CN115233143A - 等离子喷涂控制系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种等离子喷涂控制系统。该系统包括控制柜、电源、高频引弧装置、等离子喷枪、供气系统、送粉器和水冷系统；控制柜包括工控机和数据采集卡；工控机，用于控制该系统接通并指示该系统检测其所对应的信号，信号包括水压信号、气体压力信号、气体流量信号、弧电流信号、喷涂电流信号和送粉速度信号；数据采集卡，用于接收水压信号、气体压力信号、气体流量信号、弧电流信号、喷涂电流信号和送粉速度信号，并将信号发送给工控机。本申请通过对等离子喷涂工艺参数的集成控制，提高涂层的质量和稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及等离子喷涂控制技术领域，尤其涉及一种等离子喷涂控制系统。
背景技术
等离子喷涂是以等离子焰流为喷涂热源，将熔融状态的喷涂材料通过高速气流使其随射流高速喷向待喷涂基体表面，从而形成涂层的一种金属表面加工方法。等离子喷涂由于具有涂层成形平整、光滑且具有较好的使用性能，并已于实现自动化操作的特点，广泛运用于表面强化、零件修复、功能涂层制备等领域，正成为工业生产中最重要的加工方法之一。
传统的等离子喷涂控制方法，大多采用继电控制，对数十个继电器进行开环控制，由于其控制精度较差，自动化程度低，故障率高等特点，严重影响等离子喷涂的涂层质量。
发明内容
本申请提供了一种等离子喷涂控制系统，以解决传统等离子控制系统可操控性差，智能化程度低、喷涂效率低，涂层质量差的问题。
第一方面，本申请提供了一种等离子喷涂控制系统，所述系统包括控制柜、电源、高频引弧装置、等离子喷枪、供气系统、送粉器和水冷系统；
所述控制柜包括工控机和数据采集卡；
所述工控机，用于在接收到所述工控机的上位机输入的启动指令时，控制所述水冷系统开通，并指示所述水冷系统检测水压信号；
所述数据采集卡，用于接收所述水冷系统传输的水压信号，将所述水压信号发送给所述工控机；
所述工控机，还用于判断所述水压信号是否达标，若是，则获取上位机选择的主气类型和设置的主气体参数，按照主气类型控制所述供气系统接通主工作气，并指示所述供气系统采集所述主工作气的气体压力信号和气体流量信号；否则，发出提示信息；
所述数据采集卡，还用于接收所述供气系统传输的气体压力信号和气体流量信号，将所述气体压力信号和所述气体流量信号发送给所述工控机；
所述工控机，还用于判断所述气体压力信号和所述气体流量信号是否达标，若是，则获取上位机设置的主气体参数和弧电流参数，控制所述高频引弧装置开通，并指示所述电源检测所述高频引弧装置的弧电流信号；
所述数据采集卡，还用于接收所述电源传输的弧电流信号，将所述弧电流信号发送给所述工控机；
所述工控机，还用于若接收到所述弧电流信号，则获取上位机设定的喷涂电流参数和次工作气流量，控制所述送粉器接通，获取上位机设置的送粉速度信号，执行喷涂动作；否则，发出提示信息。
在一种可能的实现方式中，所述数据采集卡，用于在喷涂过程中接收工作状态信号，并将所述工作状态信号发送给所述工控机，其中，所述工作状态信号包括所述电源传输的电源信号、弧电压信号和弧电流信号、所述供气系统传输的气体流量信号和气体压力信号、所述送粉器传输的送粉器信号、以及所述水冷系统传输的水温信号和水压信号，所述弧电压信号为所述电源采集所述高频引弧装置输出的电弧的电压信号，所述弧电流信号为所述电源采集所述高频引弧装置输出的电弧的电流信号；
所述工控机，用于显示所述工作状态信号，以及根据所述工作状态信号判断喷涂过程是否出现故障，若是，则自动停机，并发出报警信息，所述报警信息用于提示喷涂过程出现故障。
