CN112589543A - 一种电解质等离子抛光设备控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解质等离子抛光设备控制系统，所述电解质等离子抛光设备包括抛光电源设备、自动化机械传输模块、加工槽、储液槽、过滤装置，控制系统包括人机交互模块、设备参数监控模块、PLC控制器、设备状态控制模块。人机交互模块、设备参数监控模块、PLC控制器、设备状态控制模块与电解质等离子抛光设备构成一整套电解质等离子抛光设备控制系统方案，对加工过程进行参数设定、过程监控和操作控制，解决了目前电解质等离子抛光技术存在的工件加工效率低、抛光电压不可控、溶液温度循环不及时、蒸汽排放不及时、设备加工稳定性和连续性不足等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解质等离子抛光设备控制系统及控制方法，属于抛光设备技术领域。
背景技术
电解质等离子抛光是一种新型的抛光技术，是不锈钢抛光领域的一种发展趋势。其基本原理是通过在工件和抛光液之间形成气层，通过等离子体放电去除工件表面微观凸起从而实现抛光。等离子就是抛光盐溶液在高温高压下，电子会脱离原子核跑出来，原子核就形成一个带正电的离子，当这些离子达到一定数量的时候可以成为等离子态，等离子能量很大，当这些等离子与要抛光的物体摩擦时，瞬间会使物体表面达到光亮的效果，对浸入溶液中物体的任何一个面都可以抛光。与传统抛光相比，它的电解液为较低浓度的盐溶液，并可通过补充盐溶液循环使用，并且不会产生有害物质，相较于传统的机械抛光方法，电解质等离子抛光方法操作简单、成本低、加工效率高，一般的零件的加工时间仅为1-5分钟，加工不受零件形状限制，能够加工传统抛光无法加工到的凹槽、内孔等位置。更解决化学和电化学抛光难以避免的环境污染问题，该技术广泛用于金属表面抛光，去毛刺、钝化及清除氧化层等场合。
由于电解质等离子抛光作业过程中电力作业危险性较大，难以靠人工完成作业，所以需要针对特定工件抛光工艺，针对满足特定工件抛光的自动化抛光设备及控制系统来辅助抛光。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电解质等离子抛光设备控制系统及控制方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种电解质等离子抛光设备控制系统，所述电解质等离子抛光设备包括抛光电源设备、自动化机械传输模块、加工槽、储液槽、过滤装置，所述控制系统包括：
人机交互模块，所述人机交互模块包括显示界面、输入模块、寄存器；
设备参数监控模块，所述设备参数监控模块包括温度传感器、光电传感器、磁性传感器、电流电压监控器，设备参数监控模块获取的参数信息传输给人机交互模块，并存储在寄存器中；
PLC控制器，PLC控制器获取寄存器内的参数信息并进行判断，向设备状态控制模块发送对应的执行指令，或向人机交互模块发送报警信息，在显示界面进行显示；
设备状态控制模块，所述设备状态控制模块包括电磁阀、继电器、伺服驱动器、温控系统、循环泵，设备状态控制模块根据从PLC控制器接收到的执行指令进行对应的动作。
进一步地，抛光电源设备用于为抛光加工过程提供电能；
自动化机械传输模块用于夹持工件、移动工件；
加工槽作为抛光加工的工作区，容纳抛光液和待加工工件，并与抛光电源设备连接；
储液槽用于存储抛光液；
过滤装置设置在储液槽与加工槽之间，将储液槽中的抛光液进行过滤后输送至加工槽。
进一步地，所述过滤装置包括离子过滤机和颗粒物过滤机。
进一步地，温度传感器用于监测储液槽和加工槽内的抛光液温度；
光电传感器用于监测自动化机械传输模块中机械夹爪是否夹持工件，磁性传感器监测机械夹爪的开合状态；
电流电压监控器用于监测抛光加工进行时电路中的电流与电压。
进一步地，电磁阀，用于控制气缸运动从而控制机械夹爪的开合；
