CN205056299U - 一种多喷枪静电粉末喷涂控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多喷枪静电粉末喷涂控制***，包括人机界面、通信触发控制器和最多可达40个的静电喷涂控制器；所述人机界面采用WebOP-2070T实现，与通信触发控制器之间采用以太网通信；所述通信触发控制器与静电喷涂控制器采用RS485主从网络通信，该通信触发控制器的输出触发信号与静电喷涂控制器的输入触发信号采用一对一的I/O线连接；所述静电喷涂控制器与喷枪和粉桶连接，实现多喷枪的静电喷涂。本实用新型支持多喷枪以满足大型工件要求，每支喷枪的工作参数可以单独配置，每支喷枪的工作时序可以单独配置，满足不同形状工件要求，节约喷粉并能实现均匀喷粉。

Description

一种多喷枪静电粉末喷涂控制***

技术领域

本实用新型涉及喷涂设备的技术领域，尤其是指一种多喷枪静电粉末喷涂控制***。

背景技术

静电粉末喷涂是利用高压静电把粉末均匀地吸附在工件表面，吸附在工件表面的粉末经过高温烘烤固化后形成涂层，是目前家电产品的金属外壳的主要喷涂方法。静电粉末喷涂控制***实现对静电喷涂过程的雾化气压、流化气压、静电电压和静电电流的实时控制和保护。由于喷涂工件的形状和面积的不同，往往需要多喷枪构成喷枪阵列才能实现一次喷涂运动即可完成喷涂，适合喷涂流水线作业。现有的多喷枪喷涂***只能实现所有喷枪同时启停，不能控制单喷***别启停，即不能形成不同的喷涂图案，往往需要按照最大边缘进行喷涂，造成粉末的浪费，而且容易导致喷粉不均匀。此外，一般的喷枪控制中，只能对电参数(静电电压和静电电流)进行自动控制，而对气压参数(雾化气压和流化气压)缺少自动控制。本发明通过网络技术实现每支喷枪工作参数独立配置，通过直接I/O控制技术实现高速启停时序独立控制，适应不同喷涂图案的均匀喷粉。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构合理可靠、易操作、节约喷粉并能使均匀喷粉的多喷枪静电粉末喷涂控制***，可配置每支喷枪的电参数和气压工作参数以及工作启停时间，从而组成不同形状的喷粉图像，以适应不同类型和形状的工件喷涂。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种多喷枪静电粉末喷涂控制***，包括有人机界面、通信触发控制器和最多可达40个的静电喷涂控制器；其中，所述人机界面采用WebOP-2070T实现，与通信触发控制器之间采用以太网通信；所述通信触发控制器与静电喷涂控制器采用RS485主从网络通信，该通信触发控制器的输出触发信号与静电喷涂控制器的输入触发信号采用一对一的I/O线连接；所述静电喷涂控制器与喷枪和粉桶连接，实现多喷枪的静电喷涂。

所述通信触发控制器包括有电源电路、MCU电路、以太网接口电路、RS485通信电路、触发输入电路和触发分发电路，其中，所述电源电路采用开关电源把交流220V变为直流24V和5V输出，5V直流通过SPX1117变为3.3V，24V给触发输入电路的输入光耦提供电源，还给人机界面WebOP-2070T提供电源，5V给RS485通信电路和触发分发电路提供电源，3.3V给MCU电路和以太网接口电路供电，MCU电路采用的MCU单片机为STM32F407V，其EEPROM采用25LC640，MCU电路通过其RMII接口与以太网接口电路连接，MCU电路通过其USART1接口与RS485通信电路连接，MCU电路通过其I/O接口与触发输入电路和触发分发电路连接；以太网接口电路采用DP83848I以太网物理层芯片，RS485通信电路采用SP485接口芯片，触发输入电路把外部运动控制PLC的开关输出信号通过光耦变换为MCU电路可以接受的3.3V电压CMOS逻辑电平信号，MCU电路再按照每个静电喷涂控制器的时序要求通过40根I/O线给触发分发电路变为静电喷涂控制器的触发信号，触发分发电路把MCU电路输出I/O信号通过5片驱动芯片74HCT244驱动光电耦合器的光电二极管得到晶体管开关信号输出，光电耦合器选TLP627，采用74HCT244能够提高MCU电路的驱动能力，并可降低MCU电路的功耗。

