本發(fā)明涉及熱處理過程自動控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氣墊式淬火系統(tǒng)及其自動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氣墊式淬火裝置具有生產(chǎn)過程復(fù)雜、設(shè)計難度高和自動化過程控制難度大的特點。目前氣墊式淬火裝置被國外幾個大型公司壟斷，國內(nèi)尚未將氣墊式淬火裝置成功應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場中。氣墊式淬火裝置的生產(chǎn)過程涉及流體區(qū)域、固體區(qū)域和溫度場之間的復(fù)雜耦合過程。進口氣墊式淬火設(shè)備生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵控制和預(yù)報參數(shù)經(jīng)常依賴人工設(shè)定、人工干預(yù)和人工記錄，影響氣墊式淬火產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性，限制了氣墊式淬火裝置高效和穩(wěn)定的運行，因此氣墊式淬火裝置的智能控制是制約氣墊式淬火裝置的一個關(guān)鍵問題。

在生產(chǎn)過程中，氣墊式淬火裝置內(nèi)物料容易產(chǎn)生振動，振動劇烈時，會導(dǎo)致物料與上下噴嘴的壁面接觸而被劃傷，嚴重時甚至?xí)?dǎo)致物料斷裂。并且鋁合金對熱處理過程中的溫度精確度要求較高，使物料的振動幅值在合理的范圍內(nèi)是物料達到設(shè)定工藝溫度的一個前提保證條件。然而物料的熱處理耦合過程涉及流-固-溫度三場耦合過程，因此，淬火裝備對物料振動的抑制功能是氣墊式淬火裝置正常生產(chǎn)的一個重要前提和關(guān)鍵難點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述和/或現(xiàn)有氣墊式淬火系統(tǒng)以及對所述氣墊式淬火系統(tǒng)進行自動控制的系統(tǒng)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明其中的一個目的是提供一種能夠?qū)ξ锪线M行氣墊式淬火的系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種氣墊式淬火系統(tǒng)，包括氣墊加熱裝置和氣墊式淬火裝置，物料通過第一輸送部件進入所述氣墊加熱裝置內(nèi)加熱，而后進入所述氣墊式淬火裝置內(nèi)淬火，最終經(jīng)第二輸送部件輸 送出所述氣墊式淬火系統(tǒng)，所述氣墊加熱裝置前端還設(shè)置有傳感部件，所述傳感部件能夠?qū)λ鑫锪线M行感應(yīng)；所述氣墊式淬火裝置包括上鼓風(fēng)單元、下鼓風(fēng)單元和識別單元，其中，所述上鼓風(fēng)單元包括上回風(fēng)道、上鼓風(fēng)部件、上鼓風(fēng)道和上噴射部件，冷空氣由上回風(fēng)道，流過上鼓風(fēng)部件，被送入上鼓風(fēng)道中，最終由上噴射部件噴射而出，形成一次上鼓風(fēng)單元內(nèi)冷空氣的循環(huán)；所述下鼓風(fēng)單元包括下回風(fēng)道、下鼓風(fēng)部件、下鼓風(fēng)道和下噴射部件，冷空氣由下回風(fēng)道，流過下鼓風(fēng)部件，被送入下鼓風(fēng)道中，最終由下噴射部件噴射而出，形成一次下鼓風(fēng)單元內(nèi)冷空氣的循環(huán)，所述上噴射部件和所述下噴射部件噴射出的冷空氣沖擊所述物料的上下表面，使物料懸浮在空中，從而被冷卻到期望的工藝溫度；以及，識別單元設(shè)置于所述氣墊式淬火裝置內(nèi)，能夠識別所述氣墊式淬火裝置內(nèi)物料懸浮狀態(tài)和懸浮高度，檢測出所述物料的漂浮狀態(tài)。

作為本發(fā)明所述的氣墊式淬火系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述上噴射部件包括，上殼體、設(shè)置于所述上殼體內(nèi)的上收納槽、設(shè)置于所述上殼體前端的上測壓元件以及不同形狀且開孔率不同、從而能夠?qū)淇諝鈿饬鳟a(chǎn)生影響的多個上均流板，正常工作時，根據(jù)設(shè)定的壓力值，調(diào)整符合該壓力值的上均流板至所述上殼體內(nèi)的工作位置，若所述上噴射部件的冷空氣流量發(fā)生變化，所述上測壓元件測定壓力波動和壓力損耗超出設(shè)定值，則將所述上收納槽中的相對應(yīng)壓力值的上均流板調(diào)整至工作位置，并將原處于工作位置的上均流板回放至上收納槽中，從而調(diào)整所述上噴射部件內(nèi)壓力的波動值和壓力損耗到設(shè)定的范圍內(nèi)。