在一种可能的实现方式中，所述数据采集卡通过外设部件互连标准接口与所述工控机连接。
在一种可能的实现方式中，所述电源包括弧电压采样器和弧电流采样器；
所述电源通过所述数据采集卡的控制器局域网络接口与所述工控机连接；
所述弧电压采样器，用于采集所述高频引弧装置输出的电弧的弧电压信号，以及采集所述等离子喷枪工作时电弧的弧电压信号和弧电流信号；
所述弧电流采样器，用于采集所述高频引弧装置输出的电弧的弧电流信号，以及采集所述等离子喷枪工作时电弧的弧电流信号。
在一种可能的实现方式中，所述高频引弧装置通过所述数据采集卡的输入输出接口与所述工控机连接；
所述高频引弧装置，用于接收来自所述工控机发送的点火信号，对所述等离子喷枪进行点火。
在一种可能的实现方式中，所述供气系统包括气体质量流量控制器和压力变送器；
所述供气系统通过所述数据采集卡的输入输出接口与所述工控机连接；
所述供气系统，用于给该系统提供主工作气和次工作气；
所述气体质量流量控制器通过所述数据采集卡的485通信接口与所述工控机连接；
所述气体质量流量控制器，用于调节和监测所述供气系统的主工作气和次工作气的气体流量信号；
所述压力变送器通过所述数据采集卡的485通信接口与所述工控机连接；
所述压力变送器，用于调节和监测所述供气系统的主工作气和次工作气的气体压力信号。
在一种可能的实现方式中，所述送粉器包括送粉电机、气体质量控制器、气体压力传感器和电磁阀；
所述送粉器通过所述数据采集卡的485通信接口与所述工控机连接；
所述送粉电机通过所述数据采集卡的脉冲宽度调制接口与所述工控机连接；
所述送粉电机，用于控制送粉速度；
所述气体质量控制器通过所述数据采集卡的485通信接口与所述工控机连接；
所述气体质量控制器，用于调节和监测所述供气系统的次工作气的气体流量信号；
所述压力传感器通过所述数据采集卡的485通信接口与所述工控机连接；
所述压力传感器，用于调节和监测所述供气系统的次工作气的气体压力信号；
所述电磁阀通过所述数据采集卡的输入输出接口与所述工控机连接。
在一种可能的实现方式中，所述水冷系统包括水温和水压传感器；
所述水冷系统通过所述数据采集卡的输入输出接口与所述工控机连接；
所述水温和水压传感器，用于采集所述等离子喷枪工作的水温信号和水压信号。
在一种可能的实现方式中，所述等离子喷枪与所述电源的正负极连接；
所述电源，用于给所述等离子喷枪供电，在所述电源阴极和所述等离子喷枪的喷嘴内壁之间产生电弧；
所述等离子喷枪与所述高频引弧装置连接；
所述高频引弧装置，用于为所述等离子喷枪产生的电弧燃烧提供高频能量，进行点火。
在一种可能的实现方式中，所述工控机，还用于在接收到上位机输入的停止指令时，控制所述送粉器关闭；
所述工控机，还用于判断所述送粉器关闭后，控制所述电源关闭；
所述工控机，还用于判断所述电源关闭后，控制所述供气系统关闭；
所述工控机，还用于判断所述供气系统关闭后，控制所述水冷系统关闭。
本申请提供一种等离子喷涂控制系统，通过控制柜、电源、高频引弧装置、等离子喷枪、供气系统、送粉器和水冷系统组成该等离子喷涂控制系统，其中，控制柜包括工控机和数据采集卡，根据工控机控制水冷系统开通，并指示水冷系统检测水压信号，控制供气系统接通主工作气，并指示供气系统采集所述主工作气的气体压力信号，控制高频引弧装置开通，并指示电源检测高频引弧装置的弧电流信号，控制送粉器接通，获取送粉器的送粉速度信号，执行喷涂动作，提高了该喷涂控制系统的可操控性，根据数据采集卡接收水冷系统传输的水压信号、供气系统传输的气体压力信号和气体流量信号、电源传输的弧电流信号和喷涂电流信号和送粉器的送粉速度信号，将水压信号、气体压力信号、气体流量信号、弧电流信号、喷涂电流信号和送粉速度信号发送给所述工控机，提高了该喷涂控制系统的智能化程度。本申请通过对等离子喷涂工艺参数的集成控制，提高了涂层的质量和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的等离子喷涂控制系统的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的等离子喷涂控制系统的控制流程图；
