一种智能化的阀门研磨机及控制方法与流程

本发明涉及计算机工业控制技术领域，尤其涉及到阀门研磨机及控制方法。

背景技术：

目前，现有的阀门研磨机在研磨阀门，全程需要人工操作。由于阀门研磨机体积大、重量大，并且需要在阀门工作现场安装，因此研磨阀门工作强度大。在研磨过程中，研磨机对阀门的研磨压力，由施工人员根据经验施加；研磨程度如何，也完全由施工人员凭经验判断。一个阀门的研磨往往需要消耗若干张砂纸，因次，研磨进程因更换砂纸中断后，需要重新定位研磨方位时，也只能依靠施工人员的经验和手感，且非常消耗人员体力。因此，现有的研磨机，存在劳动强度大、研磨效率低、研磨精度差的严重不足。因此，亟需对现有的阀门研磨机进行自动化、智能化的改造。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能化的阀门研磨机及其控制方法，以克服现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种智能化的阀门研磨机，包括：研磨闸阀加力电机通过第一转轴安装在大机架上，所述研磨闸阀加力电机的输出端固定连接第一丝杠的螺杆；旋转机架通过第二转轴安装在所述大机架上，所述第一丝杠的螺母座通过第三转轴连接所述旋转机架；所述旋转机架上固定安装第二丝杠座，所述第二丝杠座内安装有第二丝杠，研磨截止阀加力电机固定安装在所述第二丝杠座上，所述研磨截止阀加力电机的输出端连接所述第二丝杠的螺杆；所述第二丝杠的螺母座固定连接研磨机构；

第一力传感器，用于检测研磨截止阀的研磨力大小；

第二力传感器，用于检测研磨闸阀时的研磨力大小；

控制装置，连接所述第一力学传感器、第二力学传感器、触摸屏、研磨动力电机控制器、闸阀研磨电机控制器和截止阀研磨电机控制器；

存储单元，与所述控制装置连接，用于数据的存储；

所述研磨动力电机控制器连接研磨动力电机，用于根据所述控制装置发出的指令，控制、驱动所述研磨动力电机；

所述截止阀研磨电机控制器连接研磨截止阀加力电机，用于根据所述控制装置发出的指令，控制、驱动所述研磨截止阀加力电机；

所述闸阀研磨电机控制器连接研磨闸阀加力电机，用于根据所述控制装置发出的指令，控制、驱动所述研磨闸阀加力电机；

所述触摸屏，用于接收操作者的控制操作，对操作者进行提示和反馈。

优选的，所述研磨机构包括套筒、研磨动力电机、传动杆和研磨盘，所述套筒的一端固定连接研磨动力电机，研磨动力电机的输出端连接传动杆的一端，传动杆通过轴承安装在套筒内，传动杆的另一端连接研磨盘；所述第二螺母座固定连接在套筒上。

进一步改进的，所述智能化的阀门研磨机包括研磨监控模块，用于实时监测研磨状况，包括砂纸使用状况、研磨力大小的监控。

所述的智能化的阀门研磨机包括设置模块，用于设置研磨参数，所述研磨参数包括所述研磨动力电机的转速、所述研磨截止阀加力电机的进刀量、闸阀研磨方向、研磨力的大小。

所述的智能化的阀门研磨机，包括定位模块，用于记录所述研磨闸阀加力电机的转动参数和研磨截止阀加力电机的转动参数。

本发明提供的所述智能化的阀门研磨机的控制方法，包括以下步骤：

开启控制装置、第一力学传感器、第二力学传感器、触摸屏、研磨动力电机控制器、截止阀研磨电机控制器；

通过控制装置向截止阀研磨电机控制器发出指令，截止阀研磨电机控制器驱动截止阀研磨电机启动，使研磨截止阀加力电机给进到对被研磨截止阀的研磨位；

研磨动力电机控制器驱动研磨动力电机启动，研磨动力电机通过传动杆传动研磨盘对被研磨截止阀进行研磨；

研磨过程中，第一力学传感器实时采集研磨盘与被研磨闸阀之间的当前研磨力，并将当前研磨力的值发送到控制装置；

控制装置比较当前研磨力的值与标定研磨力值的大小，判断二者是否在误差范围内，若否，则控制装置通过截止阀研磨电机控制器驱动并控制研磨截止阀加力电机正转或反转，驱动研磨盘给进或回退，若当前研磨力与标定研磨力二者的比较值在误差范围内，则截止阀研磨电机控制器停止研磨截止阀加力电机正转或反转。

