一种基于plc的icp等离子体发生系统控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于等离子加工机床技术领域，涉及一种基于PLC的ICP等离子体发生系统控制方法。
【背景技术】
[0002]玻璃镜面在进行过磨削等一系列机械加工后，其表面会产生亚表面损伤和微裂纹，无法满足在特定情况下对玻璃镜面的使用要求。ICP等离子体机床对玻璃镜面进行进一步加工可以保证在不改变面型精度的条件下去除亚表面损伤和微裂纹，使得玻璃镜面达到更好的加工效果以及满足其特定的使用条件。
[0003]等离子体加工需要将等离子体反应气体通入等离子体反应炬中，然后利用射频电源在矩管中产生电感耦合，而后形成等离子体火焰对工件进行加工，由于等离子体反应炬在工作过程中其温度可以达到上千摄氏度，因此需要利用冷却机输送冷却水进入等离子体反应炬中进行冷却；另外，等离子加工需要在等离子体反应炬中通入一定流量的氧气、氩气和四氟化碳充当反应气体，利用质量流量计来控制每种气体的流量。
[0004]为了防止机床腔体压力变化对加工过程造成影响以及加工尾气产生的危害，首先需要对机床腔体进行密封；在密封基础上，利用压力反馈和可调排量排气泵进行机床腔内压力调节，使其稳定，避免影响工件加工，另外还可以防止污染气体泄漏到大气中，对大气造成污染，甚至对操作人员的健康造成损害。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于PLC的ICP等离子体发生系统控制方法，利用PLC的逻辑控制，然后通过操作员在操作面板上的三个按钮来对整个系统进行分阶段控制，使得包括射频电源、冷却机、排气泵、质量流量计等各个辅助部件能够根据机床加工需要与否来运行或者停止，保证等离子体加工机床的正常运行。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种基于PLC的ICP等离子体发生系统控制方法，包括如下步骤:
步骤一:为控制器PLC以及操作面板上电，将需要加工的工件放置在移动平台上，关闭机床密封门，打开气瓶的阀门开关；
步骤二:操作员通过在操作面板上按下调试按钮，设定PLC进入调试阶段，此时PLC接通质量流量计、射频电源、冷却机以及可调排量排气泵的电源；冷却机将冷却水通过水管通入等离子体反应炬中，形成冷却水回路，为后续加工起到冷却矩管的作用；操作员通过质量流量计调节反应气体所需的流量大小，反应气体将通过气管经由机床外壳和机床密封腔体后流入等离子体反应炬；机床腔体内部的压力传感器将测得的压力信号以模拟电压的形式传递给模拟量输入输出模块，PLC读取模拟量输入输出模块中接收到的腔内压力信号，然后通过内部PID算法，再次通过模拟量输入输出模块控制可调排量排气泵来调节排量，进而维持腔内压力稳定；操作员手动调节射频电源使之达到等离子体发生装置所需的功率大小，然后进行点火，当等离子体反应炬产生稳定的等离子体火焰后，调试结束；
步骤三:操作员按下操作面板上的加工按钮，设定PLC进入加工阶段，此时机床的移动平台开始运动，加工开始；
步骤四:工件完成加工后，移动平台停止运动，操作员在操作面板上按下清理按钮，设定PLC进入清理阶段，然后关闭气瓶阀门开关；PLC打开大排量排气泵、电磁开关阀，使得机床腔体与大气连通，将机床腔体内剩余反应气体抽排出来集中处理，与此同时，PLC关闭质量流量计、射频电源；
步骤五:清理过程结束，PLC关闭冷却机、大排量排气泵，关闭电磁开关阀。
[0007]本发明的优势在于:
(1)操作面板简洁，方便操作人员进行操作；
(2)利用PLC进行上电掉电控制，有效提高机床工作效率，并且有效防止因为操作人员失误而造成的误操作；
(3)利用电磁开关阀满足机床腔体在加工阶段的密封性要求和清理阶段与大气连通的要求；
(4)有效防止反应气体对大气污染和对操作人员的伤害。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的基于PLC的ICP等离子体发生系统控制原理图，图中:1-气瓶、2-质量流量计、3-射频电源、4-机床外壳、5-机床密封腔体、6-操作面板、7-PLC、8-模拟量输入输出模块、9-压力传感器、10-冷却机、11-可调排量排气泵、12-大排量排气泵、13-电磁开关阀、14-移动平台、15-工件、16-等离子体反应炬。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明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，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0010]如图1所示，本发明的基于PLC的ICP等离子体发生系统控制方法，具体实施步骤如下:
