专利名称：辊涂机涂层厚度自动调整的方法
辊涂机涂层厚度自动调整的方法技术领域
本发明属于金属表面处理设备技术领域，特别涉及金属表面涂层厚度及精度的自动调整领域。
背景技术：
辊涂机涂层控制一直是辊涂工艺上的一个难题，涂层太薄会影响产品的耐腐蚀性，过厚则浪费涂料、产品的经济性差。长期以来工艺人员一直采用手动调整涂覆辊辊缝的形式调整涂层厚度，利用自己的经验来操作辊涂机。这种手动控制方式一是不能够及时而且准确的控制漆膜的厚度，二是过于依赖于个人的方法习惯，当生产线生产品种发生变化及更换油漆种类时，或带钢张力和速度产生波动时，会对带钢的涂覆产生影响，直接影响到膜厚精度，给产品质量带来较大影响。发明内容
为了克服原有涂层控制技术中只能通过手动调整辊缝来调整涂层厚度的弊端以及避免因带钢张力和速度等因素产生波动时对带钢涂层产生的影响，本发明提供了一种辊涂机涂层自动调整的方法，可以根据输入工控机系统的设定值实现辊涂机涂层厚度的自动调整。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:辊涂机涂层厚度自动调整的方法，压力传感器和磁尺传感器安装在辊涂机上，与工控机系统、PLC系统以及电机逆变器共同组成双闭环控制系统，包括以下步骤:
a:制作出一个各种涂料与辊涂机各辊的辊缝、压力的关系数据库，并输入工控机系统形成工艺参数数据库；
b:根据产品种类和涂料性能以及工控机系统中的工艺参数数据库设定辊缝数值和辊转速；
c:安装在辊涂机上的压力传感器采集压力信号，所返回的压力信号经生产线上的电机逆变器采集后经PR0FIBUS传输到PLC系统，经PLC与设定的压力值比较后，输出信号给辊涂机的控制机构，然后通过执行机构，调整辊子间压力，从而形成压力控制闭环回路；
d:在辊涂机上安装的磁尺传感器，返回辊涂机涂覆辊的位移信号由信号接口板采集后通过ETHERNET送至工控机系统，再经PR0FIBUS传送至PLC系统，经PLC与设定的位移值比较后，输出信号给辊涂机的控制机构，然后通过执行机构，调整辊子间位移，形成位置控制闭环回路；
e:工控机系统与PLC系统之间通过PR0FIBUS进行通信，反馈信号与设定值的比较在PLC系统中完成；
f:PLC系统根据比较后的信息将机组运行状况反馈给工控机系统，同时驱动伺服器控制液压缸完成辊缝的调整，实现涂层厚度的自动调整。
在于步骤c的压力信号包括涂覆辊与带料辊之间的压力信号以及调节辊与带料辊之间的压力信号。
在于步骤c的压力控制闭环和步骤d的位置控制闭环构成双闭环控制系统，正常涂覆情况下，位置闭环和压力闭环回路之间的切换由工控机系统根据机组运行状况进行自动控制。
所述的双闭环控制系统采用PLC可编程序控制器为控制主体，工控机为监控上位机，通过使用PLC系统的PI调节器完成闭环控制。
所述的回路之间的切换基于以下两种情况:当辊涂机刚投入或是生产线工况出现波动影响涂覆时，切换到位置闭环控制；当辊涂机正常涂覆生产时切换到压力闭环控制。
本发明的有益效果是:
1.本发明利用磁尺传感器反馈的位移信号以及压力传感器反馈的压力信号，与预先设定数值进行比较后，通过PLC系统驱动伺服阀控制液压缸完成辊缝的调节，从而实现辊涂机涂层厚度的自动调整；
2.本发明通过不断优化工艺参数数据库，可以有效地保证了辊涂机涂层厚度的控制精度。
图1是流程控制框图具体实施方式
辊涂机为三辊式，其涂覆辊、带料辊和调节辊分别安装在滑道上，在辊涂机上安装压力传感器和磁尺传感器；压力传感器的反馈信号由电机逆变器采集，包括涂覆辊与带料辊之间的压力信号以及调节辊与带料辊之间的压力信号；磁尺传感器反馈的涂覆辊位移信号由生产线上的信号接口板采集。
图1所示是控制过程中的信号传递过程，钢板彩涂线辊涂机为三辊式，其涂覆辊、带料辊和调节辊分别安装在滑道上。我们的控制方法是采取压力与位置的闭环控制方式，在辊涂机上安装压力传感器，组成压力环，同时在辊架上安装磁尺，对涂覆辊的位置进行检测并将获得的信号即时反馈，组成位置环，这样系统就构成一个双闭环系统，这个闭环系统对设备调整的稳定性要求比较高，必须避免因两个变量的变化引起控制系统的震荡，以免影响控制效果。具体实施中首先在上位机上根据产品种类和涂料性能以及工控机系统中的工艺参数数据库设定辊缝数值和辊转速，以及在要求的涂层厚度下，所对应的压力和位移的数值。在辊涂机组准备涂覆时采用位置控制，根据产品种类和涂料性能以及涂层厚度确定辊涂机各辊的辊缝数值和辊转速，事先由工艺人员根据经验制作出一个各种涂料与辊涂机各辊的辊缝、压力的关系数据库，在上位机上输入辊缝值和辊速，辊涂机就对这个辊缝预设定值进行自动跟踪，磁尺将测得辊缝数值反馈给系统，系统将其与设定数值进行比较，从而对辊缝进行调整，这就构成位置控制闭环。
当辊缝实际值达到设定目标，同时生产线工况也比较稳定，此时系统将自动切换到压力控制，根据压力传感器数值变化适时调节辊缝从而达到改变辊间压力的功能，如果与预设定值有偏差，则驱动液压缸调整辊涂机的辊子位置，实现动态调整缝来改变辊间压力，以达到控制涂层厚度的目的，这即是压力控制环。
