CN107761137A - 一种实时计算、显示铜箔质重的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实时计算、显示铜箔质重的装置和方法，包括中央处理器、时钟模块、用于采集整流器输出电流的电流传感器、模数转换模块、用于采集阴极辊转速的编码器、存储模块、通讯模块、操作显示屏、终端和电源；编码器连接阴极辊的转轴，电流传感器连接整流器的电流输出端，电流传感器通过模数转换模块连接中央处理器；操作显示屏与中央处理器连接；中央处理器分别连接模数转换模块和编码器，中央处理器连接存储模块，存储模块通过通讯模块连接终端。本发明实时计算铜箔的实际质重和误差，与预期的铜箔的标准质重进行对比，及时发现铜箔的实际质重存在的问题，减少了铜箔的废品率。

Description

一种实时计算、显示铜箔质重的装置及方法

技术领域

本发明涉及电解铜箔技术领域，尤其涉及一种实时计算、显示铜箔质重的装置及方法。

背景技术

生箔机主要包括阳极槽体、阴极辊、驱动阴极辊旋转的电机、阴极辊导电装置、收卷机构、和控制生箔机正常工作的生箔机控制系统。电解铜箔毛箔的生产过程中，交流电源经整流器被整流成为直流电，整流器的输出端接入生箔机中，为电解铜箔提供电能。在生箔机控制系统的控制下，电机带动阴极辊缓慢旋转，在阴极辊旋出电解区域的表面上，沉积成具有一定厚度的铜箔。

铜箔其最主要的技术指标就是质重，即单位面积的重量，一般用g/m²表示。通常情况下，铜箔根据厚度可以分12um、15um、18um、35um等多种规格，不同厚度的铜箔对应不同厚度的质重。整流器的输出电流决定了电解的速率，即析出铜箔的速率，在铜箔生产过程中，整流器电流和阴极辊的不同转速决定了阴极辊表面的铜箔具有不同的厚度。整流器的输出电流和阴极辊速度不匹配，就会造成质重不合格。然而，在现有的生箔机中，无法对铜箔的质重进行有效监督，无法及时发现铜箔质重存在的问题，严重时会造成大批量报废，严重影响生产的正常进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种实时计算、显示铜箔质重的装置及方法，能够实时计算并显示出铜箔的质重，利于工作人员及时发现铜箔质重存在的问题。

本发明采用的技术方案为：

一种实时计算、显示铜箔质重的装置，包括中央处理器、时钟模块、用于采集整流器输出电流的电流传感器、模数转换模块、用于采集阴极辊转速的编码器、存储模块、通讯模块、操作显示屏、终端和电源；所述的编码器的输入端连接阴极辊的转轴，所述的电流传感器的输入端连接整流器的电流输出端，电流传感器的输出端连接模数转换模块的输入端；所述的操作显示屏设置于现场，所述的操作显示屏与中央处理器相连接；

所述的中央处理器连接时钟模块，所述的中央处理器的输入端分别连接模数转换模块的输出端和编码器的输出端，所述的中央处理器连接存储模块，所述的存储模块通过通讯模块连接终端；所述的电源分别连接中央处理器、电流传感器、模数转换模块、时钟模块、编码器、存储模块、通讯模块和终端。

所述的中央处理器为PLC。

所述的通讯模块为无线通讯模块，所述的终端为电脑或手机。

所述的实时计算、显示铜箔质重的装置还包括声光报警器和用于控制声光报警器的声光报警控制电路，所述的中央处理器的报警控制输出端通过声光报警控制电路连接声光报警器。

一种实时计算、显示铜箔质重的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)：采集单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总面积S；

具体包括以下步骤：

a1：将阴极辊宽L、阴极辊横截面的半径R和预期的铜箔标准质重M,半径R的单位为m,阴极辊宽L的单位为m，预期的铜箔标准质重M的单位为g/m²,分别通过操作显示屏手动输入中央处理器中；

a2：编码器采集阴极辊的转速n,单位为r/min，并将阴极辊的转速n传输至中央处理器中；

a3：中央处理器根据公式(1)计算出单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总面积S：

S＝2πR·n·L·t； (1)