步骤一:为主要控制器PLC 7以及操作面板6上电，将需要加工的工件15放置在移动平台14上，关闭机床密封门；打开气瓶I的阀门开关；
步骤二:操作员通过在操作面板6上按下调试按钮，设定PLC 7进入调试阶段，此时PLC 7会接通质量流量计2、射频电源3、冷却机10以及可调排量排气泵11的电源；冷却机10将冷却水通过水管通入等离子体反应炬16中，形成冷却水回路，为后续加工起到冷却矩管的作用；操作员通过质量流量计2调节反应气体所需的流量大小，反应气体将通过气管经由机床外壳4和机床密封腔体5后流入等离子体反应炬16 ;机床腔体内部的压力传感器9将测得的压力信号以模拟电压的形式传递给模拟量输入输出模块8，PLC 7读取模拟量输入输出模块8中接收到的腔内压力信号，然后通过内部PID算法，再次通过模拟量输入输出模块8控制可调排量排气泵11来调节排量，进而维持腔内压力稳定；操作员手动调节射频电源3使之达到等离子体发生装置所需的功率大小，然后进行点火，当等离子体反应炬16产生稳定的等离子体火焰后，调试结束；
步骤三:操作员按下操作面板6上的加工按钮，设定PLC 7进入加工阶段，此时机床的移动平台14开始运动，加工开始；
步骤四:工件15完成加工后，移动平台15停止运动，操作员在操作面板6上按下清理按钮，设定PLC 7进入清理阶段，然后关闭气瓶I阀门开关；PLC 7将打开大排量排气泵12、电磁开关阀13，使得机床腔体与大气连通，将机床腔体内剩余反应气体抽排出来集中处理，与此同时，PLC 7将关闭质量流量计2、射频电源3 ；
步骤五:根据机床腔体容积大小和排气泵的排量，计算出大致所需排气时间为15min，在操作员按下清理按钮后，PLC 7内部定时器启动，设定时间为15min，在15min后，清理过程结束，PLC 7关闭冷却机10、大排量排气泵12，关闭电磁开关阀13。
【主权项】
1.一种基于PLC的ICP等离子体发生系统控制方法，其特征在于所述方法步骤如下: 步骤一:为控制器PLC以及操作面板上电，将需要加工的工件放置在移动平台上，关闭机床密封门，打开气瓶的阀门开关； 步骤二:操作员通过在操作面板上按下调试按钮，设定PLC进入调试阶段，此时PLC接通质量流量计、射频电源、冷却机以及可调排量排气泵的电源；冷却机将冷却水通过水管通入等离子体反应炬中，形成冷却水回路，为后续加工起到冷却矩管的作用；操作员通过质量流量计调节反应气体所需的流量大小，反应气体将通过气管经由机床外壳和机床密封腔体后流入等离子体反应炬；机床腔体内部的压力传感器将测得的压力信号以模拟电压的形式传递给模拟量输入输出模块，PLC读取模拟量输入输出模块中接收到的腔内压力信号，然后通过内部PID算法，再次通过模拟量输入输出模块控制可调排量排气泵来调节排量，进而维持腔内压力稳定；操作员手动调节射频电源使之达到等离子体发生装置所需的功率大小，然后进行点火，当等离子体反应炬产生稳定的等离子体火焰后，调试结束； 步骤三:操作员按下操作面板上的加工按钮，设定PLC进入加工阶段，此时机床的移动平台开始运动，加工开始； 步骤四:工件完成加工后，移动平台停止运动，操作员在操作面板上按下清理按钮，设定PLC进入清理阶段，然后关闭气瓶阀门开关；PLC打开大排量排气泵、电磁开关阀，使得机床腔体与大气连通，将机床腔体内剩余反应气体抽排出来集中处理，与此同时，PLC关闭质量流量计、射频电源； 步骤五:清理过程结束，PLC关闭冷却机、大排量排气泵，关闭电磁开关阀。2.根据权利要求1所述的基于PLC的ICP等离子体发生系统控制方法，其特征在于所述清理阶段的抽排时间设定为15min。3.根据权利要求1所述的基于PLC的ICP等离子体发生系统控制方法，其特征在于利用电磁开关阀满足机床腔体在加工阶段的密封性要求和清理阶段与大气连通的要求。
【专利摘要】一种基于PLC的ICP等离子体发生系统控制方法，属于等离子加工机床技术领域。本发明利用PLC的逻辑控制，然后通过操作员在操作面板上的三个按钮来对整个系统进行分阶段控制，使得包括射频电源、冷却机、排气泵、质量流量计等各个辅助部件能够根据机床加工需要与否来运行或者停止，保证等离子体加工机床的正常运行。本发明操作面板简洁，方便操作人员进行操作；利用PLC进行上电掉电控制，有效提高机床工作效率，并且有效防止因为操作人员失误而造成的误操作。
【IPC分类】G05B19/05
【公开号】CN104898540
【申请号】CN201510159778
【发明人】王波, 赖志锋, 苏星, 王骏, 王石磊
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月7日