双闭环控制系统采用PLC可编程序控制器为控制主体，工控机为监控上位机，通过使用PLC系统的PI调节器完成闭环控制；其中位置闭环和压力闭环回路之间的切换由上位机系统根据机组运行状况进行控制:在辊涂机刚投入或是生产线工况出现波动影响涂覆时进行位置闭环控制，位移信号和设定值由工控机系统经PROFIBUS传送至PLC系统并在PLC系统中完成信号比较；在辊涂机正常涂覆生产时进行压力闭环控制，设定值由工控机系统经PROFIBUS传送至PLC系统并与压力反馈信号完成比较。位置控制和压力控制在不同状态下使用，系统在正常涂覆生产时一般使用压力闭环控制，在辊涂机刚投入或是生产线工况出现波动影响涂覆时则使用位置闭环控制。为确保系统在任意时间实现从位置控制到压力控制的互相平滑过渡(即无忧切换)，两个控制环互相跟踪，未活动控制环的设定值必须等于活动控制环的的实际值，使未活动控制环的输入偏差为零，并且该控制环的输出必须跟踪活动控制环的输出，这样就可以实现在任意时刻下的切换是一种无忧切换。正常涂覆情况下，位置闭环和压力闭环回路之间的切换由上位机系统根据机组运行状况自动判断产生。两个闭环控制我们都使用PI调节器，以获得需要的动态响应。我们在辊涂机控制中采用的双闭环控制系统，采用PLC可偏程序控制器为控制主体，工控机为监控上位机，通过使用PLC系统的PI调节器完成闭环控制，方案构成如下:信号采集为压力信号和位移信号，由生产线上电机逆变器采集并通过DP网络完成传送，位移信号由信号接口板采集并传送给上位系统，两者信号通过网络传输给PLC控制系统，驱动伺服阀控制液压缸完成调节控制功能。
权利要求
1.一种辊涂机涂层厚度自动调整的方法，其特征是:压力传感器和磁尺传感器安装在辊涂机上，与工控机系统、PLC系统以及电机逆变器共同组成双闭环控制系统，包括以下步骤: a:制作出一个各种涂料与辊涂机各辊的辊缝、压力的关系数据库，并输入工控机系统形成工艺参数数据库； b:根据产品种类和涂料性能以及工控机系统中的工艺参数数据库设定辊缝数值和辊转速； c:安装在辊涂机上的压力传感器采集压力信号，所返回的压力信号经生产线上的电机逆变器采集后经PROFIBUS传输到PLC系统，经PLC与设定的压力值比较后，输出信号给辊涂机的控制机构，然后通过执行机构，调整辊子间压力，从而形成压力控制闭环回路； d:在辊涂机上安装的磁尺传感器，返回辊涂机涂辊的位移信号由信号接口板采集后通过ETHERNET送至工控机系统，再经PROFIBUS传送至PLC系统，经PLC与设定的位移值比较后，输出信号给辊涂机的控制机构，然后通过执行机构，调整辊子间位移，形成位置控制闭环回路； e:工控机系统与PLC系统之间通过PROFIBUS进行通信，反馈信号与设定值的比较在PLC系统中完成； f =PLC系统根据比较后的信息将机组运行状况反馈给工控机系统，同时驱动伺服器控制液压缸完成辊缝的调整，实现涂层厚度的自动调整。
2.如权利要求1所述的一种辊涂机涂层厚度自动调整的方法，其特征在于步骤c的压力信号包括涂覆辊与粘料辊之间的压力信号以及调节辊与粘料辊之间的压力信号。
3.如权利要求1所述的一种辊涂机涂层厚度自动调整的方法，其特征在于步骤c的压力控制闭环和步骤d的位置控制闭环构成双闭环控制系统，正常涂覆情况下，位置闭环和压力闭环回路之间的切换由工控机系统根据机组运行状况进行自动控制。
4.如权利要求3所述的一种辊涂机涂层厚度自动调整的方法，其特征在于，所述的双闭环控制系统采用PLC可编程序控制器为控制主体，工控机为监控上位机，通过使用PLC系统的PI调节器完成闭环控制。
5.如权利要求3所述的一种辊涂机涂层厚度自动调整的方法，其特征在于，所述的回路之间的切换基于以下两种情况:当辊涂机刚投入或是生产线工况出现波动影响涂覆时，切换到位置闭环控制；当辊涂机正常涂覆生产时切换到压力闭环控制。
全文摘要
本发明提供了一种应用于金属表面处理设备辊涂机中涂层厚度自动调整的方法，克服了以往只能通过手动调整辊缝来调整涂层厚度的弊端，并根据输入工控机系统的设定值完成涂层厚度的自动调整。其步骤是预先向工控机系统输入工艺人员根据经验制作出的工艺参数数据库；在辊涂机上安装压力传感器和磁尺传感器并反馈压力信号及位移信号，形成双闭环控制系统；工控机系统根据机组运行状况控制位置闭环和压力闭环回路之间的切换，并将信号传送至PLC系统；反馈信号与设定值在PLC系统中完成信号比较；PLC系统根据比较后的信息将机组运行状况反馈给工控机系统，同时驱动伺服阀控制液压缸完成调节功能，从而实现涂层厚度的自动调整。
文档编号B05C11/02GK103182357SQ20111045552
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者汪为健, 王海涛 申请人:北京星和众工设备技术股份有限公司