CN108255219B - 一种表面处理设备智能控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种表面处理设备智能控制系统，表面处理设备包括倾斜设置的旋转滚筒、设置于滚筒口的喷涂组件、设置于滚筒下部的加热装置、设置滚筒上部且与滚筒内部空间连通的除尘装置、设置于滚筒内的温湿度传感器和气体压力传感器，所述控制系统包括压力控制模块、温度控制模块以及喷涂控制模块；所述压力控制模块根据气体压力传感器的数据，控制除尘装置的功率；所述温度控制模块根据温湿度传感器的数据，控制加热装置的功率；所述喷涂控制模块根据喷涂数据控制喷涂组件。本发明的表面处理设备智能控制系统可以通过预设喷涂数据，可以现场设置合适的喷涂数据。能够大大提高产品表面厚度的均一性。

Description

一种表面处理设备智能控制系统
技术领域
本发明涉及一种表面处理设备智能控制系统。
背景技术
现有技术中，材料需要进行表面处理，例如进行表面涂装处理，表面涂装均匀性便的尤其重要。例如圆环状材料，采用人工喷涂很难实现很好的表面厚度均一性，现有技术中利用筛筒带动圆环状材料滚动，同时利用在筛筒上方的喷枪将处理材料喷涂至圆环状材料表面，由于喷涂过程异形材料处于滚动状态，处理材料能够均匀地分散在圆环状材料表面，处理得到的异形材料表面均一性极好，节省了大量的人工喷涂翻边时间。筛筒下方设置相应的加热设备，用于加热和固化处理材料，筛筒上方设置相应的通风装置，用于将多余的处理材料排除并净化。
筛筒内的空气温度、湿度、压力一直动态变化，而一旦空气温度、湿度、压力发生较大的变化，会大大影响圆环状材料的表面厚度均一性。所以控制筛筒内的空气温度、压力，保证喷涂表面厚度的均一，减少质量事故，显得尤为重要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种表面处理设备智能控制系统，所述表面处理设备包括倾斜设置的旋转滚筒、设置于滚筒口的喷涂组件、设置于滚筒下部的加热装置、设置滚筒上部且与滚筒内部空间连通的除尘装置、设置于滚筒内的温湿度传感器和气体压力传感器，所述控制系统包括压力控制模块、温度控制模块以及喷涂控制模块；
所述压力控制模块根据气体压力传感器的数据，控制除尘装置的功率；
所述温度控制模块根据温湿度传感器的数据，控制加热装置的功率；
所述喷涂控制模块根据喷涂数据控制喷涂组件。
作为一种优选的技术方案，所述喷涂数据包括喷涂次数、喷涂时间、喷涂间隔时间、烘烤时间、预设温度、预热时间、预设气压、预设湿度。
作为一种优选的技术方案，所述喷涂控制模块还包括预设数据配置模块，用于现场配置预设数据。
作为一种优选的技术方案，所述气体压力传感器设置于滚筒与除尘装置连通的通道内。
作为一种优选的技术方案，所述压力控制模块用于将滚筒与除尘装置连通的通道内的压强控制在-50~-200 Pa之间。
作为一种优选的技术方案，所述控制系统还包括数据处理单元，所述数据处理单元根据气体压力传感器和温湿度传感器的数据，输出控制数据。
作为一种优选的技术方案，所述数据处理单元，用于处理气体压力传感器和温湿度传感器获得的气压或温湿度数据并获得输出控制数据，所述数据处理单元包括第一计算单元、PID计算单元以及第二计算单元，所述第一计算单元根据预设气压或温湿度S(n)和上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1），计算得到气压或温湿度偏差量E(n)，所述PID计算单元根据气压或温湿度偏差量E(n)，通过PID控制器生成输出控制数据U(n)，所述第二计算单元根据计算输出控制数据U(n)、上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1）、补偿系数β计算得到气压或温湿度数据C（n）。
作为一种优选的技术方案，所述数据处理单元还包括喷涂间隔判断模块，所述喷涂间隔判断模块用于判断当前时间是否处于喷涂间隔状态，若是，则所述第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，所述第二计算单元在计算气压或温湿度数据C（n）时，采用间隔补偿系数α1计算气压或温湿度数据C（n）；若否，则所述第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的非间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，所述第二计算单元在计算气压数据C（n）时，采用非间隔补偿系数α2计算气压或温湿度数据C（n）。
一种表面处理设备智能控制方法，所述表面处理设备包括倾斜设置的旋转滚筒、设置于滚筒口的喷涂组件、设置于滚筒下部的加热装置、设置滚筒上部且与滚筒内部空间连通的除尘装置、设置于滚筒内的温湿度传感器和气体压力传感器，所述智能控制方法包括以下步骤：