继电器，设置在自动化机械传输模块与抛光电源设备连接线路中，电源过载时，抛光电源设备继电器闭合，向PLC控制器发送信号，PLC控制器切断电源，停止加工；
伺服驱动器，用于驱动机械夹爪的位置移动，实现上料、下料；
温控系统，包括加热模块和冷却模块，通过加热模块将储液槽内的抛光液加热到设定温度，当加工槽内的抛光液温度超过设定上限值，通过冷却模块对储液槽内液体温度进行降温至所需温度，然后在循环泵的作用下将冷却后的抛光液输送至加工槽；
循环泵，设置在储液槽和加工槽之间的连接管路上，PLC控制器定时开启循环泵，实现储液槽与加工槽内液体循环。
进一步地，电源过载时，PLC控制器向人机交互模块发送报警信息，同时将此时加工槽内加工的工件判断为废品，通过自动化机械传输模块将废品移至废料收集区。
进一步地，在人机交互模块中设置四种工作模式，分别是循环模式、调试模式、初始化模式和清料模式。
进一步地，启用循环模式，实现工件的循环自动加工；
启用调试模式，进行单个或若干个工件的单次加工功能，根据加工结果，进行参数调试；
初始化模式，在控制系统开机启动后进行设置，初始化设备参数监控模块、设备状态控制模块中各部件执行器状态，初始化PLC控制器内部存储器值；
清料模式，设备加工结束之后，将加工槽内的工件依次取出。
进一步地，所述输入模块包括用户登录模块和参数设置模块；在用户登录模块输入有权限的操作人员身份信息，激活参数设置模块，输入需要设定的工艺参数。
一种电解质等离子抛光设备控制方法，基于前述控制系统进行，控制过程如下：
开机后，先启用初始化模块，然后输入设定工艺参数；
PLC控制器发送指令给温控系统，将抛光液加热到指定温度，并启动循环泵，开启过滤装置，将抛光液输送至加工槽；
启用调试模式，自动化机械传输模块输送单个工件至加工槽，启动抛光电源设备，开始加工；加工过程中监测电流和电压情况、监测加工槽中液体温度情况，根据监测结果做出相应的动作；
启用循环模式，对选中工位的工件进行循环自动加工；
加工结束后，启用清料模式，驱动机械夹爪将工位上的产品依次取下。
有益效果：本发明提供的电解质等离子抛光设备控制系统，对加工过程进行参数设定、过程监控和操作控制，解决了目前电解质等离子抛光技术存在的工件加工效率低、抛光电压不可控、溶液温度循环不及时、蒸汽排放不及时、设备加工稳定性和连续性不足等问题。本发明提供了一整套电解质等离子抛光设备控制系统方案，提高生产稳定性和产品加工效率，降低生产运行成本。
附图说明
图1为本发明控制系统模块示意图；
图2为本发明控制方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种电解质等离子抛光设备控制系统，如图1所示，包括人机交互模块、设备参数监控模块、PLC控制器、设备状态控制模块；所述电解质等离子抛光设备包括抛光电源设备、自动化机械传输模块、加工槽、储液槽和过滤装置；人机交互模块、设备参数监控模块、PLC控制器、设备状态控制模块与电解质等离子抛光设备构成一整套电解质等离子抛光设备控制系统方案。
所述抛光电源设备用于为抛光加工过程提供电能。加工槽作为抛光加工的工作区，容纳抛光液和待加工工件，自动化机械传输模块与加工槽内设置有机械手、工位夹爪、送料机构、取料机构、驱动气缸等机械结构用于夹持和移动工件，同时加工槽内设排蒸气扇，用于将加工时产生的水蒸气排出。储液槽用于存储抛光液，储液槽内设置补液泵，用于从储液槽向加工槽输送抛光液；储液槽内还设置搅拌装置，使储液槽内液体温度分布更加均匀。过滤装置设置在储液槽与加工槽之间，将储液槽中的抛光液进行过滤后输送至加工槽。所述过滤装置包括离子过滤机和颗粒物过滤机，过滤掉抛光液中的杂质离子和颗粒物，延长抛光液使用时间，节约成本。
所述人机交互模块包括显示界面、输入模块、寄存器。所述输入模块包括用户登录模块和参数设置模块；在用户登录模块输入有权限的操作人员身份信息，才能激活参数设置模块，输入需要设定的工艺参数，防止非操作人员修改工艺参数。在寄存器内设置四种工作模式，分别是循环模式、调试模式、初始化模式和清料模式。
