一种感应预热熔涂集成装置的人机交互系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及表面强化领域，特别是涉及一种感应预热熔涂集成装置的人机交互系统。
【背景技术】
[0002]在热喷涂领域中，感应加热技术用于自熔性合金熔涂，是熔涂工艺的一大进展。众所周知，感应加热具有集肤效应，加热速率快，功率密度高，时间和加热深度易于控制，工作环境清洁等特点，因此，感应加热特别适用于自熔性合金的熔涂，在提高生产效率和涂层质量，减少工件的热损伤和变形，改善操作者的劳动环境等方面，都优于传统的火焰重熔和炉熔。对于大面积涂层和厚涂层的重熔优于激光重熔。然而，实际上，感应熔涂是一种比较复杂的工艺，对设备系统和工艺控制的要求很高。设备不合理，同样会造成工件变形、涂层剥落等问题。同时，目前，大部分的感应熔涂主要用于小型工件的表面强化，而对于大型工件的表面感应熔涂在生产实践中尚未成功，对于感应熔涂设备整体系统的研制与应用还缺少相关的报道，极大地影响了感应熔涂技术在工业领域的应用。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术的不足，提供了一种感应预热熔涂集成装置的人机交互系统，通过人机对话，以实现感应预热熔涂集成设备的智能化和自动化控制，满足基于感应预热熔涂集成装置的智能控制工艺过程要求，确保感应预热熔涂产品质量一致性和成品率，显著提高生产效率，降低运行成本。
[0004]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种感应预热熔涂集成装置的人机交互系统，其特征在于:该系统包括PLC主控单元、人机界面单元、功率设备单元、红外测温与温控单元、运动机构单元五个部分;所述的PLC主控单元由PLC主机、DA模块、AD模块、中间继电器组元、开关信号组元组成;所述的功率设备单元包括感应预热机和感应恪涂机;所述的人机界面单元为两台，同时与所述PLC主控单元通信，分别用于感应预热和感应熔涂的工艺操作;所述人机界面单元包括电阻式触摸屏、报警器、指示灯和急停按钮;所述红外测温与温控单元含有温控仪和红外测温仪;所述运动机构单元包括工件旋转机构、顶尖机构、感应预热机淬火器升降机构及平移机构、感应熔涂机淬火器升降机构及平移机构；
所述PLC主控单元的PLC主机通过DA模块及中间继电器组元实现对功率设备单元、运动机构单元的数字量向模拟量的信号转换、开关量控制，通过AD模块与红外测温与温控单元实现模拟量向数字量的信号转换;PLC主机通过控制开关信号组元实现运动机构单元的感应预热机淬火器升降机构和感应熔涂机淬火器升降机构的限位、超限位功能；
所述PLC主控单元的PLC主机通过电缆分别与人机界面单元的电阻式触摸屏、报警器、指示灯和急停按钮相连接，实现电阻式触摸屏与PLC主机的交互通信、设备的急停功能、设备运行指示和故障报警;所述感应预热机和感应熔涂机均采用感应加热机。
[0005]所述电阻式触摸屏主界面设置有初始模式、定速模式和定功模式;二级界面包括初始模式界面、定速模式界面和定功模式界面。
[0006]所述初始模式是整个感应预热熔涂集成装置运行前的准备工作，所述初始模式界面设置有:工件定位控制、线圈对中调整、工件旋转控制三个操作框，初始模式界面设有切换到定速模式、切换到定功模式和切换到主界面三个功能按钮。
[0007]所述初始模式界面通过工件定位控制框中行走速率与运行方向的设置，以及启动/停止操作，控制顶尖机构的动作来实现工件的紧固与松开;通过线圈对中调整框中的参数设置和运行操作实现对感应预热机及感应熔涂机淬火器，以满足感应预热熔涂对线圈的位置要求，通过工件旋转控制框中的行走速率、运行方向设置与启动/停止操作，以实现对工件运行动作的控制。
[0008]所述定速模式界面包括:感应预热熔涂机构行为控制、双金属预热熔涂参数显示、行走参数设置、感应加热机控制、实时显示五个操作框，定速模式界面设有切换到初始模式、切换到定功模式和切换到主界面三个功能按钮。
[0009]所述定速模式界面的感应预热熔涂机构行为控制通过操作实现单机运行和联机运行，设置有启动、停止和运行指示，双金属预热恪涂参数显示包括:预热/重恪温度显示、预热/重熔温度设定、感应加热机的直流电压显示、直流电流显示、直流能耗和感应频率显示;所述行走参数设置是指用于感应预热或感应熔涂的感应加热机淬火器升降参数和行为的设置，行走速率设置和行走方向设置。感应加热机控制设置有感应加热机的启动、停止、复位操作按钮和运行指示，以实现对感应加热机的操作控制、实时显示主要包括工件预热或重熔时间显示以及淬火器升降的往返次数显示。
