基于紅外測溫裝置及觸摸屏對溫鍛沖壓的控制

周 鋒，陳 暉，徐 麗

（揚力集團股份有限公司 壓力機研究所，江蘇 揚州 225000）

在鍛造過程中，鍛件溫度過高會對產品成型精度有較大的影響，鍛件的溫度過低直接影響到壓力機及模具的安全，會造成模具破碎，甚至模鍛壓力機過載，直接導致設備損壞。所以在鍛造作業時，溫度的把控非常重要。

以往常常通過有一定經驗的老鍛工師傅觀察鍛件顏色來預判工件溫度。目前用手持式測溫儀進行測溫，但這種工作模式直接影響工作效率，及對溫度控制仍然為人工操作。

本設計通過引進遠紅外測溫儀，對溫度進行測量，經過PLC與數字顯示模塊處理相關數據，將不符合觸摸屏中的所要求溫度的工件剔除，壓力機不予自動沖壓。符合溫度要求的工件，壓力機自動沖壓，完成工件成形。

1 設計方案

1.1 數據接收與處理流程

圖1 框架圖

如圖1所示，在觸摸屏上給出所需溫度的輸入窗口，通過觸摸屏與PLC通訊，將相關數據寫進PLC，將PLC作為上位機，數字儀表下位機，將通過遠紅外測溫儀得到的相關溫度模擬量通過模數轉換模塊，存入到PLC中進行處理，得出該次測量的相關數據是否符合設置要求，并控制壓力的進行沖壓或停止沖壓并報錯。

1.2 配置表

以IMPAC測溫儀、三菱PLC、三菱觸摸屏、SWP數字儀表為例，配置如表1所示。

表1 配置表

1.3 通訊協議

觸摸屏與PLC通訊如圖2所示。

圖2 通訊協議

1.4 模數轉換模塊接線示意圖（圖3）

1.5 IMPAC遠紅外測溫儀

紅外測溫儀是用于測量金屬，陶瓷或者石墨的數字化非接觸式測溫儀。被測物體測量點上紅外線輻射會通過鏡頭在一個檢波器上描述出來并轉換成電子信號。這個信號會在測溫儀中被數字線性化并轉換成標準的模擬和數字輸出信號。

圖3 接線示意圖

根據測溫儀采集的數據對數據通過PLC處理，在模區對工件進行溫度檢測，對不符合要求的，進行進一步的甩料控制，并報警提示，對爐溫進行排查。

1.6 測溫儀與二次儀表的接口圖（圖4）

2 設計原理

2.1 工作流程

基本工作流程如圖5所示。

2.2 工藝步驟

圖5 系統基本的工作流程圖

（1）若溫控開關被關閉，則壓力機動作不受溫度影響。在試用模具，測試鍛打工件溫度時使用。

（2）對測溫裝置進行數據采集。

（3）對采集的數據轉化處理后，進行相關動作。①將所需要的溫度值輸入至溫度控制的目標溫度對話框內。②溫度控制開關如果激活，則對目標值與當前值進行比較。③當前出爐溫度低于目標溫度時，PLC輸出信號，驅動甩料機構。當前溫度高于目標溫度時，PLC輸出信號，驅動推料機構，料經滑道進入模具。④進入模具的工件，如果當前溫度低于目標溫度，PLC輸出信號，頂出機構動作頂料，甩料機構將工件推入廢料收集盒。⑤若溫度達到要求，則機床顯示溫度綠燈亮起，可以沖壓。沖壓結束后，頂料機構動作，推料機構，將鍛打好的工件推入料框內，一次工作流程完畢。

3 程序編寫與畫面設計

3.1 根據工藝流程定義地址表（表2）

3.2 程序編寫

（1）對模數轉換模塊初始化：1通道、2通道模式為0電壓輸入；

（2）采集平均數為3次；

（3）將1通道數據寄存在D120中，處理后存入D310，將2通道數據寄存在D130中，處理后存入D330；

（4）將采集處理后的溫度數值與規定值進行比較，得出結論；

表2 地址表

（5）將處理結果進行輸出；

（6）觸摸屏畫面編寫（圖6）。

4 結束語

這種直觀的簡單的操作模式，無需考慮出爐溫度及工件模具溫度，經過溫度控制設置，自動篩選工件，對產品的質量與模具的壽命及設備的壽命都有很大的幫助。

推料及甩料裝置直接減輕了工人的工作強度，提高了生產效率。

[1] 三菱自動化.FX3S·FX3G·FX3GC·FX3U·FX3UC系列用戶手冊[模擬量控制篇][M].JY997D19601，2014.

圖6 觸摸屏畫面

[2]LumaSense Technologies.IMPAC IGA40使用手冊[M].2010.