图3是本申请实施例提供的等离子喷涂控制系统的数据系统采集框图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
如图1所示，本申请实施例提供的等离子喷涂控制系统的结构示意图，详述如下：
本申请实施例提供一种等离子喷涂控制系统，该系统包括控制柜11、电源12、高频引弧装置13、等离子喷枪14、供气系统15、送粉器16和水冷系统17；
控制柜11包括工控机111和数据采集卡112；
工控机111，用于在接收到工控机的上位机输入的启动指令时，控制水冷系统17开通，并指示水冷系统17检测水压信号；
数据采集卡112，用于接收水冷系统17传输的水压信号，将水压信号发送给工控机111；
工控机111，还用于判断水压信号是否达标，若是，则获取上位机选择的主气类型和设置的主气体参数，按照主气类型控制供气系统15接通主工作气，并指示供气系统15采集主工作气的气体压力信号和气体流量信号；否则，发出提示信息；
数据采集卡112，还用于接收供气系统15传输的气体压力信号和气体流量信号，将气体压力信号和气体流量信号发送给工控机111；
工控机111，还用于判断气体压力信号和气体流量信号是否达标，若是，则获取上位机设置的主气体参数和弧电流参数，控制高频引弧装置13开通，并指示电源12检测高频引弧装置13的弧电流信号；
数据采集卡112，还用于接收电源12传输的弧电流信号，将弧电流信号发送给所述工控机111；
工控机111，还用于若接收到弧电流信号，则获取上位机设定的喷涂电流参数和次工作气流量，控制送粉器16接通，获取上位机设置的送粉速度，执行喷涂动作；否则，发出提示信息。
在一种可能的实现方式中，数据采集卡112，还用于在喷涂过程中接收工作状态信号，并将工作状态信号发送给工控机111，其中，工作状态信号包括电源12传输的电源信号、弧电压信号和弧电流信号、供气系统15传输的气体流量信号和气体压力信号、送粉器16传输的送粉器信号、以及水冷系统17传输的水温信号和水压信号，弧电压信号为电源12采集高频引弧装置15输出的电弧的电压信号，弧电流信号为电源12采集高频引弧装置13输出的电弧的电流信号；
工控机111，还用于显示工作状态信号，以及根据工作状态信号判断喷涂过程是否出现故障，若是，则自动停机，并发出报警信息，报警信息用于提示喷涂过程出现故障。
其中，工控机指示供气系统采集主工作气的气体压力信号和气体流量信号，通过数据采集卡发送给工控机，并判断该气体压力信号和气体流量信号是否达标：
若该气体压力信号和气体流量信号不达标，则发出提示信息。
若该气体压力信号和气体流量信号达标，则进行下一步，获取上位机设置的电流参数。
当获取上位机设定的喷涂电流参数后，工控机指示电源采集喷涂电流信号，通过数据采集卡发送给工控机，并判断该喷涂电流信号是否达标：
若该喷涂电流信号没有达到喷涂电流标准，则发出提示信息。
若该喷涂电流信号达到喷涂电流标准，则进行下一步，工控机设定次工作气流量，并判断此时的电压是否达到喷涂电压标准。
若此时电压没有达到喷涂电压标准，则发出提示信息。
若此时电压达到喷涂电压，则进行下一步，控制送粉器接通，工控机指示送粉器采集送粉速度信号，通过数据采集卡发送给工控机，并判断该送粉速度是否达标。