作為本發(fā)明所述的氣墊式淬火系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述下噴射部件包括，下殼體、設(shè)置于所述下殼體內(nèi)的下收納槽、設(shè)置于所述下殼體前端的下測壓元件以及不同形狀且開孔率不同、從而能夠?qū)淇諝鈿饬鳟a(chǎn)生影響的多個下均流板，正常工作時，根據(jù)設(shè)定的壓力值，調(diào)整符合該壓力值的下均流板至所述下殼體內(nèi)的工作位置，若所述下噴射部件的冷空氣流量發(fā)生變化，所述下測壓元件測定壓力波動和壓力損耗超出設(shè)定值，則將所述下收納槽中的相對應(yīng)壓力值的下均流板調(diào)整至工作位置，并將原處于工作位置的下均流板回放至下收納槽中，從而調(diào)整所述下噴射部件內(nèi)壓力的波動值和壓力損耗到設(shè)定的范圍內(nèi)。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)?現(xiàn)對氣墊式淬火系統(tǒng)的自動化控制。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)，其包括，數(shù)據(jù)采集模塊、圖像識別模塊、PLC控制及通訊模塊、過程控制模塊、界面模塊以及優(yōu)化預(yù)報模塊，其中，數(shù)據(jù)采集模塊采集通過上測壓元件或下測壓元件在內(nèi)的測壓元件測定的所述氣墊式淬火裝置內(nèi)各處的壓力值，以及采集通過測溫元件測定的所述氣墊加熱裝置內(nèi)各處的溫度值，并反饋至所述PLC控制及通訊模塊；圖像識別模塊通過的識別單元測定物料撓度，并反饋至所述過程控制模塊；PLC控制及通訊模塊將獲取的壓力值和溫度值反饋至所述過程控制模塊；過程控制模塊將獲取的所述壓力值、溫度值以及物料撓度反饋至所述界面模塊和優(yōu)化預(yù)報模塊中，分別進行互動操作和獲得優(yōu)化的工藝參數(shù)。

作為本發(fā)明所述的氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：還包括數(shù)據(jù)庫模塊，所述過程控制模塊能夠從數(shù)據(jù)庫模塊中提取物料的類型、成分、模型參數(shù)和默認值，并發(fā)送給至所述優(yōu)化預(yù)報模塊，所述優(yōu)化預(yù)報模塊包括溫度預(yù)報模型、撓度預(yù)報模型、能耗模型和優(yōu)化模型，所述優(yōu)化模型開始輸出優(yōu)化的工藝參數(shù)，隨后溫度預(yù)報模型、撓度預(yù)報模型和能耗模型開始預(yù)測物料的溫度、撓度預(yù)測值和能耗值，然后優(yōu)化模型依據(jù)實際測量值修正優(yōu)化模型的輸出工藝參數(shù)，直到優(yōu)化模型給出的優(yōu)化工藝參數(shù)能夠使物料的溫度預(yù)報模型和撓度預(yù)報模型的溫度預(yù)報值和撓度預(yù)報值滿足實際生產(chǎn)需求且能耗模型的能耗最小，即獲得了優(yōu)化的工藝參數(shù)。

作為本發(fā)明所述的氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述過程控制模塊包括過程控制單元、抖動抑制控制器以及安全連鎖單元，所述過程控制模塊能夠接收所述界面模塊和優(yōu)化預(yù)報模塊的反饋，并對所述圖像識別模塊和PLC控制及通訊模塊發(fā)出指令。

作為本發(fā)明所述的氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述過程控制單元包括壓力控制器、溫度控制器、張力和速度控制器以及，變噴箱調(diào)節(jié)器；其中，所述壓力控制器輸入變量為壓力偏差和壓力偏差變化率，其將壓力分為高壓、中壓和低壓三段區(qū)間，不同壓力區(qū)間使用不同的上均流板或下均流板，以使得氣墊式淬火裝置內(nèi)的壓力達到設(shè)定值；所述溫度控制器用于對溫度的控制，當(dāng)氣墊式淬火裝置的溫度高于或者低于一定溫度的時候，調(diào)節(jié)加 熱裝置，增大或者減小加熱功率，使加熱氣體的溫度增加或者減小；所述張力和速度控制器根據(jù)設(shè)定的工藝參數(shù)，調(diào)整第一輸送部件或第二輸送部件的變頻器，使物料處于合理的張力和速度范圍內(nèi)；以及，所述變噴箱調(diào)節(jié)器用于對所述上均流板或下均流板進行調(diào)整。

