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陶瓷喷釉控制系统及其设计研究

作者：田丽欣

来源：《现代商贸工业》2019年第33期

摘要：陶瓷喷釉是瓷器生产中的一个非常重要的工艺过程，喷釉对釉料喷涂的均匀性要

求极其严格，其直接影响着瓷器产品质量的好坏。以欧姆龙CP1H系列PLC为瓷器喷釉控制

系统的核心控制器，控制喷釉机喷枪升降轴和承坯台旋转轴伺服电机的运动从而实现对两轴的

动作精确控制，达到釉料均匀喷涂，以欧姆龙NB7W-TW00B触摸屏作为系统HMI，实现友好

的人机交互。该控制系统可用于圆形瓷器产品生产线的釉料喷涂工艺中，实现喷釉自动化，可

大幅度提高瓷器产品的生产效率和生产质量。

关键词：陶瓷；喷釉；PLC；控制系统

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki2019.33.108

引言1

在陶瓷的生产过程中，施釉是极其重要的一个环节，喷釉法施釉的特点是釉层厚度比较均

匀，易于控制，有利于实现机械化和自动化。这种方法适用于大型、薄壁以及形状复杂的坯

体，特别是对于薄壁小件易碎的生坯更为合适。传统手工喷釉工人作业环境恶劣，劳动强度

大，喷釉质量波动大，且容易造成釉浆的损失等。为解决人工喷釉弊端，自动喷釉系统成为发

展趋势。自动喷釉系统不仅可以解决坯体输送、坯体精确定位和坯体施釉三大难题，而且可以

提高系统的通用性，具有较高的推广价值。利用机器人喷釉可以提高釉面品质，从而满足高品

质成品的要求。本文设计了陶瓷喷釉自动控制系统，采用可编程控制器PLC作为核心控制单

元，通过PLC控制承坯台的转动和实现对喷枪的运动控制，从而实现对喷釉生产线陶瓷器件

的自动喷涂，喷釉质量高，且可用于批量化成产，工作系统具有很高的可靠性和稳定性。

控制系统2硬件设计

该陶瓷喷釉控制系统用于瓷器生产线中，将瓷器输送线上的半成品取下，放到瓷器承载台

上，由陶瓷喷釉机根据工艺要求自动喷釉，可以实现多层和多色喷釉等，喷涂效果均匀。喷釉

完成后瓷器由承坯台卸下。根据工艺流程控制要求，陶瓷喷釉控制系统硬件主要由可编程控制

器PLC、触摸屏、伺服电机、伺服驱动器、电磁阀和接近开关等组成。PLC软硬件抗干扰能力

强，耐受工作温度和工作湿度高，具有高可靠性，能够满足自动陶瓷喷釉系统工作环境恶劣的

要求。其中PLC选用欧姆龙的CP1H-XA40DT-D，触摸屏采用欧姆龙的NB7W-TW00B，伺服

电机型号为R88M-KE10030H，功率为0.1kW，额定转速为3000r/min，满足喷釉机喷枪和承坯

台的运动需求。

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本设计采用可编程序控制器PLC作为陶瓷喷釉系统的控制核心。采用触摸屏作为人机交

互界面，输入工作模式选择、工作参数以及操作指令等给下位机PLC，并显示相关运行参数和

数据等。由PLC根据不同待加工陶瓷器件的要求发出一定频率和数量的脉冲信号给伺服电机

驱动器控制喷枪的行程和运动速度，同时在PLC的控制下承坯台以一定的脉冲数和脉冲频率

旋转运动，通过喷枪和承坯台的联合运动从而实现釉料的均匀喷涂。采用位置检测传感器限定

喷枪的最大运动行程，并设定喷枪升降轴原点参数。本系统具有自动控制和手动控制两种控制

方式，可以实现陶瓷自动喷釉和手动操作，陶瓷喷釉控制系统硬件结构图如图1所示。

喷釉控制系统3软件设计

PLC作为喷釉控制系统的核心，主要实现手动控制和自动控制。手动控制方式可实现对承

坯台和喷枪等各个轴的单独控制，可用于系统调试期间检测各个设备是否能够正常运行、设备

检修以及进行运动工作参数的设置等，主要包括喷枪上升、喷枪下降、承坯台旋转+、承坯台

旋转-和喷枪开关等操作功能。自动控制主要实现对生产线陶瓷半成品的自动喷釉功能。在陶

瓷喷釉控制程序设计前，需要对系统的基础参数进行设置，以使系统达到最高的工作效率，完

成对陶瓷喷釉程序的精确控制。

系统的3.1基础参数配置

鉴于欧姆龙CP1H-XA40DT-D型PLC的脉冲输出接口为集电极开路型，其最大频率输出

为200KHz，选用16位编码器的分辨率为216PPR（PulsePer