若该送粉速度信号没有达标，则发出提示信息。
若该送粉速度信号达到标准，则进行下一步，工控机控制送粉器，执行喷涂动作。
在一种可能的实现方式中，工控机，还用于在接收到上位机输入的停止指令时，控制送粉器关闭；
工控机，还用于判断送粉器关闭后，控制电源关闭；
工控机，还用于判断电源关闭后，控制供气系统关闭；
工控机，还用于判断供气系统关闭后，控制水冷系统关闭。
当该系统接收到停止指令时，先关闭送粉器，再切断电源，随后切断供气系统，最后切断水冷系统。
在本实施中，喷涂系统在完成后，进行关断处理时，必须按照上述顺序进行切断操作。
当喷涂过程中出现故障时，该系统会自动报警提示故障并停机自我保护。
其中，控制柜11包括工控机111和数据采集卡112，用来对整个控制系统进行控制。
在一种可能的实现方式中，数据采集卡通过外设部件互连标准接口与工控机连接。
其中，在本实施例中，等离子喷涂上位机控制系统即控制柜，由工控机和数据采集卡构成。
工控机采用Labview开发人机交互界面，采用Windows10的操作系统，实现各系统智能化控制。数据系统采集框图如图3所示，通过数据采集卡进行实时数据采集、智能监控、数据存储等功能。控制系统由实时采集模块、通讯管理模块、监控显示模块、数据存储模块这四个部分组成，实现等离子喷涂的集成化的智能控制。
外设部件互连标准，即PCI，PCI(Peripheral Component Interconnect)是一种由英特尔(Intel)公司1991年推出的用于定义局部总线的标准。
电源12，用来为等离子喷枪供电，等离子喷涂过程中要求电源为恒流外特性。
在一种可能的实现方式中，电源包括弧电压采样器和弧电流采样器；
电源通过数据采集卡的控制器局域网络接口与工控机连接；
弧电压采样器，用于采集高频引弧装置输出的电弧的弧电压信号，以及采集等离子喷枪工作时电弧的弧电压信号和弧电流信号；
弧电流采样器，用于采集高频引弧装置输出的电弧的弧电流信号，以及采集等离子喷枪工作时电弧的弧电流信号。
其中，本实施例中，电压通过三相交流变压器降压后整流为空载电压为299V，再通过斩波模块调节直流电为等离子喷涂电源供电。
假设，对于弧电流参数的设定为200A，接通高频引弧装置后，当检测到引弧状态时，通过电源再次设置喷涂电流参数，此时的喷涂电流参数根据工件的不同材质，设定的喷涂电流参数也就不同，在本实施中，根据实际需求进行设定。
电源采用电流的闭环控制并搭配智能控制算法实现恒流控制，该智能控制算法在本实施例中是现有技术，对此不再赘述。
高频引弧装置13，用于对等离子喷枪进行点火。
在一种可能的实现方式中，高频引弧装置通过数据采集卡的输入输出接口与工控机连接；
高频引弧装置，用于接收来自工控机发送的点火信号，对等离子喷枪进行点火。
其中，高频引弧装置采用高频震荡引弧电路进行引弧，通过数据采集卡输入输出接口(即I/O接口)连接到继电器控制高频引弧开关，当高频引弧完成后，通过采样电路检测到有喷涂电流时，通过继电器反馈电流便能通过软件实现高频点火的自动切除。
采用高频高压的引弧电路，点火原理是，当加上220V交流电时，升压变压器将交流电升至2000V～3000V对高压电容进行充电，当电容电压达到火花放电器间隙的击穿值时，火花放电器间隙中间就形成通路，此时发生串联谐振，高电压直接被串联在直流电中，此时等离子喷枪阴阳的两端产生高压放电，完成高频点火。
当完成高频点火后，通过工控机I/O接口便实现对高频引弧装置的高频电火的自动切除。
当高频引弧装置工作前，还需要进行检测系统水冷压力是否达到进行高频引弧的标准，检测系统水冷压力的装置为SYK水压开关。
等离子喷枪14，是一个非转移弧等离子发生器，为该系统最为关键的部件。