[0010]所述定功模式界面设置有运行与指示、实时显示、温度设定与显示、直流参数显示、关键参数设定五个功能栏目；定功模式界面设有切换到初始模式、切换到定速模式和切换到主界面三个功能按钮;定功模式界面的运行与指示是用于对定功模式下的系统的启动、停止和复位操作以及运行指示，实时显示主要包括工件预热或重熔时间显示以及淬火器升降的往返次数显示，温度设定与显示主要是对预热/熔涂温度的设定与实时显示、直流参数显示包括感应加热机的直流电压显示、直流电流显示、直流能耗显示，关键参数设定主要是对感应加热功率调节以及感应加热机淬火器升降方向的控制。
[0011]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:本感应预热熔涂集成装置的人机交互系统，通过人机对话，以实现感应预热熔涂集成设备的智能化和自动化控制，满足基于感应预热熔涂集成装置的智能控制工艺过程要求，确保感应预热熔涂产品质量一致性和成品率，显著提高生产效率，降低运行成本。人机界面设置有初始模式、定速模式和定功模式，既实现了对初始参数的设置与初始运行的控制，又克服了传统的操作模式，通过“温度-功率”或“温度-速率”的反馈控制，实现基于设定熔涂温度的功率或速度的自动调节，以达到工件表面重熔温度的相对不变性。
【附图说明】
[0012]图1.本发明的系统框图示意图；
图2.本发明的人机交互的主界面；
图3.本发明的人机交互的初始模式界面； 图4.本发明的人机交互的定速模式界面；
图5.定速模式的PID控制程序结构流程图；
图6.本发明的人机交互的定功模式界面；
图7.定功运行模式的PID控制程序结构流程图。
【具体实施方式】
[0013]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0014]如图1，一种感应预热熔涂集成装置的人机交互系统，主要包括:PLC主控单元1、人机界面单元2、功率设备单元3、红外测温与温控单元4、运动机构单元5五个部分。所述的PLC主控单元I由PLC主机6、DA模块7、AD模块8、中间继电器组元9、开关信号组元10组成。所述的功率设备单元3包括感应预热机17和感应熔涂机18两套设备。所述的人机界面单元2为两台，同时与一台PLC主控单元I通信，分别用于感应预热和感应熔涂的工艺操作。人机界面单元2包括电阻式触摸屏11、报警器12、指示灯13和急停按钮14。红外测温与温控单元4含有温控仪15和红外测温仪16。所述的运动机构单元5包括工件旋转机构19、顶尖机构20、感应预热机淬火器升降机构21及平移机构22、感应熔涂机淬火器升降机构23及平移机构24。
[0015]PLC主控单元I的PLC主机6通过DA模块7及中间继电器9组元实现对运动机构单元
2、功率设备单元3的数字量向模拟量的信号转换、开关量控制，通过AD模块8与红外测温与温控单元4实现模拟量向数字量的信号转换。PLC主机6通过控制开关信号组元10实现运动机构单元5的感应预热机淬火器升降机构21和感应熔涂机淬火器升降机构23的限位、超限位功能。
[0016]PLC主控单元I的PLC主机6通过电缆分别与人机界面单元2的电阻式触摸屏11、报警器12、指示灯13和急停按钮14相连接，实现电阻式触摸屏11与PLC主机6的交互通信、设备的急停功能、设备运行指示和故障报警。感应预热机和感应熔涂机均采用感应加热机，任何一台感应加热机既可作感应预热机，也可作为感应熔涂机实施。
[0017]如图2，电阻式触摸屏11主界面设置有初始模式25、定速模式26和定功模式27。二级界面包括初始模式25界面、定速模式26界面和定功模式27界面。
[0018]如图3，初始模式25是整个感应预热熔涂集成装置运行前的准备工作，初始模式界面设置有:工件定位控制28、线圈对中调整29、工件旋转控制30三个操作框，初始模式界面设有切换到定速模式、切换到定功模式和切换到主界面三个功能按钮。
[0019]初始模式25界面通过电工件定位控制28框中行走速率与运行方向的设置，以及启动/停止操作，控制顶尖机构20的动作来实现工件的紧固与松开;通过线圈对中调整29框中的参数设置和运行操作实现对感应预热机淬火器平移机构22及感应熔涂机淬火器平移机构(感应线圈)24的控制，以满足感应预热熔涂对线圈的位置要求。通过工件旋转控制30框中的行走速率、运行方向设置与启动/停止操作，以实现对工件运行参数及动作的控制。
[0020]如图4，定速模式26界面设有感应预热熔涂机构行为控制31、双金属预热熔涂参数显示32、行走参数设置33、感应加热机控制34、实时显示35五个操作框，定速模式26界面设有切换到初始模式、切换到定功模式和切换到主界面三个功能按钮。“温度一功率” PID闭环控制，需固化于内部程序，在“定速模式”的界面操作中，只需设定温度值，就可以通过内部的PID闭环程序运行，达到预热或重熔温度的不变性。
[0021]感应预热熔涂机构行为控制31包括单机运行36和联机运行37两种模式，设置有启动、停止和运行指示，双金属预热熔涂参数显示32主要包括:预热/重熔温度显示、预热/重熔温度