在开启研磨动力电机之前，设置研磨参数，包括所述研磨动力电机的转速、所述研磨截止阀加力电机的进刀量、标定研磨力的大小。

截止阀研磨电机控制器实时记录所述研磨截止阀加力电机的步进参数，并将该参数通过控制装置发送到存储单元内保存；

关闭、重启阀门研磨机后，研磨截止阀加力电机根据存储单元内保存的截止阀加力电机的步进参数，回复到所述存储单元内保存的截止阀加力电机的步进参数下的状态。

优选的，所述智能化的阀门研磨机的控制方法，还包括以下步骤：

开启控制装置、第一力学传感器、第二力学传感器、触摸屏、研磨动力电机控制器、闸阀研磨电机控制器；

通过控制装置向闸阀研磨电机控制器发出指令，驱动闸阀研磨电机，使研磨闸阀加力电机给进到对被研磨闸阀的研磨位；

开启研磨动力电机，研磨盘对被研磨闸阀进行研磨；同时第二力学传感器实时采集研磨盘与被研磨闸阀之间的研磨力，并将研磨力值发送到控制装置；

控制装置比较当前研磨力的值与标定研磨力值的大小，判断二者是否在误差范围内，若否，则控制装置通过闸阀研磨电机控制器驱动并控制研磨截止阀加力电机正转或反转，驱动研磨盘给进或回退，若当前研磨力与标定研磨力二者的比较值在误差范围内，则闸阀研磨电机控制器停止研磨闸阀加力电机正转或反转。

在开启研磨动力电机之前，设置研磨参数，包括所述研磨动力电机的转速、所述研磨闸阀加力电机的进刀量、标定研磨力的大小。

闸阀研磨电机控制器实时记录所述研磨闸阀加力电机的步进参数，并将该参数通过控制装置发送到存储单元内保存；

关闭、重启阀门研磨机后，研磨闸阀加力电机根据存储单元内保存的闸阀加力电机的步进参数，回复到所述存储单元内保存的闸阀加力电机的步进参数下的状态。

研磨过程中，记录研磨动力电机的持续研磨时长或者研磨动力电机持续转动量；

若研磨动力电机持续研磨时长达到标定时长或者持续转动量达到标定转动量，则发出提醒更换研磨盘砂纸的信号。

更进一步的，根据砂纸的更换量，评估对阀门的研磨程度，并实时显示在触控屏上；

当砂纸的更换量达到预定值时，提示研磨完成。

本发明的有益效果是:通过触屏控制电机实现传动机构位置的调整，减轻人员劳动强度。通过传感器对研磨力的采集，实现研磨机研磨力的实时监测，控制装置根据监测数据向阀门研磨机发出控制信号，控制研磨力始终保持在最佳的大小，以提高研磨的精度。同时，通过控制程序监测和记录状态，实现装置的自动复位，提示用户更换砂纸等功能，极大提高了阀门研磨机的工作效率，降低阀门研磨机的使用难度。本发明值得推广应用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为本发明的智能化的阀门研磨机的整体逻辑结构图。

图2为本发明的智能化的阀门研磨机的机械硬件结构图。

图3为本发明调节研磨闸阀加力电机后旋转机架后的变化状态图。

图4为本发明包括控制装置、传感器在内的智能化的阀门研磨机的整体结构图。

图5为本发明的智能化的阀门研磨机的研磨截止阀的控制流程图。

图6为本发明的智能化的阀门研磨机的研磨闸阀的控制流程图。

图7为更换砂纸时自动复位的控制流程图。

图8为参数设置的流程图。

具体实施方式

本发明的智能化的阀门研磨机包括硬件部分、自动控制部分和智能软件三部分。

如图1所示的智能化的阀门研磨机的整体逻辑结构图，智能化的阀门研磨机包括触摸屏hmi、控制装置、储存单元、第一力传感器、第二力传感器、研磨截止阀加力电机、研磨截止阀加力电机控制器、截止阀研磨电机控制器、闸阀研磨电机控制器、研磨动力电机、研磨动力电机控制器。控制装置分别与触摸屏hmi、储存单元连接。