作為本發(fā)明所述的氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述抖動抑制控制器用以調(diào)整物料的抖動，當(dāng)物料的漂浮狀態(tài)穩(wěn)定或者振動幅度較小時，抖動抑制控制器并不工作，當(dāng)物料進行小幅振動時，抖動抑制控制器通過所述壓力控制器和所述張力和速度控制器開始調(diào)節(jié)氣墊式淬火裝置內(nèi)的壓力、第一輸送部件或第二輸送部件的張力和速度，減小物料的抖動幅值，直到物料的振動回到設(shè)定的能夠接受的幅值為止；當(dāng)物料的振動幅值較大時，所述變噴箱調(diào)節(jié)器首先調(diào)整上均流板或下均流板，然后再通過所述壓力控制器和所述張力和速度控制器開始調(diào)節(jié)氣墊式淬火裝置內(nèi)的壓力、第一輸送部件或第二輸送部件的張力和速度，直到物料的振動幅值回復(fù)到設(shè)定的能夠接受的程度為止。

作為本發(fā)明所述的氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述安全連鎖單元保護設(shè)備工作過程和設(shè)備運行過程的安全性，避免造成重大生產(chǎn)事故或者設(shè)備嚴重損壞，當(dāng)上鼓風(fēng)部件或下鼓風(fēng)部件轉(zhuǎn)速、加熱器功率、物料張力、物料速度、調(diào)節(jié)上均流板或下均流板過程影響到設(shè)備的安全運行時，觸發(fā)報警，限制生產(chǎn)過程中的一些操作，或者直接停機。

作為本發(fā)明所述的氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：還包括自學(xué)習(xí)模塊，當(dāng)所述氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)小幅振動的時候，優(yōu)化模型輸出自適應(yīng)調(diào)整的工藝過程控制參數(shù)，控制車間級設(shè)備層的執(zhí)行設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的控制動作，從而使設(shè)備的運行參數(shù)滿足工藝目標，所述優(yōu)化模型輸出優(yōu)化的工藝參數(shù)后，設(shè)備檢測物料的振動狀態(tài)，將檢測值反饋到優(yōu)化預(yù)報模塊中，從而修正優(yōu)化預(yù)報模塊的參數(shù)，使優(yōu)化預(yù)報模塊在自學(xué)習(xí)的過程中，提高優(yōu)化和預(yù)報的效果。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提出一種氣墊式淬火系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分考慮當(dāng)前大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)氣墊式淬火裝置生產(chǎn)過程的智能化，實現(xiàn)氣墊式淬火裝置的智能化和物料自動化抑振控制，保證氣墊式淬火裝置高效、高值的生產(chǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中：

圖1為本發(fā)明一個實施例中所述氣墊式淬火系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明圖1所示實施例中所述上噴射部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明圖1所示實施例中所述下噴射部件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明一個實施例中所述氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明圖4所示實施例所述過程控制模塊中各個模型運作方法示意圖；

圖6為本發(fā)明圖4所示實施例所述界面模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明圖4所示實施例所述過程控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。

其次，此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個實現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。

圖1示出了本發(fā)明一個實施例中氣墊式淬火系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，氣墊式淬火系統(tǒng)包括了氣墊加熱裝置100和氣墊式淬火裝置200，物料通過第一輸送部件100’進入氣墊加熱裝置100內(nèi)進行加熱，而后進入氣墊式淬火裝置200內(nèi)進行淬火，最終經(jīng)第二輸送部件200’輸送出氣墊式淬火系統(tǒng)，氣墊加熱裝置100前端還設(shè)置有傳感部件101，傳感部件101能夠?qū)ξ锪线M行感應(yīng)，判定物料進行的位置；而氣墊式淬火裝置200包括上鼓風(fēng)單元201、下鼓風(fēng)單 元202和識別單元203，其中，上鼓風(fēng)單元201包括上回風(fēng)道201a、上鼓風(fēng)部件201b、上鼓風(fēng)道201c和上噴射部件201d，冷空氣由上回風(fēng)道201a，流過上鼓風(fēng)部件201b，被送入上鼓風(fēng)道201c中，最終由上噴射部件201d噴射而出，形成一次上鼓風(fēng)單元201內(nèi)的冷空氣的循環(huán)；下鼓風(fēng)單元202包括下回風(fēng)道202a、下鼓風(fēng)部件202b、下鼓風(fēng)道202c和下噴射部件202d，冷空氣由下回風(fēng)道202a，流過下鼓風(fēng)部件202b，被送入下鼓風(fēng)道202c中，最終由下噴射部件202d噴射而出，形成一次下鼓風(fēng)單元202內(nèi)的冷空氣的循環(huán)，在這一實施方式中，上噴射部件201d和下噴射部件202d噴射出的冷空氣沖擊物料的上下表面，使物料懸浮在空中，從而被冷卻到期望的工藝溫度。識別單元203設(shè)置于氣墊式淬火裝置200內(nèi)，能夠識別氣墊式淬火裝置200內(nèi)物料的懸浮狀態(tài)和懸浮高度，檢測出物料的漂浮狀態(tài)。