2)：采集单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总质量Q；

具体包括以下步骤：b1：电流传感器采集整流器的输出电流信号，并通过模数转换模块将输出电流信号转换为输出电流i，将输出电流i传输至中央处理器中；

b2：计算单位时间t内铜箔的总质量Q：通过操作显示屏将铜的电化当量K和电流利用率η输入至中央处理器中，中央处理器根据公式(2)计算出在单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总质量Q：

Q＝i×t×K×η； (2)

其中，Q表征单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总质量，单位为g；K表征铜的电化当量，单位为g/(A.h)；η表征电流利用率；

3)：求得单位时间t内铜箔的实际质重：根据公式(3)计算出时间t内铜箔的实际质重M₀，铜箔的实际质重M₀的单位为g/m²；

M₀＝Q/S； (3)

4)：计算单位时间t内铜箔的实际质重M₀和预期的铜箔标准质重M的误差ε：中央处理器根据公式(4)计算出误差ε：

ε＝∣(M₀-M)∣/M×100％ (4)

5)：中央处理器将相关数据传输至操作显示屏，操作显示屏将相关数据实时显示，中央处理器将相关数据传输至存储模块并储存于存储模块中，工作人员使用终端查询存储模块中的相关数据；所述的相关数据包括：预期的铜箔标准质重M、铜箔的实际质重M₀、误差ε、阴极辊的转速n、阴极辊宽L、阴极辊横截面的半径R、整流器的输出电流i、铜的电化当量K、电流利用率η。

本发明采集整流器输出的电流信号和阴极辊转速，在中央处理器中输入相关参数，进行实时计算铜箔的质重，并将采集的参数、输入的参数和计算得出的铜箔的质重均存储在存储模块中，利用终端，随时查阅当前质重和历史质重，实时监测铜箔质重，当发现质重不正常时，立即查阅相关的参数，寻找问题并解决问题，从而保障铜箔质重，减少因质重不合格造成的废品。在现场设置操作显示屏实时显示当前铜箔质重，省去查询过程，便于工作人员实时发现铜箔质重问题。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括中央处理器、时钟模块、用于采集整流器输出电流的电流传感器、模数转换模块、用于采集阴极辊转速的编码器、存储模块、通讯模块、操作显示屏、终端和电源；所述的编码器的输入端连接阴极辊的转轴，所述的电流传感器的输入端连接整流器的电流输出端，电流传感器的输出端连接模数转换模块的输入端；所述的操作显示屏设置于现场，所述的操作显示屏与中央处理器相连接；

所述的中央处理器连接时钟模块，所述的中央处理器的输入端分别连接模数转换模块的输出端和编码器的输出端，所述的中央处理器连接存储模块，所述的存储模块通过通讯模块连接终端；所述的电源分别连接中央处理器、时钟模块、电流传感器、模数转换模块、编码器、存储模块、通讯模块和终端，为其供电。

所述的中央处理器为PLC。所述的通讯模块为无线通讯模块，所述的存储模块为服务器，所述的终端为电脑或手机。

设置于现场的操作显示用于输入阴极辊宽L、阴极辊横截面的半径R和预期的铜箔标准质重M，并且实时显示相关数据，所述的相关数据包括：预期的铜箔标准质重M、铜箔的实际质重M₀、阴极辊的转速n、阴极辊宽L、阴极辊横截面的半径R、整流器的输出电流i、铜的电化当量K、电流利用率η，便于现场的工人发现预期的铜箔标准质重M和中央处理器计算得到的铜箔的实际质重M₀之间的差异。

存储模块的设置，使得相关数据的历史数据存储起来，便于数据追溯，在铜箔的质重出现误差时，工人可根据历史数据，通过对比判断故障。

在发现铜箔的实际质重M₀出现偏差时，现场工人通过操作显示屏查看相关的实时数据和历史数据，寻找问题所在，有利于快速解决问题。

手机、电脑或平板是现代人不离手的工具，通过无线通讯，利用手机、电脑或平板查询铜箔的质重M₀和相关数据，使得铜箔的质重M₀的查询十分方便，更加有利于工作人员和管理人员发现异常。