结合图2、图3、图4所示，研磨闸阀加力电机3通过第一转轴2安装在大机架1上，研磨闸阀加力电机3的输出端固定连接第一丝杠4的螺杆；旋转机架5通过第二转轴6安装在所述大机架上，第一丝杠4的螺母座通过第三转轴7连接旋转机架5；旋转机架5上固定安装第二丝杠座8，第二丝杠座8上安装有第二丝杠9，研磨截止阀加力电机10固定安装在第二丝杠座8上，研磨截止阀加力电机10的输出端连接第二丝杠9的螺杆；第二丝杠的螺母座11固定连接研磨机构18。研磨机构18包括套筒13、研磨动力电机15、传动杆14和研磨盘16，套筒13的一端固定连接研磨动力电机15，研磨动力电机15的输出端连接传动杆14的一端，传动杆14通过轴承安装在套筒13内，传动杆14的另一端连接研磨盘16；第二螺母座11通过夹持工具12固定连接在套筒13上。

研磨动力电机与传动杆连接，传动杆通过内部的传动轴及研磨盘上的伞齿轮将电机产生的扭矩转换成研磨盘的旋转。研磨截止阀加力电机驱动丝杆使在第一丝杠上带动传动杆进行水平方向的移动。研磨闸阀加力电机带动第二丝杆运动使旋转机架带动传动研磨部分绕支点旋转，如图3所示,研磨盘上设有砂纸19，砂纸接触被研磨的阀门20。

第一力传感器安装在研磨截止阀加力电机座上，检测研磨截止阀的研磨力大小。第二力传感器30安装在研磨闸阀加力电机座上，检测研磨闸阀时的研磨力大小。当电机对相应丝杠施加力时，相应丝杠给电机提供相应反作用力，从而传感器监测到力大小的变化。

控制装置31分别连接第一力学传感器、第二力学传感器、触摸屏、研磨动力电机控制器、闸阀研磨电机控制器和截止阀研磨电机控制器；

存储单元，用于数据的存储。研磨动力电机控制器连接研磨动力电机，根据控制装置31发出的指令，控制、驱动研磨动力电机。截止阀研磨电机控制器连接研磨截止阀加力电机，根据所述控制装置发出的指令，控制、驱动所述研磨截止阀加力电机。闸阀研磨电机控制器连接研磨闸阀加力电机，根据控制装置发出的指令，控制、驱动所述研磨闸阀加力电机；研磨动力电机控制器、截止阀研磨电机控制器和研磨动力电机控制器集成在电机驱动控制器32内。

触摸屏，一方面用于接收操作者的控制操作，对操作者进行提示和反馈；另一方面，还用于实时反映研磨状态，例如研磨时间、研磨进度、人工介入提示等等。

作为一种实施例的控制装置包括：一中央处理器，安装于主电路板上，用于接收力学传感器和人通过触摸屏或者按钮发出的信号，并处理信号，接着对各终端进行控制。一块分电路板，用于外设及主电路板之间信号的通讯，以及转换电压对主电路板进行供电。两个传感器io接口，以获取研磨时力传感器发出的信号。五个io接口，以发出控制电机的信号。数个备用io接口，用于信号的无线传输，指示灯的显示等。一个sd卡接口，用于数据的采集，及图片的存储。