較佳地，如圖2所示，上噴射部件201d包括，上殼體201d-1、設(shè)置于上殼體201d-1內(nèi)的上收納槽201d-2、設(shè)置于上殼體201d-1前端的上測壓元件201d-3以及不同形狀且開孔率不同、從而能夠?qū)淇諝鈿饬鳟a(chǎn)生影響的多個上均流板201d-4，正常工作時，根據(jù)設(shè)定的壓力值，調(diào)整符合該壓力值的上均流板201d-4至上殼體201d-1內(nèi)的工作位置，若上噴射部件201d的冷空氣流量發(fā)生變化，上測壓元件201d-3測定壓力波動和壓力損耗超出設(shè)定值，則將上收納槽201d-2中的相對應(yīng)壓力值的上均流板201d-4調(diào)整至工作位置，并將原處于工作位置的上均流板201d-4回放至上收納槽201d-2中，從而調(diào)整上噴射部件201d內(nèi)壓力的波動值和壓力損耗到設(shè)定的范圍內(nèi)。

下噴射部件202d設(shè)置在上噴射部件201d的下面，能夠與上噴射部件201d形成相對噴射的格局。此處，下噴射部件202d包括，下殼體202d-1、設(shè)置于下殼體202d-1內(nèi)的下收納槽202d-2、設(shè)置于下殼體202d-1前端的下測壓元件202d-3以及不同形狀且開孔率不同、從而能夠?qū)淇諝鈿饬鳟a(chǎn)生影響的多個下均流板202d-4，正常工作時，根據(jù)設(shè)定的壓力值，調(diào)整符合該壓力值的下均流板202d-4至下殼體202d-1內(nèi)的工作位置，若下噴射部件202d的冷空氣流量發(fā)生變化，下測壓元件202d-3測定壓力波動和壓力損耗超出設(shè)定值，則將下收納槽202d-2中的相對應(yīng)壓力值的下均流板202d-4調(diào)整至工作位置，并將原處于工作位置的下均流板202d-4回放至下收納槽202d-2中，從而調(diào)整下噴射部件202d內(nèi)壓力的波動值和壓力損耗到設(shè)定的范圍內(nèi)。

圖4示出了本發(fā)明一個實施例中氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖4，氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)包括了能夠采集通過上測壓元件201d-3或下測壓元件202d-3在內(nèi)的測壓元件301測定的氣墊式淬火裝置200內(nèi)各處的壓力值，以及能夠采集通過測溫元件302測定的氣墊加熱裝置100內(nèi)各處的溫度值，并反饋至PLC控制及通訊模塊500的數(shù)據(jù)采集模塊300；通過識別單元203測定物料撓度，并反饋至過程控制模塊600的圖像識別模塊400；將獲取的壓力值和溫度值反饋至過程控制模塊600的PLC控制及通訊模塊500；以及，將獲取的壓力值、溫度值以及物料撓度反饋至界面模塊700和優(yōu)化預(yù)報模塊800中，分別進行互動操作和獲得優(yōu)化的工藝參數(shù)的過程控制模塊600。

具體地，界面模塊700負責(zé)監(jiān)視生產(chǎn)過程或者進行生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定。操作室的界面模塊700通過操作室人機交互工控機負責(zé)監(jiān)視生產(chǎn)過程或者進行生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定，操作室的優(yōu)化預(yù)報模塊800負責(zé)操作人員的設(shè)定和優(yōu)化操作，在另一個實施方式中，還具有操作室備用工控機，用以在操作室其他工控機出現(xiàn)問題的時候應(yīng)急使用，操作室的操作人員通過操作室遠程操作臺進行生產(chǎn)操作。電氣室備用工控機是在電氣室其他工控機出現(xiàn)問題的時候使用，電氣室的優(yōu)化預(yù)報模塊800是電氣室人員對模型參數(shù)或者程序進行調(diào)試的時候使用，電氣室的界面模塊700是電氣人員進行人機界面編寫和電氣狀態(tài)監(jiān)控的時候使用。界面模塊700可以實現(xiàn)過程設(shè)定、過程監(jiān)測、報警和狀態(tài)設(shè)定等功能。參見圖6，過程設(shè)定包括：各熱處理區(qū)的溫度設(shè)定值，各個熱處理單元的安全連鎖狀態(tài)設(shè)定(溫度連鎖設(shè)定、壓力連鎖設(shè)定、壓力波動連鎖設(shè)定等)、第一輸送部件100’或第二輸送部件200’的張力過程設(shè)定值、物料前進速度設(shè)定值、變噴箱的均流板設(shè)定、噴射部件的壓力值設(shè)定、氣墊式淬火裝置200壓力值設(shè)定、各熱處理單元的加熱器溫度設(shè)定值、氣體溫度設(shè)定值；過程檢測包括：各熱處理區(qū)的溫度，各個熱處理單元的安全連鎖狀態(tài)(溫度連鎖、壓力連鎖、壓力波動連鎖等)、第一輸送部件100’或第二輸送部件200’的張力過程值、物料前進速度過程值、變噴箱孔板、噴射部件壓力過程值、氣墊式淬火裝置200壓力過程值、各熱處理單元的加熱器溫度過程值、氣體溫度過程值；報警功能包括報警顯示及報警記錄(氣墊式淬火裝置200壓力報警、溫度報警、壓力波動報警、張力報警、穿帶速度報警、儀表氣壓報警、故障報警)；狀態(tài)設(shè)定功能，包括自動化/手動切換等功能。