预设步骤：预设喷涂组件的喷涂数据，所述喷涂数据至少包括喷涂次数、喷涂时间、喷涂间隔时间、预设温度、预设气压、预设湿度；
获取步骤：获取温湿度传感器和气体压力传感器的温湿度、气压数据；
第一计算步骤：根据预设气压或温湿度S(n)和上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1），计算得到气压或温湿度偏差量E(n)；
PID计算步骤：气压或温湿度偏差量E(n)，通过PID控制器生成输出控制数据U(n)；
第二计算步骤：计算输出控制数据U(n)、上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1）、补偿系数β计算得到气压或温湿度数据C（n）。
所述智能控制方法还包括喷涂间隔判断步骤，所述喷涂间隔判断模块用于判断当前时间是否处于喷涂间隔状态，若是，则所述第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，所述第二计算单元在计算气压或温湿度数据C（n）时，采用间隔补偿系数α1计算气压或温湿度数据C（n）；若否，则所述第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的非间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，所述第二计算单元在计算气压数据C（n）时，采用非间隔补偿系数α2计算气压或温湿度数据C（n）。
本发明的表面处理设备智能控制系统可以通过预设喷涂数据，可以现场设置合适的喷涂数据。或者根据喷涂的材料选择预设喷涂数据。通过，喷涂过程中，通过采集得到的气压、温湿度数据，采用PID控制器智能控制处理过程中的气压、温湿度，使得控制过程更加智能且高效。能够大大提高产品表面厚度的均一性。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
附图说明
图1为一种表面处理设备智能控制系统结构示意图。
图2为一种表面处理设备智能控制系统结构数据处理单元的示意图。
图3为一种表面处理设备智能控制系统结构示意图。
图4为一种表面处理设备智能控制方法流程图。
图5为一种表面处理设备智能控制方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
本发明的实施例提供了一种表面处理设备智能控制系统，用于智能控制表面处理设备的整个处理过程，尤其是精确控制处理过程中的气压、温度、湿度数据。通过实施本发明的方案，可以解决控制过程中气压、温度、湿度数据不智能、不精确的问题。
一种表面处理设备智能控制系统，表面处理设备包括倾斜设置的旋转滚筒、设置于滚筒口的喷涂组件、设置于滚筒下部的加热装置、设置滚筒上部且与滚筒内部空间连通的除尘装置、设置于滚筒内的温湿度传感器和气体压力传感器，如图1所示，控制系统包括压力控制模块、温度控制模块以及喷涂控制模块；压力控制模块根据气体压力传感器的数据，控制除尘装置的功率；温度控制模块根据温湿度传感器的数据，控制加热装置的功率；喷涂控制模块根据喷涂数据控制喷涂组件。
喷涂数据包括喷涂次数、喷涂时间、喷涂间隔时间、烘烤时间、预设温度、预热时间、预设气压、预设湿度。根据这些数据，可以有效控制喷涂的整个过程，包括整体喷涂时间，预热的时间和温度，喷涂的中时间，喷涂的次数，喷涂时的时间，喷涂的间隔时间。喷涂时的温度、湿度和气压。
喷涂控制模块还包括预设数据配置模块，用于现场配置预设数据。气体压力传感器设置于滚筒与除尘装置连通的通道内。压力控制模块用于将滚筒与除尘装置连通的通道内的压强控制在-50~-200 Pa之间。
控制系统还包括数据处理单元，数据处理单元根据气体压力传感器和温湿度传感器的数据，输出控制数据。
常规PID控制策略是现代社会的实际工程中应用最为广泛的调节控制规律。它是一种针对系统误差的比例，积分，微分控制方法，具有结构简单、稳定性强、运行可靠和方便调整等诸多优点。当其他控制技术难以采用，需要依赖人工经验和现场调试来痛定控制器时，使用PID调节器最为方便。
连续形式的PID控制算法公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
以Ts为采样周期，对控制器离散化处理后，場到便于数字实现的增量式数字PID控制的算法公式
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中KP为比例系数，KI为积分系数，KD为微分系数。
Figure DEST_PATH_IMAGE006
Figure DEST_PATH_IMAGE008
只要调整好比例，积分，微分系数，就可Ｗ进行简单有效的控制。