启用循环模式，实现工件的循环自动加工；启用调试模式，进行单个或若干个工件的单次加工功能，根据加工结果，进行参数调试；初始化模式，在控制系统开机启动后进行设置，初始化设备参数监控模块、设备状态控制模块中各部件执行器状态，初始化PLC控制器内部存储器值；清料模式，设备加工结束之后，将加工槽内的工件依次取出。
所述设备参数监控模块包括温度传感器、光电传感器、磁性传感器、电流电压监控器，设备参数监控模块获取的参数信息传输给人机交互模块，并存储在寄存器中。温度传感器用于监测储液槽和加工槽内的抛光液温度；光电传感器用于监测自动化机械传输模块和加工槽内的机械夹爪是否夹持工件，机械夹爪包括工位夹爪、取料夹爪、送料夹爪等，磁性传感器安装在机械夹爪的驱动气缸侧面，用来监测机械夹爪的开合状态，若光电传感器检测到机械夹爪上没有工件，而磁性传感器检测到机械夹爪处于闭合状态，此时发出错误报警；电流电压监控器用于监测抛光加工进行时电路中的电流与电压。
PLC控制器获取寄存器内的参数信息并进行判断，向设备状态控制模块发送对应的执行指令，或向人机交互模块发送报警信息，在显示界面进行显示。
所述设备状态控制模块包括电磁阀、继电器、伺服驱动器、温控系统、循环泵，设备状态控制模块根据从PLC控制器接收到的执行指令进行对应的动作。电磁阀，用于控制气缸运动从而控制机械夹爪的开合。继电器，设置在自动化机械传输模块与抛光电源设备连接线路中，电源过载时，继电器闭合，向PLC控制器发送信号，PLC控制器切断电源，停止加工。伺服驱动器，用于驱动机械夹爪的移动，实现上料、下料。温控系统，包括加热模块和冷却模块，通过加热模块将储液槽内的抛光液加热到设定温度，当加工槽内的抛光液温度超过设定上限值，通过冷却模块对储液槽内液体温度进行降温至所需温度，所述冷却模块包括换热器和冷却塔，启动换热器冷却泵的同时需开启冷却塔中的冷却塔泵和冷却风扇，为换热器提供冷源，进行抛光液的降温冷却；然后在补液泵的作用下将冷却后的抛光液输送至加工槽。循环泵，设置在储液槽和加工槽之间的连接管路上，加工时，PLC控制器定时开启循环泵，实现储液槽与加工槽内液体循环。
电源过载时，PLC控制器向人机交互模块发送报警信息，同时将此时加工槽内加工的工件判断为废品，通过自动化机械传输模块将废品移至废料收集区。
利用上述控制系统进行电解质等离子抛光设备控制的方法流程如图2所示，具体为：
开机后，先启用初始化模块，然后输入设定工艺参数。
PLC控制器发送指令给温控系统，启动加热模块，将抛光液加热到指定温度，开启过滤装置，将抛光液输送至加工槽；PLC控制器接收到合格的温度信号，向自动化机械传输模块发送指令，开始输送工件。
启用调试模式，自动化机械传输模块输送单个工件至加工槽，启动抛光电源设备，抛光电源设备输出电压稳定的直流电源，并启动循环泵，开始抛光加工；加工过程中监测电流和电压情况，若产生冲击电流后断开相应回路，保护加工回路，记录废料信息，机械夹爪将该工件取出送至废料区；加工过程中农监测加工槽中液体温度情况，若温度超过设置的温度范围上限，则启动冷却模块，冷却储液槽中的抛光液，然后将冷却后的液体通过循环泵、经过过滤装置输送至加工槽，控制输送流量，进而控制加工槽内液体温度，从而精准控温。
启用循环模式，对选中工位的工件进行循环自动加工。
加工结束后，启用清料模式，驱动机械夹爪将工位上的产品依次取下。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电解质等离子抛光设备控制系统，所述电解质等离子抛光设备包括抛光电源设备、自动化机械传输模块、加工槽、储液槽、过滤装置，其特征在于，所述控制系统包括：
人机交互模块，所述人机交互模块包括显示界面、输入模块、寄存器；
设备参数监控模块，所述设备参数监控模块包括温度传感器、光电传感器、磁性传感器、电流电压监控器，设备参数监控模块获取的参数信息传输给人机交互模块，并存储在寄存器中；