所述静电喷涂控制器包括有电源电路、RS485通信电路、触发控制电路、电气控制电路、气压控制模块和MCU电路，其中，所述电源电路把220V交流输入变为24V、5V和3.3V直流输出，由开关电源模块把交流220V变为直流24V和5V，5V经过LDO芯片SPX1117得到3.3V，直流24V给电气控制电路、气压控制模块的电磁阀和触发控制电路的光耦工作，3.3V给MCU电路工作，其它电路采用5V供电；RS485通信电路实现静电喷涂控制器与通信触发控制器通信，由芯片SP485及其***电路实现，MCU电路中的单片机通过USART1连接芯片SP485，MCU电路选用STM32F205VC单片机，其EEPROM选用25LC640；触发控制电路把外部触发经过其内部的输入光耦进行电平转换变为MCU触发输入信号，MCU电路根据其工作状态分别输出电气触发信号和气压触发信号，并分别与MCU触发输入信号进行逻辑与操作生成电压输出开关信号和气压输出开关信号；电气控制电路根据MCU电路的电压或者电流工作模式，分别控制其输出的电压和电流，电压模式采用开环前馈控制，采用MCU电路的DAC输出进行输出电压设定；电流模式采用闭环反馈控制，通过MCU电路的ADC实时测量反馈电流并与电流模式的设定值比较，从而调节输出的静电电压，达到恒电流输出的目的，电压的输出范围6～21V之间，电流输出范围10～100uA之间；电压输出开关信号能够即时开启和关闭电气控制电路的输出电压或者输出电流；气压控制模块把外部的高气压变为喷涂所需的流化气压和雾化气压；气压输出开关信号通过控制连接输入气源气压的开关阀能够即时开启和关闭输出的气压；MCU电路通过气压传感器和ADC测量输出气压值，气压传感器采用MPS20N1000D，测量范围为0～0.7MPa，气压调节采用调节阀实现调节。

所述人机界面由参数设置子界面、参数测量值子界面、上一个翻页按钮、下一个翻页按钮和状态报警显示子界面组成。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、支持多喷枪以满足大型工件要求，每支喷枪的工作参数可以单独配置，每支喷枪的工作时序可以单独配置，满足不同形状工件要求，节约喷粉并能实现均匀喷粉；

2、可以同时实现电气参数控制和气压参数控制，降低了对气压压力稳定的要求，并能实现大型工件的变气压控制；

3、采用WebOP人机界面可以实现对每个静电喷涂控制器的监控，还可以与外部其它网络(以太网或者RS485网络)连接，组成更大的喷涂监控网络和实现管控一体化。

附图说明

图1为静电粉末喷涂控制***结构框图。

图2为静电喷涂控制器结构图。

图3为通信触发控制器结构图。

图4为喷枪工作时序图。

图5为人机界面的监控界面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实施例所述的多喷枪静电粉末喷涂控制***，包括有人机界面M101、通信触发控制器M102和最多可达40个的静电喷涂控制器M103。人机界面M101采用研华公司的WebOP-2070T触摸人机界面通过组态编程实现，人机界面M101与通信触发控制器M102采用以太网通信。上电时，人机界面M101通过以太网从通信触发控制器M102的EEPROM中读取各静电喷涂控制器中的工作参数，并在人机界面M101中显示，修改后的参数也保存在通信触发控制器M102中。通信触发控制器M102与静电喷涂控制器M103采用RS485主从网络通信，上电后，通信触发控制器M102把其EEPROM中的每个静电喷涂控制器的工作参数发给静电喷涂控制器M103。静电喷涂控制器M103按照接收的参数配置工作过程，并保存在其EEPROM中；若未进行RS485通信来实现工作参数设定，则直接从其EEPROM中读取工作参数来配置工作过程。通信触发控制器M102输出的触发信号与静电喷涂控制器M103的输入触发信号采用一对一的I/O线连接，避免采用通信方式触发可能产生的延时，I/O线连接方式可以实现每个静电喷涂控制器严格按照各自的触发时序工作。静电喷涂控制器与各自的喷枪和粉桶连接，静电喷涂过程中，静电喷涂控制器M103按照设定的雾化气压和流化气压给粉桶M105，使粉桶输出雾化的粉末给喷枪M104；静电喷涂控制器M103还通过其电气输出电路按照设定的静电工作模式输出静电工作电压或者静电工作电流给喷枪M104。喷枪M104通过其内部的高压生成电路产生高压电晕放电电场，当粉末经过该电场后附着电子形成带电微粒，带电粉末在静电作用下被牢牢吸附到带正电的工件表面，完成静电喷涂过程。