如图2，数据处理单元，用于处理气体压力传感器和温湿度传感器获得的气压或温湿度数据并获得输出控制数据，数据处理单元包括第一计算单元、PID计算单元以及第二计算单元，第一计算单元根据预设气压或温湿度S(n)和上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1），计算得到气压或温湿度偏差量E(n)，PID计算单元根据气压或温湿度偏差量E(n)，通过PID控制器生成输出控制数据U(n)，第二计算单元根据计算输出控制数据U(n)、上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1）、补偿系数β计算得到气压或温湿度数据C（n）。
本发明实施例中的PID控制器可以采用单神经元PID控制器是一种具有自学习、自适应、鲁棒性强等特性的控制器，通过调整连接权值wi和单神经元PID控制器比例系数K，能够构成自适应PID控制器。技术人员预先设定单神经元PID控制器参考输入r，单神经元PID控制器将r与上一时刻的系统输出y′的差值r-y′作为单神经元PID控制器误差输入e，并根据该e生成单神经元PID控制器输出u。u是当前时刻的系统输出y的生成依据之一。
单神经元控制器通过学习算法调整连接权值达到控制器的自遥应的目的，因此，学习算法是单神经元控制器的核心。神经元连接权值学习算法如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
式中ri为随迭代过程递减的学习信号，ηi＞0为学习速率。
在控制系统的运行过程中，单神经元PID通过学习算法调整权值，使权值调整到最优。为了保证神经网络的权值能根据被控对象作最快的自适应调整，可以采用了有监督HEBB学习规则，如以下公式所示。用期望输出ｄj作为评价标准，引导权值的变化方向。
Figure DEST_PATH_IMAGE012
Δwij（k）为神经元i，j的连接权值，η为学习效率，dj为期望输出，oi、oj为神经元i，j的激活值。这种学习规则使神经元通过关联捜索对未知的外界做出反应，即在教师信号dj（k）-oj（k）的指导下，对环境信息进行相关学习和自組织，使相应的输出增强或削弱。
为使单神经元符合前述公式的形式，单神经元的输入层将输入的一维误差转换为三维空间。即当前误差，误差的一阶微分和误差的二阶微分。分别代表了对过去时刻误差累积，当前时刻的误差和误差的变化。即常规PID控制中积分、比例、微分的作用。如以下公式所示。
Figure DEST_PATH_IMAGE014
相对应的连接枚值代表了常规PID控制器中的比例増益，积分增益和微分増益三个参数。神经元的输出函数采用线性函数，这样就能用单神经元完全模拟PID结构，公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
如图3，数据处理单元还包括喷涂间隔判断模块，喷涂间隔判断模块用于判断当前时间是否处于喷涂间隔状态，若是，则第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，第二计算单元在计算气压或温湿度数据C（n）时，采用间隔补偿系数α1计算气压或温湿度数据C（n）；若否，则第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的非间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，第二计算单元在计算气压数据C（n）时，采用非间隔补偿系数α2计算气压或温湿度数据C（n）。
如图4，一种表面处理设备智能控制方法，表面处理设备包括倾斜设置的旋转滚筒、设置于滚筒口的喷涂组件、设置于滚筒下部的加热装置、设置滚筒上部且与滚筒内部空间连通的除尘装置、设置于滚筒内的温湿度传感器和气体压力传感器，智能控制方法包括以下步骤：
预设步骤：预设喷涂组件的喷涂数据，喷涂数据至少包括喷涂次数、喷涂时间、喷涂间隔时间、预设温度、预设气压、预设湿度；
获取步骤：获取温湿度传感器和气体压力传感器的温湿度、气压数据；
第一计算步骤：根据预设气压或温湿度S(n)和上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1），计算得到气压或温湿度偏差量E(n)；
PID计算步骤：气压或温湿度偏差量E(n)，通过PID控制器生成输出控制数据U(n)；
第二计算步骤：计算输出控制数据U(n)、上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1）、补偿系数β计算得到气压或温湿度数据C（n）。
如图5，智能控制方法还包括喷涂间隔判断步骤，喷涂间隔判断模块用于判断当前时间是否处于喷涂间隔状态，若是，则第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，第二计算单元在计算气压或温湿度数据C（n）时，采用间隔补偿系数α1计算气压或温湿度数据C（n）；若否，则第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的非间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，第二计算单元在计算气压数据C（n）时，采用非间隔补偿系数α2计算气压或温湿度数据C（n）。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (6)