PLC控制及通訊模塊500是為實現(xiàn)車間級監(jiān)視層和設(shè)備層之間的通訊和控制。圖像識別模塊400可以采集現(xiàn)場物料振動信號。執(zhí)行機構(gòu)包括變噴箱執(zhí)行機構(gòu)、空氣溢流閥、爐壓調(diào)節(jié)閥等，可以執(zhí)行現(xiàn)場操作動作，實現(xiàn)上噴射部件201d或下噴射部件202d內(nèi)的上均流板201d-4或下均流板202d-4的調(diào)整，空氣溢流閥的動作和氣墊式淬火裝置200壓力等生產(chǎn)過程中的控制動作。安全限位是指生產(chǎn)過程中為了保護設(shè)備安全而設(shè)置的限位開關(guān)、報警裝置是當(dāng)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)影響設(shè)備安全情況時輸出報警信號的設(shè)備。

參見圖5，在這一實施方式中，氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫模塊，接受生產(chǎn)過程信息(例如：產(chǎn)量、產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)品工藝參數(shù)、產(chǎn)品數(shù)量和生產(chǎn)過程中的特殊情況備注信息)，企業(yè)級服務(wù)器將生產(chǎn)過程信息通過ODBC方式存儲到數(shù)據(jù)庫模塊中，該數(shù)據(jù)庫模塊可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程信息的修改、增加、定時更新、刪除、查詢、歷史記錄等功能。企業(yè)過程生產(chǎn)信息基于TCP/IP協(xié)議通過交換機發(fā)送到車間級監(jiān)視層中。同時，物性參數(shù)數(shù)據(jù)單元(物料組成、對流換熱系數(shù)、比熱)、生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)單元(物料編號、物料名稱、物料性能、產(chǎn)量)、過程工藝參數(shù)設(shè)定值和過程值、過程控制參數(shù)單元的設(shè)定值和過程值、過程狀態(tài)變量過程值、安全連鎖狀態(tài)、報警信息。數(shù)據(jù)庫模塊記錄了上述變量的實時信息和歷史信息，能夠?qū)崿F(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的增加、修改、刪除和查詢等功能。過程控制模塊600能夠從數(shù)據(jù)庫模塊中提取物料的類型、成分、模型參數(shù)和默認值，并發(fā)送給至優(yōu)化預(yù)報模塊800，優(yōu)化預(yù)報模塊800包括溫度預(yù)報模型801、撓度預(yù)報模型802、能耗模型803和優(yōu)化模型804，優(yōu)化模型804開始輸出優(yōu)化的工藝參數(shù)，隨后溫度預(yù)報模型801、撓度預(yù)報模型802和能耗模型803開始預(yù)測物料的溫度、撓度預(yù)測值和能耗值，然后優(yōu)化模型804依據(jù)實際測量值修正優(yōu)化模型804的輸出工藝參數(shù)，直到優(yōu)化模型804給出的優(yōu)化工藝參數(shù)能夠使物料的溫度預(yù)報模型801和撓度預(yù)報模型802的溫度預(yù)報值和撓度預(yù)報值滿足實際生產(chǎn)需求且能耗模型803的能耗最小，即獲得了優(yōu)化的工藝參數(shù)。