如图2所示，静电喷涂控制器包括有电源电路M200、RS485通信电路M201、触发控制电路M202、电气控制电路M203、气压控制模块M204和MCU电路M205。电源电路M200把220V交流输入变为24V、5V和3.3V直流输出，由开关电源模块把交流220V变为直流24V和5V，5V经过LDO芯片SPX1117得到3.3V。直流24V给电气控制电路M203、气压控制模块M204的电磁阀和触发电路的光耦工作，3.3V给MCU电路工作，其它电路采用5V供电。RS485通信电路M201实现静电喷涂控制器与通信触发控制器通信，由芯片SP485及其***电路实现，MCU电路中的单片机通过USART1连接SP485。MCU电路M205选用STM32F205VC单片机，其EEPROM选用25LC640。触发控制电路M202把外部触发(运动控制PLC输出的触发信号)经过其内部的输入光耦进行电平转换变为MCU触发输入信号，MCU电路根据其工作状态(非故障、正常工作时)分别输出电气触发信号和气压触发信号，并分别与MCU触发输入信号进行逻辑与操作生成电压输出开关信号和气压输出开关信号，采用逻辑与操作可以提高触发控制电路的安全性。电气控制电路M203根据MCU电路的电压或者电流工作模式，分别控制其输出的电压和电流，电压模式采用开环前馈控制，采用MCU电路的DAC输出进行输出电压设定；电流模式采用闭环反馈控制，通过MCU电路的ADC实时测量反馈电流并与电流模式的设定值比较，从而调节输出的静电电压，达到恒电流输出的目的，电压的输出范围6～21V之间，电流输出范围10～100uA之间。电压输出开关信号可以即时开启和关闭电气控制电路M203的输出电压或者输出电流。气压控制模块M204把外部的高气压变为喷涂所需的流化气压和雾化气压；气压输出开关信号通过控制连接输入气源气压的开关阀可以即时的开启和关闭输出的气压；MCU电路通过气压传感器和ADC测量输出气压值，气压传感器采用MPS20N1000D，测量范围为0～0.7MPa；气压调节采用调节阀实现调节。

如图3所示，通信触发控制器包括有电源电路M300、MCU电路M301、以太网接口电路M302、RS485通信电路M303、触发输入电路M304和触发分发电路M305。电源电路M300采用开关电源把交流220V变为直流24V和5V输出，5V直流通过SPX1117变为3.3V。24V给触发输入电路M304的输入光耦提供电源，此外，24V还给人机界面WebOP-2070T提供电源；5V给RS485通信电路M303和触发分发电路M305提供电源；3.3V给MCU电路M301和以太网接口电路M302供电。MCU电路M301采用的MCU单片机为STM32F407V，其EEPROM采用25LC640。MCU电路通过其RMII接口与以太网接口电路M302连接，通过其USART1接口与RS485通信电路M303连接，通过其I/O接口与触发输入电路M304和触发分发电路M305连接。以太网接口电路M302采用DP83848I以太网物理层芯片，RS485通信电路M303采用SP485接口芯片。触发输入电路M304把外部运动控制PLC的开关输出信号通过光耦变换为MCU电路可以接受的3.3V电压CMOS逻辑电平信号，MCU电路再按照每个静电喷涂控制器的时序要求通过40根I/O线给触发分发电路M305变为静电喷涂控制器的触发信号。触发分发电路M305把MCU电路输出I/O信号通过5片驱动芯片74HCT244驱动光电耦合器的光电二极管得到晶体管开关信号输出，光电耦合器选TLP627，采用74HCT244提高了MCU电路的驱动能力，同时也降低了MCU电路的功耗。通信触发控制器所接收的外部触发信号来自喷涂机器臂控制器(一般为PLC)，通过该触发信号可以实现喷涂过程与运动控制***(包括工件运动)的同步。

通信触发控制器根据触发时序图生成喷涂图案，如图4所示，外部PLC触发信号的持续时间为[t1，t7]，在此时间段内完成所有静电喷涂控制器的触发，每个静电喷涂控制器则根据各自的触发时间段进行各自的触发，喷枪1(对应静电喷涂控制器1)的触发时间段为[t1，t7]，与外部PLC的触发信号时间段相同；喷枪2的触发时间段为[t2，t5]，在t1之后一段时间触发，在t7之前一段时间停止；喷枪3的触发时间则分成两段，分别为[t1，t3]和[t4，t6]组成，在t3至t4之间停止。由于每个喷枪的喷涂时间可以单独控制，这样可以根据喷涂工件形状和工艺特点进行配置，可以生成复杂的喷涂图案，达到节约喷粉和均匀喷涂的目的。