1.一种表面处理设备智能控制系统，其特征在于，所述表面处理设备包括倾斜设置的旋转滚筒、设置于滚筒口的喷涂组件、设置于滚筒下部的加热装置、设置滚筒上部且与滚筒内部空间连通的除尘装置、设置于滚筒内的温湿度传感器和气体压力传感器，所述控制系统包括压力控制模块、温度控制模块以及喷涂控制模块；
所述压力控制模块根据气体压力传感器的数据，控制除尘装置的功率；
所述温度控制模块根据温湿度传感器的数据，控制加热装置的功率；
所述喷涂控制模块根据喷涂数据控制喷涂组件；
所述控制系统还包括数据处理单元，所述数据处理单元根据气体压力传感器和温湿度传感器的数据，输出控制数据；
所述数据处理单元，用于处理气体压力传感器和温湿度传感器获得的气压或温湿度数据并获得输出控制数据，所述数据处理单元包括第一计算单元、PID计算单元以及第二计算单元，所述第一计算单元根据预设气压或温湿度S(n)和上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1），计算得到气压或温湿度偏差量E(n)，所述PID计算单元根据气压或温湿度偏差量E(n)，通过PID控制器生成输出控制数据U(n)，所述第二计算单元根据计算输出控制数据U(n)、上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1）、补偿系数β计算得到气压或温湿度数据C（n）；
所述数据处理单元还包括喷涂间隔判断模块，所述喷涂间隔判断模块用于判断当前时间是否处于喷涂间隔状态，若是，则所述第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，所述第二计算单元在计算气压或温湿度数据C（n）时，采用间隔补偿系数α1计算气压或温湿度数据C（n）；若否，则所述第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的非间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，所述第二计算单元在计算气压数据C（n）时，采用非间隔补偿系数α2计算气压或温湿度数据C（n）。
2.根据权利要求1所述的一种表面处理设备智能控制系统，其特征在于，所述喷涂数据包括喷涂次数、喷涂时间、喷涂间隔时间、烘烤时间、预设温度、预热时间、预设气压、预设湿度。
3.根据权利要求1所述的一种表面处理设备智能控制系统，其特征在于，所述喷涂控制模块还包括预设数据配置模块，用于现场配置预设数据。
4.根据权利要求1所述的一种表面处理设备智能控制系统，其特征在于，所述气体压力传感器设置于滚筒与除尘装置连通的通道内。
5.根据权利要求1所述的一种表面处理设备智能控制系统，其特征在于，所述压力控制模块用于将滚筒与除尘装置连通的通道内的压强控制在-50~-200 Pa之间。
6.一种表面处理设备智能控制方法，其特征在于，所述表面处理设备包括倾斜设置的旋转滚筒、设置于滚筒口的喷涂组件、设置于滚筒下部的加热装置、设置滚筒上部且与滚筒内部空间连通的除尘装置、设置于滚筒内的温湿度传感器和气体压力传感器，所述智能控制方法包括以下步骤：
预设步骤：预设喷涂组件的喷涂数据，所述喷涂数据至少包括喷涂次数、喷涂时间、喷涂间隔时间、预设温度、预设气压、预设湿度；
获取步骤：获取温湿度传感器和气体压力传感器的温湿度、气压数据；
第一计算步骤：根据预设气压或温湿度S(n)和上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1），计算得到气压或温湿度偏差量E(n)；
PID计算步骤：气压或温湿度偏差量E(n)，通过PID控制器生成输出控制数据U(n)；
第二计算步骤：计算输出控制数据U(n)、上一次处理时获得的气压或温湿度数据C（n-1）、补偿系数β计算得到气压或温湿度数据C（n）；
所述智能控制方法还包括喷涂间隔判断步骤，所述喷涂间隔判断模块用于判断当前时间是否处于喷涂间隔状态，若是，则所述第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，所述第二计算单元在计算气压或温湿度数据C（n）时，采用间隔补偿系数α1计算气压或温湿度数据C（n）；若否，则所述第一计算单元在计算气压或温湿度偏差量E(n)时，采用上一次处理时获得的非间隔状态时的气压或温湿度数据C（n-1），并且，所述第二计算单元在计算气压数据C（n）时，采用非间隔补偿系数α2计算气压或温湿度数据C（n）。
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