在一种可能的实现方式中，等离子喷枪与电源的正负极连接；
电源，用于给等离子喷枪供电，在电源阴极和等离子喷枪的喷嘴内壁之间产生电弧；
等离子喷枪与高频引弧装置连接；
高频引弧装置，用于为等离子喷枪产生的电弧燃烧提供高频能量，进行点火。
其中，等离子喷枪由阴极、喷嘴、气室、枪体构成，其上集中了整个系统的电路、气路、粉路、水路等。
等离子喷枪通过高温、高速等离子焰，将粉末经送粉器送入等离子焰熔化喷射到工件表面。
供气系统15，用于主工作气和次工作气的供给。
在一种可能的实现方式中，供气系统包括气体质量流量控制器和压力变送器；
供气系统通过数据采集卡的输入输出接口与工控机连接；
供气系统，用于给该系统提供主工作气和次工作气；
气体质量流量控制器通过数据采集卡的485通信接口与工控机连接；
气体质量流量控制器，用于调节和监测供气系统的主工作气和次工作气的气体流量信号；
压力变送器通过数据采集卡的485通信接口与工控机连接；
压力变送器，用于调节和监测供气系统的主工作气和次工作气的气体压力信号。
其中，本实施例中，供气系统还包括电磁阀、换位阀、气瓶。
供气系统主要采用氩气、氮气和氢气作为工作气体，主工作气为氩气和氮气，次工作气为氢气。利用其产生的等离子弧稳定且已于引燃，通入少量氢气，用于改善气体热焓值。
供气系统主要用于主工作气和次工作气的供给，一端接等离子喷枪，另一端接送粉器。
供气系统的工作原理为，气源高压氢气、氮气、氩气通过气瓶出口减压阀进行初步减压，使用压力变送器检测气体压力，采用电磁阀对气体流量进行开关控制，通过气体质量流量控制器对气体流量进行监测和调节，供气系统主要通过工控机的I/O接口控制各部分电磁阀的开关。
供气系统还包括EVD比例阀，采用AD模块控制空气流量。
送粉器16，通过数据采集卡的485通信接口与工控机连接。
在一种可能的实现方式中，送粉器包括送粉电机、气体质量控制器、气体压力传感器和电磁阀；
送粉器通过数据采集卡的485通信接口与工控机连接；
送粉电机通过数据采集卡的脉冲宽度调制接口与工控机连接；
送粉电机，用于控制送粉速度；
气体质量控制器通过数据采集卡的485通信接口与工控机连接；
气体质量控制器，用于调节和监测供气系统的次工作气的气体流量信号；
压力传感器通过数据采集卡的485通信接口与工控机连接；
压力传感器，用于调节和监测供气系统的次工作气的气体压力信号；
电磁阀通过所述数据采集卡的输入输出接口与工控机连接。
其中，等离子喷涂送粉机构的核心是送粉器，主要有射吸式、刮板式及电磁振动式等类型。
本实施例中，送粉器采用闭环控制，利用单片机组成直流电动机控制系统，从而控制转盘的转速，实现对送分量的调节。
送粉器采用数据采集卡的485通信接口与工控机连接，控制送粉器的送粉速度。通过工控机I/O接口控制电磁阀的通断和分配阀、送粉阀、抽真空阀的换位。
采用工控机的485接口与气体质量控制器(MFC)和压力传感器通信，调节和监测次工作气(氢气)的流量和压力。
采用工控机的脉冲宽度调制接口(PWM接口)控制送粉电机的转速，进而控制送粉的速度。
水冷系统17，主要是向等离子喷枪供给一定的压力和足够流量冷却水的装置。
在一种可能的实现方式中，水冷系统包括水温和水压传感器；
水冷系统通过数据采集卡的输入输出接口与工控机连接；
水温和水压传感器，用于采集等离子喷枪工作的水温信号和水压信号。
其中，水冷系统还包括水泵和风机。
在本实施例中，水冷系统要求控制进水口温度不超过50℃，维持在30℃左右，水压在0.2～04MPa，通过智能阀门控制出水口开关，变频器控制水泵的电机转速来控制水流的流速，水温和水压传感器测量水温信号和水压信号，采用模拟量接到数据采集卡的AD模块进行通信，通过采集水压信号来检测水冷系统是否打开，测量进水口的水温信号来反馈变频器控制水泵转速调节水流的流速，进而控制水温平衡。