优选的，所述的实时计算、显示铜箔质重的装置，还包括声光报警器和用于控制声光报警器的声光报警控制电路，所述的中央处理器的报警控制输出端通过声光报警控制电路连接声光报警器。当铜箔的实际质重M₀偏离预期的标准质重过大时，中央控制器通过声光报警控制电路控制声光报警器报警，使工作人员无需实时紧盯操作显示屏。

一种实时计算、显示铜箔质重的方法，包括以下步骤：

1)：采集单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总面积S；

具体包括以下步骤：

a1：将阴极辊宽L、阴极辊横截面的半径R和预期的铜箔标准质重M,半径R的单位为m,阴极辊宽L的单位为m，预期的铜箔标准质重M的单位为g/m²,分别通过操作显示屏手动输入中央处理器中；

a2：编码器采集阴极辊的转速n,单位为r/min，并将阴极辊的转速n传输至中央处理器中；

a3：中央处理器根据公式(1)计算出单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总面积S：

S＝2πR·n·L·t； (1)

2)：采集单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总质量Q；

具体包括以下步骤：b1：电流传感器采集整流器的输出电流信号，并通过模数转换模块将输出电流信号转换为输出电流i，将输出电流i传输至中央处理器中；

b2：计算单位时间t内铜箔的总质量Q：通过操作显示屏将铜的电化当量K和电流利用率η输入至中央处理器中，中央处理器根据公式(2)计算出在单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总质量Q：

Q＝i×t×K×η； (2)

其中，Q表征单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总质量，单位为g；K表征铜的电化当量，单位为g/(A.h)；η表征电流利用率；

3)：求得单位时间t内铜箔的实际质重：根据公式(3)计算出时间t内铜箔的实际质重M₀，铜箔的实际质重M₀的单位为g/m²；

M₀＝Q/S； (3)

通过通过步骤1)，实时采集阴极辊的转速，并利用实时采集阴极辊的转速和其他固定参数实时计算出铜箔的面积S，通过步骤2)，实时采集整流器输出电流i，并利用采集整流器输出电流i和其他参数，实时计算出铜箔的总质量m，进而实时计算出铜箔的质重M。

4)：计算单位时间t内铜箔的实际质重M₀和预期的铜箔标准质重M的误差ε：中央处理器根据公式(4)计算出误差ε：

ε＝∣(M₀-M)∣/M×100％ (4)

误差ε用于表征铜箔的实际质重M₀偏离预期的铜箔标准质重M的程度，误差ε越大，则铜箔的实际质重M₀偏离预期的铜箔标准质重M的程度越大，说明铜箔的实际质重M₀不标准的情况越严重，工作人员做出相应的处理决定。

5)：中央处理器将相关数据传输至操作显示屏，操作显示屏将相关数据实时显示，中央处理器将相关数据传输至存储模块并储存于存储模块中，工作人员使用终端查询存储模块中的相关数据；所述的相关数据包括：预期的铜箔标准质重M、铜箔的实际质重M₀、误差ε、阴极辊的转速n、阴极辊宽L、阴极辊横截面的半径R、整流器的输出电流i、铜的电化当量K、电流利用率η。

其中，铜箔的实际质重M₀和误差ε作为目标数据，用于发现铜箔质重是否正常以及偏差程度；整流器的输出电流i和阴极辊的转速n作为实时采集的数据，通过调节整流器的输出电流i和阴极辊的转速n可以调节铜箔的质重；铜的电化当量K、电流利用率η、阴极辊宽L、阴极辊横截面的半径R作为铜箔生产中的常规参数，存储于存储模块中是为了在铜箔质重不正常，检查这些数据是否输入正确，从而排除一些导致铜箔质量不正常的原因。

本发明在中央处理器中设定误差ε的临界值，误差ε于该临界值进行对比，当中央控制器判断出误差ε大于该临界值，则中央控制器通过声光报警控制电路控制声光报警器报警，以提醒工作进行检查。