具體地，溫度預(yù)報模型801的工作過程為：首先，基于氣墊式淬火裝置200的過程控制數(shù)據(jù)和材料的物性參數(shù)，依據(jù)二維非穩(wěn)態(tài)傳熱機理原理，預(yù)測氣墊式淬火裝置內(nèi)物料的溫度。然后氣墊式淬火裝置200末端的溫度儀采集出爐物料的溫度，獲得物料表面實測值與溫度預(yù)報模型801的預(yù)報值之間的差值，最 后利用自動化集成算法建立氣墊式淬火溫度智能補償模型，以補償機理模型預(yù)測值與實測值之間的誤差。

撓度預(yù)報模型802的工作過程為，首先，根據(jù)梁守恒方程和壁面射流理論建立物料撓度預(yù)報模型802，分別預(yù)測物料穩(wěn)定狀態(tài)和振動狀態(tài)下物料的撓度值。其次，圖像識別模塊400采集物料漂浮高度圖像，通過光纖傳送到優(yōu)化、預(yù)報和控制模型工控機的圖像采集卡中，然后工控機的圖像處理軟件對圖像進行濾波、去噪、校正、提取不同時刻下物料的漂浮高度和漂浮狀態(tài)。從而獲得物料漂浮高度和物料漂浮狀態(tài)。求出物料撓度實測值與物料撓度預(yù)報值之間的差值，最后采用自動化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立物料的撓度預(yù)報模型802的誤差值，從而建立物料的撓度預(yù)報模型802。

能耗模型803是基于平時試驗數(shù)據(jù)和儀表數(shù)據(jù)擬合出來的能耗模型803，可以預(yù)報該工藝生產(chǎn)條件下的能耗和能耗費用等信息。優(yōu)化模型804基于過程控制模塊600的物料溫度預(yù)報模型801的預(yù)測值、撓度預(yù)報模型802的預(yù)測值，能耗模型803，優(yōu)化氣墊式淬火過程的工藝參數(shù)(張力、穿帶速度、加熱溫度等)，輸出一個優(yōu)化的工藝參數(shù)。

在一個實施方式中，溫度預(yù)報模型801、撓度預(yù)報模型802、能耗模型803和優(yōu)化模型804通過ODBC方式讀取和存儲數(shù)據(jù)，溫度預(yù)報模型801、撓度預(yù)報模型802、能耗模型803和優(yōu)化模型804彼此之間通過消息發(fā)送和傳輸數(shù)據(jù)，車間級監(jiān)視層與車間級設(shè)備層之間通過TCP/IP通訊，而圖像識別模塊400通過同軸電纜與過程控制模塊600通訊。

在另一個實施方式中，參見圖7，過程控制模塊600包括過程控制單元601、抖動抑制控制器602以及安全連鎖單元603，過程控制模塊600能夠接收界面模塊700和優(yōu)化預(yù)報模塊800的反饋，并對所述圖像識別模塊400和PLC控制及通訊模塊500發(fā)出指令。過程控制模塊600能夠保證整個自動調(diào)整過程具有良好的動態(tài)特性，保證設(shè)備在動態(tài)調(diào)整階段的工藝變量處于安全運行區(qū)間內(nèi)，并且保證系統(tǒng)穩(wěn)定時，目標工藝參數(shù)能夠準確達到工藝參數(shù)設(shè)定值。其中，過程控制單元601包括壓力控制器601a、溫度控制器601b、張力和速度控制器601c以及，變噴箱調(diào)節(jié)器601d；其中，壓力控制器601a輸入變量為壓力偏差和壓力偏差變化率，其將壓力分為高壓、中壓和低壓三段區(qū)間，不同壓力區(qū)間使用不同的上均流板201d-4或下均流板202d-4，以使得氣墊式淬火裝置200內(nèi) 的壓力達到設(shè)定值。

溫度控制器601b用于對溫度的控制，當(dāng)氣墊式淬火裝置200的溫度高于或者低于一定溫度的時候，調(diào)節(jié)加熱裝置，增大或者減小加熱功率，使加熱氣體的溫度增加或者減小；張力和速度控制器601c根據(jù)設(shè)定的工藝參數(shù)，調(diào)整第一輸送部件100’或第二輸送部件200’的變頻器，使物料處于合理的張力和速度范圍內(nèi)；以及，變噴箱調(diào)節(jié)器601d用對上均流板201d-4或下均流板202d-4進行調(diào)整。