在本实施例中，根据图1，电源将50Hz的工频交流变成较小的直流电，正极接在等离子喷枪的喷嘴上，在阴极和喷嘴内壁之间产生电弧，同时接通高频引弧装置，为电弧燃烧提供能量。在工作工程中控制系统由工控机和数据采集卡实现，通过数据采集卡的CAN接口的COM口连接电源，采用CAN通信协议控制电源参数，包括电源的电流电压大小和电源的工作状态，电源通过AD模块采集喷枪电弧的弧电流信号和弧电压信号。气体质量控制器采用数据采集卡的485标准的MODBUS协议控制供气系统喷涂氩气、氮气和氢气的气体流量信号和送粉器中的氢气的气体流量信号。压力变送器采用数据采集卡的485标准的MODBUS协议来检测气体压力信号。
系统借助数据采集卡的I/O接口完成系统开关量的输入、输出，包括水冷系统的水冷开关、电源的开关、喷枪工作开关、高频引弧装置的开关等工艺状态量。
利用电源采集等离子喷枪的电弧的弧电压信号和弧电流信号，通过电压、电流采样电路转成合适的值连接到数据采集卡的AD模块，通过粒子速度和温度传感器采集喷涂焰流粒子参数。同时采用智能控制算法对各个控制的系统实现集成化的智能化控制。
在本实施例中，该系统具体的控制流程请参照图2所示。
当该控制系统接通时，工控机I/O口输出高电位开通水冷系统。水温和水压传感器采集水压信号，进入中断处理判断水压是否达标，否则系统报警提示。开始设置喷涂工作参数，选择主气类型(氩气、氮气)，导通相应控制的电磁阀气体压力传感器采集气体压力，检测主工作气(氩气、氮气)、次工作气(氢气)压力信号是否达标，否则系统报警提示。设定电源电流参数启动电源，如果工作参数没有设定按下点火按钮，系统会自动发出提示信息，提示什么参数都没有设定。接通高频引弧装置后延时检测弧电流信号，若未检测到弧电流信号时，则再次接通高频引弧装置，如果起弧3次后仍未成功则软件报警。当正常起弧稳定后，接通次工作气，设定氢气流量提高电压值。接通送粉器，设定送粉器的载气流量和送粉速度，进行正常喷涂。当接受停止命令时，系统先关闭电源，切断供气系统、切断水冷系统。在喷涂过程中系统实时采集喷涂中的参数，通过数据采集卡CAN接口连接电源控制和采集电源的的电流、电压大小和电源工作状态。通过数据采集卡的485的MODBUS协议控制和采集供气系统的主工作气和次工作气流量参数。数据采集卡的485接口连接到送粉器实时控制和采集送粉气的流量，通过工控机的PWM接口控制送粉电机进而控制送粉速度。水冷系统中采用水温和水压传感器实时采集水温信号和水压信号。电磁阀和高频引弧信号通过I/O口输出高电位为控制。当喷涂过程中出现故障时，系统会自动报警提示故障并停机自我保护。
在本实施例中，还包括人机交互喷涂界面的设计，主要由两部分构成：
第一部分，设备参数的实时监控部分，其主要是由电源参数、气体参数、送粉参数和水冷参数构成。在界面中，电源箱在界面最左侧部分，实时显示电源的电压和电流工作参数，启动与停止按钮则是由触摸屏下发指令给电源，其电流大小的设定在电源系统界面。界面中间部分是显示工作状态下不同气体的流量参数，包括用来起送粉作用气体的载气流量以及送粉速度。还有贯穿喷涂整个过程的水冷系统，用来及时冷却等离子喷枪，主要显示水冷系统的进水口温度、出水口温度以及进水压力。
第二部分，喷涂的控制部分，主要有高频检查、点火、停止控制功能。在具体操作过程中，启动水冷系统，当冷却水压力达到标准时，才能实现对电弧使能，否则无法进行点火。在水冷系统、电源、供气系统的参数设定好之后，确定无误后点火，启动送粉器的送粉功能，等离子喷枪正常工作。如果参数没有设置，按下点火按钮时系统会自动发出提示信息。在各个设备当中都设有运行与故障指示灯，当喷涂过程正常进行时，运行指示灯亮起，当喷涂过程出现故障时，对应的故障指示灯便会亮起，进而系统会自动发出提示信息，进行报警。
