线圈电源的供电电路上、第二阴极线圈电源的供电电路上、工件电压的供电电路上、电弧的供电电路上、主电源的A相上、主电源的B相上和主电源的C相上；

所述真空电弧喷涂镀设备的电压测量点分别设置在工件电压的供电电路上、电弧的供电电路上、主电源的A相上、主电源的B相上和主电源的C相上；

所述真空电弧喷涂镀设备的温度测量点分别设置在设备冷却水的进水口处和出水口处；

其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、采用电流传感器采集真空电弧喷涂镀设备的第一阴极线圈电源的电流值、第二阴极线圈电源的电流值、工件电压的电流值、电弧的电流值、主电源A相的电流值、主电源B相的电流值和主电源C相的电流值，将采集到的电流值通过信号调理器和数据采集卡发送到工控机中存储，并在显示屏上实时显示；

步骤2、采用电压传感器采集真空电弧喷涂镀设备的工件电压的电压值、电弧的电压值、主电源A相的电压值、主电源B相的电压值和主电源C相的电压值，将采集到的电压值通过信号调理器和数据采集卡发送到工控机中存储，并在显示屏上实时显示；

步骤3、采用温度传感器采集真空电弧喷涂镀设备的设备冷却水进水口的温度值和出水口的温度值，将采集到的温度值通过信号调理器和数据采集卡发送到工控机中存储，并在显示屏上实时显示；

步骤4、设定真空电弧喷涂镀设备的第一阴极线圈电源的电流标准范围、第二阴极线圈电源的电流标准范围、工件电压的电流标准范围、电弧的电流标准范围、主电源A相的电流标准范围、主电源B相的电流标准范围、主电源C相的电流标准范围、工件电压的电压标准范围、电弧的电压标准范围、主电源A相的电压标准范围、主电源B相的电压标准范围、主电源C相的电压标准范围、设备冷却水进水口的温度阈值和出水口的温度阈值：并在第一阴极线圈电源的电流标准范围内、第二阴极线圈电源的电流标准范围内和工件电压的电流标准范围内根据实际需求设定电流上下限和电流调节时间阈值，在工件电压的电压标准范围内根据实际需求设定电压上下限和电压调节时间阈值；

步骤5、判断第一阴极线圈电源的电流值、第二阴极线圈电源的电流值、工件电压的电流值、电弧的电流值、主电源A相的电流值、主电源B相的电流值和主电源C相的电流值是否超出所设定的电流标准范围，若是，该电流测量点为电流故障点，切断该电流故障点的电源，检查维修设备，并执行步骤8，否则，执行步骤6；

步骤6、判断第一阴极线圈电源的电流值、第二阴极线圈电源的电流值和工件电压的电流值是否大于所设定的电流上限或小于所设定的电流下限，若是，执行步骤7，否则，返回执行步骤1；

步骤7、判断步骤6所述的电流值的持续时间是否达到电流调节时间阈值，若是，人为调节真空电弧喷涂镀设备使所述的电流值保持在正常范围内，并执行步骤8，否则，返回执行步骤1；

步骤8、判断工件电压的电压值、电弧的电压值、主电源A相的电压值、主电源B相的电压值和主电源C相的电压值是否超出所设定的电压标准范围，若是，该电压测量点为电压故障点，切断该电压故障点的电源，检查维修设备，并执行步骤11，否则，执行步骤9；

步骤9、判断工件电压的电压值是否大于所设定的电压上限或小于所设定的电压下限，若是，执行步骤10，否则，返回执行步骤2；

步骤10、判断步骤9所述的电压值的持续时间是否达到电压调节时间阈值，若是，人为调节真空电弧喷涂镀设备使所述的电压值保持在正常范围内，并执行步骤11，否则，返回执行步骤2；

步骤11、判断设备冷却水的进水口的温度和出水口的温度值是否大于所设定的温度阈值，若是，人为调节进水口和出水口的温度使温度保持在正常温度范围内，否则，返回执行步骤3。