抖動抑制控制器602用以調(diào)整物料的抖動，當(dāng)物料的漂浮狀態(tài)穩(wěn)定或者振動幅度較小(近似為穩(wěn)定狀態(tài))時，抖動抑制控制器602并不工作，當(dāng)物料進行小幅振動時，抖動抑制控制器602通過所述壓力控制器601a和張力和速度控制器601c開始調(diào)節(jié)氣墊式淬火裝置200內(nèi)的壓力、第一輸送部件100’或第二輸送部件200’的張力和速度，減小物料的抖動幅值，直到物料的振動回到設(shè)定的能夠接受的幅值為止；當(dāng)物料的振動幅值較大時，變噴箱調(diào)節(jié)器601d首先調(diào)整上均流板201d-4或下均流板202d-4，然后再通過壓力控制器601a和張力和速度控制器601c開始調(diào)節(jié)氣墊式淬火裝置200內(nèi)的壓力、第一輸送部件100’或第二輸送部件200’的張力和速度，直到物料的振動幅值回復(fù)到設(shè)定的能夠接受的程度為止。

安全連鎖單元603保護設(shè)備工作過程和設(shè)備運行過程的安全性，避免造成重大生產(chǎn)事故或者設(shè)備嚴重損壞，當(dāng)上鼓風(fēng)部件201b或下鼓風(fēng)部件202b(在此統(tǒng)稱風(fēng)機)轉(zhuǎn)速、加熱器功率、物料張力、物料速度、調(diào)節(jié)上均流板201d-4或下均流板202d-4過程影響到設(shè)備的安全運行時，觸發(fā)報警，限制生產(chǎn)過程中的一些操作，或者直接停機。

在一個實施方式中，氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)還包括自學(xué)習(xí)模塊，當(dāng)所述氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)小幅振動的時候，優(yōu)化模型804輸出自適應(yīng)調(diào)整的工藝過程控制參數(shù)，控制車間級設(shè)備層的執(zhí)行設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的控制動作，從而使設(shè)備的運行參數(shù)滿足工藝目標，優(yōu)化模型804輸出優(yōu)化的工藝參數(shù)后，設(shè)備檢測物料的振動狀態(tài)，將檢測值反饋到優(yōu)化預(yù)報模塊800中，從而修正優(yōu)化預(yù)報模塊800的參數(shù)，使優(yōu)化預(yù)報模塊800在自學(xué)習(xí)的過程中，提高優(yōu)化和預(yù)報的效果。

實施例1

以氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)物料振動較小時控制過程為例：

步驟1：測壓元件301采集出風(fēng)口壓力、進風(fēng)口壓力、上噴射部件201d或下噴射部件202d壓力和氣墊式淬火裝置200壓力。測溫元件302采集氣墊式淬火裝置200的溫度、上噴射部件201d或下噴射部件202d的溫度信號。測壓元件301和測溫元件302的信號通過Modbus協(xié)議發(fā)送給PLC控制及通訊模塊500，然后圖像識別模塊400采集物料撓度圖像發(fā)送給過程控制模塊600，然后過程控制模塊600將控制狀態(tài)信號發(fā)送給界面模塊700顯示，并且將優(yōu)化預(yù)報模塊800狀態(tài)信號發(fā)送給撓度預(yù)報模型802、能耗模型803和優(yōu)化模型804。

步驟2：優(yōu)化預(yù)報模塊800從數(shù)據(jù)庫模塊中提取材料的材料類型、合金成分、模型參數(shù)和默認值。并發(fā)送給溫度預(yù)報模型801、撓度預(yù)報模型802、能耗模型803和優(yōu)化模型804。優(yōu)化模型804開始輸出優(yōu)化的工藝參數(shù)，然后溫度預(yù)報模型801、物料撓度預(yù)報模型802和能耗模型開始預(yù)測物料的溫度、撓度預(yù)測值和能耗值，然后優(yōu)化模型804依據(jù)實際測量值修正優(yōu)化模型的輸出工藝參數(shù)，直到優(yōu)化模型804給出的優(yōu)化工藝參數(shù)能夠使物料的溫度預(yù)報模型801和撓度預(yù)報模型802的溫度預(yù)報值和撓度預(yù)報值滿足實際生產(chǎn)需求且能耗模型803的能耗最小，即獲得了優(yōu)化的工藝參數(shù)。

步驟3：將最優(yōu)工藝參數(shù)通過MODBUS協(xié)議輸出到車間級設(shè)備層，過程控制單元601根據(jù)目標工藝數(shù)據(jù)控制輸出信號(壓力控制輸出信號、張力控制輸出信號和速度控制信號)。壓力控制過程由PLC控制及通訊模塊500輸出控制信號給上鼓風(fēng)部件201b或下鼓風(fēng)部件202b的變頻器，上鼓風(fēng)部件201b或下鼓風(fēng)部件202b的變頻器以適宜的增量調(diào)節(jié)上鼓風(fēng)部件201b或下鼓風(fēng)部件202b的轉(zhuǎn)速，以保證壓力平穩(wěn)并且精準的達到壓力的設(shè)定值。張力和速度控制，由PLC控制及通訊模塊500輸出控制信號給第一輸送部件100’或第二輸送部件200’的變頻器，在變頻器內(nèi)對電流信號進行限幅操作，從而平穩(wěn)調(diào)整張力或者速度信號。