本申请提供一种等离子喷涂控制系统，通过控制柜、电源、高频引弧装置、等离子喷枪、供气系统、送粉器和水冷系统组成该等离子喷涂控制系统，其中，控制柜包括工控机和数据采集卡，根据工控机控制水冷系统开通，并指示水冷系统检测水压信号，控制供气系统接通主工作气，并指示供气系统采集所述主工作气的气体压力信号，控制高频引弧装置开通，并指示电源检测高频引弧装置的弧电流信号，控制送粉器接通，获取送粉器的送粉速度信号，执行喷涂动作，提高了该喷涂控制系统的可操控性，根据数据采集卡接收水冷系统传输的水压信号、供气系统传输的气体压力信号和气体流量信号、电源传输的弧电流信号和喷涂电流信号和送粉器的送粉速度信号，将水压信号、气体压力信号、气体流量信号、弧电流信号、喷涂电流信号和送粉速度信号发送给所述工控机，提高了该喷涂控制系统的智能化程度。本申请通过对等离子喷涂工艺参数的集成控制，提高了涂层的质量和稳定性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种等离子喷涂控制系统，其特征在于，所述系统包括控制柜、电源、高频引弧装置、等离子喷枪、供气系统、送粉器和水冷系统：
所述控制柜包括工控机和数据采集卡；
所述工控机，用于在接收到所述工控机的上位机输入的启动指令时，控制所述水冷系统开通，并指示所述水冷系统检测水压信号；
所述数据采集卡，用于接收所述水冷系统传输的水压信号，将所述水压信号发送给所述工控机；
所述工控机，还用于判断所述水压信号是否达标，若是，则获取上位机选择的主气类型和设置的主气体参数，按照主气类型控制所述供气系统接通主工作气，并指示所述供气系统采集所述主工作气的气体压力信号和气体流量信号；否则，发出提示信息；
所述数据采集卡，还用于接收所述供气系统传输的气体压力信号和气体流量信号，将所述气体压力信号和所述气体流量信号发送给所述工控机；
所述工控机，还用于判断所述气体压力信号和所述气体流量信号是否达标，若是，则获取上位机设置的弧电流参数，控制所述高频引弧装置开通，并指示所述电源检测所述高频引弧装置的弧电流信号；
所述数据采集卡，还用于接收所述电源传输的弧电流信号，将所述弧电流信号发送给所述工控机；
所述工控机，还用于若接收到所述弧电流信号，则获取上位机设定的喷涂电流参数和次工作气流量，控制所述送粉器接通，获取所述上位机设置的送粉速度信号，执行喷涂动作；否则，发出提示信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集卡，还用于在喷涂过程中接收工作状态信号，并将所述工作状态信号发送给所述工控机，其中，所述工作状态信号包括所述电源传输的电源信号、弧电压信号和弧电流信号、所述供气系统传输的气体流量信号和气体压力信号、所述送粉器传输的送粉器信号、以及所述水冷系统传输的水温信号和水压信号，所述弧电压信号为所述电源采集所述高频引弧装置输出的电弧的电压信号，所述弧电流信号为所述电源采集所述高频引弧装置输出的电弧的电流信号；
所述工控机，还用于显示所述工作状态信号，以及根据所述工作状态信号判断喷涂过程是否出现故障，若是，则自动停机，并发出报警信息，所述报警信息用于提示喷涂过程出现故障。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据采集卡通过外设部件互连标准接口与所述工控机连接。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电源包括弧电压采样器和弧电流采样器；