如图5所示，人机界面由参数设置子界面M501、参数测量值子界面M502、上一个翻页按钮M503、下一个翻页按钮M504和状态报警显示子界面M505组成。通过翻页按钮M503和M504可以实现上一个和下一个的静电喷涂控制器的参数设置和测量值显示子画面浏览，状态和报警显示M505通过文字的方式显示当前的工作状态和参数超限，参数超限是指测量值超过设定值±5％以外。参数设置子界面M501中，可以配置静电喷涂控制器的工作模式(包括电压输出和电流输出模式)，设定工作电压、工作电流、雾化气压和流化气压，操作方式是先选中需要修改的参数框，按“修改”按钮，则参数开始闪烁，通过“增加”和“减少”按钮调节参数值，确定修改结束后，按“保存”按钮，不按“保存”按钮则修改无效，无按键操作10秒钟后停止闪烁。输入的参数会经过参数审核，审核不通过(如设置参数越界)则修改参数无效，同时在状态和报警显示M505区域进行提示。参数测量值显示区域M502显示静电喷涂控制器的工作状态和工作参数，触发状态为未触发为绿色，触发时为红色。参数设置子界面M501和参数测量值子界面M502同时翻页，方便用户进行设定值和测量值的浏览和对比。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种多喷枪静电粉末喷涂控制***，其特征在于：包括有人机界面、通信触发控制器和最多达40个的静电喷涂控制器；其中，所述人机界面采用WebOP-2070T实现，与通信触发控制器之间采用以太网通信；所述通信触发控制器与静电喷涂控制器采用RS485主从网络通信，该通信触发控制器的输出触发信号与静电喷涂控制器的输入触发信号采用一对一的I/O线连接；所述静电喷涂控制器与喷枪和粉桶连接，实现多喷枪的静电喷涂。

2.根据权利要求1所述的一种多喷枪静电粉末喷涂控制***，其特征在于：所述通信触发控制器包括有电源电路、MCU电路、以太网接口电路、RS485通信电路、触发输入电路和触发分发电路，其中，所述电源电路采用开关电源把交流220V变为直流24V和5V输出，5V直流通过SPX1117变为3.3V，24V给触发输入电路的输入光耦提供电源，还给人机界面WebOP-2070T提供电源，5V给RS485通信电路和触发分发电路提供电源，3.3V给MCU电路和以太网接口电路供电，MCU电路采用的MCU单片机为STM32F407V，其EEPROM采用25LC640，MCU电路通过其RMII接口与以太网接口电路连接，MCU电路通过其USART1接口与RS485通信电路连接，MCU电路通过其I/O接口与触发输入电路和触发分发电路连接；以太网接口电路采用DP83848I以太网物理层芯片，RS485通信电路采用SP485接口芯片，触发输入电路把外部运动控制PLC的开关输出信号通过光耦变换为MCU电路可以接受的3.3V电压CMOS逻辑电平信号，MCU电路再按照每个静电喷涂控制器的时序要求通过40根I/O线给触发分发电路变为静电喷涂控制器的触发信号，触发分发电路把MCU电路输出I/O信号通过5片驱动芯片74HCT244驱动光电耦合器的光电二极管得到晶体管开关信号输出，光电耦合器选TLP627，采用74HCT244能够提高MCU电路的驱动能力，并可降低MCU电路的功耗。

3.根据权利要求1所述的一种多喷枪静电粉末喷涂控制***，其特征在于：所述静电喷涂控制器包括有电源电路、RS485通信电路、触发控制电路、电气控制电路、气压控制模块和MCU电路，其中，所述电源电路把220V交流输入变为24V、5V和3.3V直流输出，由开关电源模块把交流220V变为直流24V和5V，5V经过LDO芯片SPX1117得到3.3V，直流24V给电气控制电路、气压控制模块的电磁阀和触发控制电路的光耦工作，3.3V给MCU电路工作，其它电路采用5V供电；RS485通信电路实现静电喷涂控制器与通信触发控制器通信，由芯片SP485及其***电路实现，MCU电路中的单片机通过USART1连接芯片SP485，MCU电路选用STM32F205VC单片机，其EEPROM选用25LC640；触发控制电路把外部触发经过其内部的输入光耦进行电平转换变为MCU触发输入信号，MCU电路根据其工作状态分别输出电气触发信号和气压触发信号，并分别与MCU触发输入信号进行逻辑与操作生成电压输出开关信号和气压输出开关信号；电气控制电路根据MCU电路的电压或者电流工作模式，分别控制其输出的电压和电流，电压模式采用开环前馈控制，采用MCU电路的DAC输出进行输出电压设定；电流模式采用闭环反馈控制，通过MCU电路的ADC实时测量反馈电流并与电流模式的设定值比较，从而调节输出的静电电压，达到恒电流输出的目的，电压的输出范围6～21V之间，电流输出范围10～100uA之间；电压输出开关信号能够即时开启和关闭电气控制电路的输出电压或者输出电流；气压控制模块把外部的高气压变为喷涂所需的流化气压和雾化气压；气压输出开关信号通过控制连接输入气源气压的开关阀能够即时开启和关闭输出的气压；MCU电路通过气压传感器和ADC测量输出气压值，气压传感器采用MPS20N1000D，测量范围为0～0.7MPa，气压调节采用调节阀实现调节。

4.根据权利要求1所述的一种多喷枪静电粉末喷涂控制***，其特征在于：所述人机界面由参数设置子界面、参数测量值子界面、上一个翻页按钮、下一个翻页按钮和状态报警显示子界面组成。