步驟4：待各個工藝變量穩(wěn)定后，再重復(fù)步驟1和步驟2，修正優(yōu)化預(yù)報模塊800的優(yōu)化工藝參數(shù)，然后在執(zhí)行上述步驟3，使系統(tǒng)的整個熱處理過程達到優(yōu)化。

實施例2

以氣墊式淬火自動控制系統(tǒng)物料振動較小時控制過程為例：

步驟1：測壓元件301采集出風(fēng)口壓力、進風(fēng)口壓力、上噴射部件201d或下噴射部件202d壓力和氣墊式淬火裝置200壓力。測溫元件302采集氣墊式淬火裝置200溫度、上噴射部件201d或下噴射部件202d溫度信號。測壓元件301和測溫元件302的信號通過Modbus協(xié)議發(fā)送給PLC控制及通訊模塊500，然后圖像識別模塊400采集物料撓度圖像發(fā)送給過程控制模塊600，然后過程控制模塊600將控制狀態(tài)信號發(fā)送給界面模塊700顯示，并且將優(yōu)化預(yù)報模塊800狀態(tài)信號發(fā)送給撓度預(yù)報模型802、能耗模型803和優(yōu)化模型804。并且壓力傳感器測量上噴射部件201d或下噴射部件202d中的壓力值，傳送到優(yōu)化預(yù)報模塊800中，PLC控制及通訊模塊500依據(jù)壓力信號的數(shù)值計算出上噴射部件201d或下噴射部件202d壓力損耗、上噴射部件201d或下噴射部件202d壓力波動情況。

步驟2：優(yōu)化預(yù)報模塊800從數(shù)據(jù)庫模塊中提取材料的材料類型、合金成分、模型參數(shù)和默認值。并發(fā)送給溫度預(yù)報模型801、撓度預(yù)報模型802、能耗模型803和優(yōu)化模型804。優(yōu)化模型804開始輸出優(yōu)化的工藝參數(shù)，隨后溫度預(yù)報模型801、物料撓度預(yù)報模型802和能耗模型803開始預(yù)測物料的溫度、撓度預(yù)測值和能耗值，然后優(yōu)化模型804依據(jù)實際測量值修正優(yōu)化模型804的輸出工藝參數(shù)，直到優(yōu)化模型804給出的優(yōu)化工藝參數(shù)能夠使物料的溫度預(yù)報模型801和撓度預(yù)報模型802的溫度預(yù)報值和撓度預(yù)報值滿足實際生產(chǎn)需求且能耗模型803的能耗最小，即獲得了優(yōu)化的工藝參數(shù)。

步驟3：將最優(yōu)工藝參數(shù)通過MODBUS協(xié)議輸出到車間級設(shè)備層，過程控制單元601根據(jù)目標工藝數(shù)據(jù)控制輸出信號(壓力控制輸出信號、張力控制輸出信號和速度控制信號)。壓力控制過程由PLC控制及通訊模塊500輸出控制信號給上鼓風(fēng)部件201b或下鼓風(fēng)部件202b的變頻器，上鼓風(fēng)部件201b或下鼓風(fēng)部件202b的變頻器以適宜的增量調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，以保證壓力平穩(wěn)并且精準的達到壓力的設(shè)定值。張力和速度控制，由PLC控制及通訊模塊500輸出控制信號給第一輸送部件100’或第二輸送部件200’的變頻器，在變頻器內(nèi)對電流信號進行限幅操作，從而平穩(wěn)調(diào)整張力或者速度信號。上噴射部件201d或下噴射部件202d根據(jù)變噴箱調(diào)節(jié)器601d的控制指令，對上一個工作狀態(tài)的上均流板201d-4或下均流板202d-4進行轉(zhuǎn)動控制，將上一個上均流板201d-4或下均流板202d-4轉(zhuǎn)動到其相對應(yīng)的上收納槽201d-2或下收納槽202d-2內(nèi)。 然后根據(jù)控制指令將要打開的上均流板201d-4或下均流板202d-4從相應(yīng)的上收納槽201d-2或下收納槽202d-2內(nèi)張開，改變上噴射部件201d或下噴射部件202d內(nèi)的壓力損耗和流體分布情況。

步驟4：待各個工藝變量穩(wěn)定后，再重復(fù)步驟1和步驟2，修正優(yōu)化預(yù)報模塊800的優(yōu)化工藝參數(shù)，然后在執(zhí)行上述步驟3，使系統(tǒng)的整個熱處理過程達到優(yōu)化。

應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。