所述电源通过所述数据采集卡的控制器局域网络接口与所述工控机连接；
所述弧电压采样器，用于采集所述高频引弧装置输出的电弧的弧电压信号，以及采集所述等离子喷枪工作时电弧的弧电压信号和弧电流信号；
所述弧电流采样器，用于采集所述高频引弧装置输出的电弧的弧电流信号，以及采集所述等离子喷枪工作时电弧的弧电流信号。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述高频引弧装置通过所述数据采集卡的输入输出接口与所述工控机连接；
所述高频引弧装置，用于接收来自所述工控机发送的点火信号，对所述等离子喷枪进行点火。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述供气系统包括气体质量流量控制器和压力变送器；
所述供气系统通过所述数据采集卡的输入输出接口与所述工控机连接；
所述供气系统，用于给该系统提供主工作气和次工作气；
所述气体质量流量控制器通过所述数据采集卡的485通信接口与所述工控机连接；
所述气体质量流量控制器，用于调节和监测所述供气系统的主工作气和次工作气的气体流量信号；
所述压力变送器通过所述数据采集卡的485通信接口与所述工控机连接；
所述压力变送器，用于调节和监测所述供气系统的主工作气和次工作气的气体压力信号。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述送粉器包括送粉电机、气体质量控制器、气体压力传感器和电磁阀；
所述送粉器通过所述数据采集卡的485通信接口与所述工控机连接；
所述送粉电机通过所述数据采集卡的脉冲宽度调制接口与所述工控机连接；
所述送粉电机，用于控制送粉速度；
所述气体质量控制器通过所述数据采集卡的485通信接口与所述工控机连接；
所述气体质量控制器，用于调节和监测所述供气系统的次工作气的气体流量信号；
所述压力传感器通过所述数据采集卡的485通信接口与所述工控机连接；
所述压力传感器，用于调节和监测所述供气系统的次工作气的气体压力信号；
所述电磁阀通过所述数据采集卡的输入输出接口与所述工控机连接。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述水冷系统包括水温和水压传感器；
所述水冷系统通过所述数据采集卡的输入输出接口与所述工控机连接；
所述水温和水压传感器，用于采集所述等离子喷枪工作的水温信号和水压信号。
9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述等离子喷枪与所述电源的正负极连接；
所述电源，用于给所述等离子喷枪供电，在所述电源阴极和所述等离子喷枪的喷嘴内壁之间产生电弧；
所述等离子喷枪与所述高频引弧装置连接；
所述高频引弧装置，用于为所述等离子喷枪产生的电弧燃烧提供高频能量，进行点火。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工控机，还用于在接收到上位机输入的停止指令时，控制所述送粉器关闭；
所述工控机，还用于判断所述送粉器关闭后，控制所述电源关闭；
所述工控机，还用于判断所述电源关闭后，控制所述供气系统关闭；
所述工控机，还用于判断所述供气系统关闭后，控制所述水冷系统关闭。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王伟, 夏卫生, 张海鸥, 王桂兰, 刘韵: "基于工控组态平台的机器人等离子喷涂控制系统设计", 电焊机, no. 08, pages 12 - 14 * |
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