PLC控制器，PLC控制器获取寄存器内的参数信息并进行判断，向设备状态控制模块发送对应的执行指令，或向人机交互模块发送报警信息，在显示界面进行显示；
设备状态控制模块，所述设备状态控制模块包括电磁阀、继电器、伺服驱动器、温控系统、循环泵，设备状态控制模块根据从PLC控制器接收到的执行指令进行对应的动作。
2.根据权利要求1所述的一种电解质等离子抛光设备控制系统，其特征在于，所述输入模块包括用户登录模块和参数设置模块；在用户登录模块输入有权限的操作人员身份信息，激活参数设置模块，输入需要设定的工艺参数。
3.根据权利要求1所述的一种电解质等离子抛光设备控制系统，其特征在于，
抛光电源设备用于为抛光加工过程提供电能；
自动化机械传输模块用于夹持工件、移动工件；
加工槽作为抛光加工的工作区，容纳抛光液和待加工工件，并与抛光电源设备连接；
储液槽用于存储抛光液；
过滤装置设置在储液槽与加工槽之间，将储液槽中的抛光液进行过滤后输送至加工槽。
4.根据权利要求3所述的一种电解质等离子抛光设备控制系统，其特征在于，所述过滤装置包括离子过滤机和颗粒物过滤机。
5.根据权利要求3所述的一种电解质等离子抛光设备控制系统，其特征在于，温度传感器用于监测储液槽和加工槽内的抛光液温度；
光电传感器用于监测自动化机械传输模块中机械夹爪是否夹持工件，磁性传感器监测机械夹爪的开合状态；
电流电压监控器用于监测抛光加工进行时电路中的电流与电压。
6.根据权利要求5所述的一种电解质等离子抛光设备控制系统，其特征在于，
电磁阀，用于控制气缸运动从而控制机械夹爪的开合；
继电器，设置在自动化机械传输模块与抛光电源设备连接线路中，电源过载时，继电器闭合，向PLC控制器发送信号，PLC控制器切断电源，停止加工；
伺服驱动器，用于驱动机械夹爪的位置移动，实现上料、下料；
温控系统，包括加热模块和冷却模块，通过加热模块将储液槽内的抛光液加热到设定温度，当加工槽内的抛光液温度超过设定上限值，通过冷却模块对储液槽内液体温度进行降温至所需温度，然后在循环泵的作用下将冷却后的抛光液输送至加工槽；
循环泵，设置在储液槽和加工槽之间的连接管路上，PLC控制器定时开启循环泵，实现储液槽与加工槽内液体循环。
7.根据权利要求6所述的一种电解质等离子抛光设备控制系统，其特征在于，电源过载时，PLC控制器向人机交互模块发送报警信息，同时将加工槽内正在加工的工件判断为废品，通过自动化机械传输模块将废品移至废料收集区。
8.根据权利要求7所述的一种电解质等离子抛光设备控制系统，其特征在于，在人机交互模块中设置四种工作模式，分别是循环模式、调试模式、初始化模式和清料模式。
9.根据权利要求8所述的一种电解质等离子抛光设备控制系统，其特征在于，启用循环模式，实现工件的循环自动加工；
启用调试模式，进行单个或若干个工件的单次加工功能，根据加工结果，进行参数调试；
初始化模式，在控制系统开机启动后进行设置，初始化设备参数监控模块、设备状态控制模块中各部件执行器状态，初始化PLC控制器内部存储器值；
清料模式，设备加工结束之后，将加工槽内的工件依次取出。
10.一种基于权利要求9所述控制系统的电解质等离子抛光设备控制方法，其特征在于，控制过程如下：
开机后，先启用初始化模块，然后输入设定工艺参数；
PLC控制器发送指令给温控系统，将抛光液加热到指定温度，并启动循环泵，开启过滤装置，将抛光液输送至加工槽；
启用调试模式，自动化机械传输模块输送单个工件至加工槽，启动抛光电源设备，开始加工；加工过程中监测电流和电压情况、监测加工槽中液体温度情况，根据监测结果做出相应的动作；
启用循环模式，对选中工位的工件进行循环自动加工；
加工结束后，启用清料模式，驱动机械夹爪将工位上的产品依次取下。
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