本发明采集整流器输出的电流信号和阴极辊转速，通过操作显示屏在中央处理器中输入相关参数，实时计算铜箔的实际质重M₀，并将采集的参数、输入的参数和铜箔的实际质重M₀均存储在存储模块中，利用终端，随时查阅当前质重和历史质重，实时监测铜箔质重，当发现质重不正常时，立即查阅相关的参数，寻找问题并解决问题；例如：发现由于阴极辊转速偏高或偏低而导致铜箔的实际质重M₀偏小或偏大，则通过调整电机的转速，调节阴极辊的转速；发现由于整流器输出电流i过大或过小导致从而导致铜箔的实际质重M₀偏大或偏小，则通过调整整流器设置，调节整流器输出电流i；直至铜箔质重M₀正常。因此，本发明大大减少了因质重不合格造成的废品。

Claims (5)

1.一种实时计算、显示铜箔质重的装置，其特征在于：包括中央处理器、时钟模块、用于采集整流器输出电流的电流传感器、模数转换模块、用于采集阴极辊转速的编码器、存储模块、通讯模块、操作显示屏、终端和电源；所述的编码器的输入端连接阴极辊的转轴，所述的电流传感器的输入端连接整流器的电流输出端，电流传感器的输出端连接模数转换模块的输入端；所述的操作显示屏设置于现场，所述的操作显示屏与中央处理器相连接；

所述的中央处理器连接时钟模块，所述的中央处理器的输入端分别连接模数转换模块的输出端和编码器的输出端，所述的中央处理器连接存储模块，所述的存储模块通过通讯模块连接终端；所述的电源分别连接中央处理器、时钟模块、电流传感器、模数转换模块、编码器、存储模块、通讯模块和终端。

2.如权利要求2所述的实时计算、显示铜箔质重的装置，其特征在于：所述的中央处理器为PLC。

3.如权利要求1或2所述的实时计算、显示铜箔质重的装置，其特征在于：所述的通讯模块为无线通讯模块，所述的终端为电脑或手机。

4.如权利要求3所述的实时计算、显示铜箔质重的装置，其特征在于：还包括声光报警器和用于控制声光报警器的声光报警控制电路，所述的中央处理器的报警控制输出端通过声光报警控制电路连接声光报警器。

5.一种实时计算、显示铜箔质重的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)：采集单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总面积S；

具体包括以下步骤：

a1：将阴极辊宽L、阴极辊横截面的半径R和预期的铜箔标准质重M,半径R的单位为m,阴极辊宽L的单位为m，预期的铜箔标准质重M的单位为g/m²,分别通过操作显示屏手动输入中央处理器中；

a2：编码器采集阴极辊的转速n,单位为r/min，并将阴极辊的转速n传输至中央处理器中；

a3：中央处理器根据公式(1)计算出单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总面积S：

S＝2πR·n·L·t； (1)

2)：采集单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总质量Q；

具体包括以下步骤：b1：电流传感器采集整流器的输出电流信号，并通过模数转换模块将输出电流信号转换为输出电流i，将输出电流i传输至中央处理器中；

b2：计算单位时间t内铜箔的总质量Q：通过操作显示屏将铜的电化当量K和电流利用率η输入至中央处理器中，中央处理器根据公式(2)计算出在单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总质量Q：

Q＝i×t×K×η； (2)

其中，Q表征单位时间t内阴极辊上析出的铜箔的总质量，单位为g；K表征铜的电化当量，单位为g/(A.h)；η表征电流利用率；

3)：求得单位时间t内铜箔的实际质重M₀：根据公式(3)计算出时间t内铜箔的实际质重M₀，铜箔的实际质重M₀的单位为g/m²；

M₀＝Q/S； (3)

4)：计算单位时间t内铜箔的实际质重M₀和预期的铜箔标准质重M的误差ε：中央处理器根据公式(4)计算出误差ε：

ε＝∣(M₀-M)∣/M×100％ (4)

5)：中央处理器将相关数据传输至操作显示屏，操作显示屏将相关数据实时显示，中央处理器将相关数据传输至存储模块并储存于存储模块中，工作人员使用终端查询存储模块中的相关数据；所述的相关数据包括：预期的铜箔标准质重M、铜箔的实际质重M₀、误差ε、阴极辊的转速n、阴极辊宽L、阴极辊横截面的半径R、整流器的输出电流i、铜的电化当量K、电流利用率η。