配套电气部分，包括：一个控制开关，用于闭合或者切断电路。一个开关电源用于220v电压转换成12v。一个变压器用于12v的电压转成5v的信号电压。

图5为本发明的智能化的阀门研磨机的研磨截止阀的控制流程图，智能化的阀门研磨机的研磨截止阀的控制流程包括以下步骤：

s20、开启自动控制的各个单元，

s21、向截止阀研磨电机控制器发出指令，

s22、截止阀研磨电机控制器驱动截止阀研磨电机启动，使研磨盘进到对被研磨截止阀的研磨位；

s23、研磨动力电机控制器驱动研磨动力电机启动，研磨盘对被研磨截止阀进行研磨；

s30、研磨时，第一力学传感器实时采集研磨力，将信号传递给控制装置，控制装置对信号进行分析；

s31、控制装置比较当前研磨力的值与标定研磨力值的大小；如果当前研磨力大于标定研磨力值，则s33、控制研磨截止阀加力电机反转减力；返回步骤s31；

如果当前研磨力小于标定研磨力值，则s35、控制研磨截止阀加力电机正转加力；返回步骤s31；

如果当前研磨力与标定研磨力值的差值在误差范围内，则s34、控制研磨截止阀加力电机停止转动；

步骤s23之后还有流程分置是：

步骤s40、实时计算砂纸磨损程度；

s41、是否达到更换砂纸的条件？如果是，s42、提示停机，更换砂纸；否则返回步骤s41；

停机更换砂纸完成后，步骤s43、开机、研磨盘复位；

s44、砂纸磨损度清零；返回步骤s23。

步骤s23之后再有流程分置是：

步骤s50、判断是否研磨完成？如果是，s51、提示研磨完成，否则返回步骤s23继续研磨。

是否研磨完成可根据研磨时间或更换砂纸的次数来判断。例如在一定的研磨力下，研磨时间达到了设定值，则认为对阀门的研磨完成。或者，更换砂纸的次数达到了设定阈值，则认为对阀门的研磨完成。

图6为本发明的智能化的阀门研磨机的研磨闸阀的控制流程图，研磨闸阀与研磨截止阀的控制流程基本相同，区别之处在于，

(1)检测研磨力的传感器为第二力传感器；

(2)电气部分变为截止阀研磨电机控制器和截止阀研磨电机；

(3)机械执行部分：研磨截止阀的进给机构为第一丝杠，研磨闸阀的进给机构为第二丝杠。

本发明智能化的研磨机具有自动复位功能，研磨过程中暂时停机、开机后，研磨机自动复位到停机前的工况，以利用研磨的连续性。尤其在研磨过程中，需要定时更换砂纸，必须暂时停机。图7展示了更换砂纸工序的自动复位控制流程，包括以下步骤：

步骤s1、在研磨过程中，实时监测各个丝杆的步进参数；

s2、各个丝杆的步进参数存储到存储单元；sd卡中记录了每次研磨的数据。处理器根据以往的数据提示操作者下次建议更换砂纸的时间。与此同时改变两个加力电机的加力大小，使得在精磨时加的力相对于粗磨时较小，以达到抛光的效果；改变动力电机的速度，使在粗磨的时候运行较慢，保证研磨的稳定性，而在精磨时自动加速，以提升研磨的效率。

s3、关机，准备更换砂纸；

s4、更换砂纸之后重新开机；

s5、读取存储单元的各个丝杆步进参数，驱动各加力电机；

s6、研磨盘回复到砂纸更换前的研磨位；

完成复位。

设置研磨机的参数通过hmi触摸屏与控制装置交互完成。如图8所示的设置研磨机参数的流程图，包括以下步骤：

步骤s10、在hmi发出设置参数请求；

步骤s11、hmi上显示设置界面；

步骤s12、设置各个参数，包括两个加力电机进刀量，动力电机的电机速度，砂纸损耗更换时间等等。例如，通过设置研磨闸阀加力电机和研磨截止阀加力电机可以达到精确进刀的目的。研磨闸阀加力电机和研磨截止阀加力电机可以为步进电机或是伺服电机。对于步进电机，通过控制器细分输入信号，可以控制到3200步每圈；对于伺服电机，可以实现4000步每圈。丝杠为细牙螺杆，牙距2mm，从而研磨时的进刀量可以达到2mm/4000＝0.5um。

步骤s13、确认保存；

结束。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。