一种气垫式淬火系统及自动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热处理过程自动控制技术领域，特别是涉及一种气垫式淬火系统及其自动控制系统。
【背景技术】
[0002]气垫式淬火装置具有生产过程复杂、设计难度高和自动化过程控制难度大的特点。目前气垫式淬火装置被国外几个大型公司垄断，国内尚未将气垫式淬火装置成功应用于工业现场中。气垫式淬火装置的生产过程涉及流体区域、固体区域和温度场之间的复杂耦合过程。进口气垫式淬火设备生产过程中的关键控制和预报参数经常依赖人工设定、人工干预和人工记录，影响气垫式淬火产品的质量和工艺稳定性，限制了气垫式淬火装置高效和稳定的运行，因此气垫式淬火装置的智能控制是制约气垫式淬火装置的一个关键问题。
[0003]在生产过程中，气垫式淬火装置内物料容易产生振动，振动剧烈时，会导致物料与上下喷嘴的壁面接触而被划伤，严重时甚至会导致物料断裂。并且铝合金对热处理过程中的温度精确度要求较高，使物料的振动幅值在合理的范围内是物料达到设定工艺温度的一个前提保证条件。然而物料的热处理耦合过程涉及流-固-温度三场耦合过程，因此，淬火装备对物料振动的抑制功能是气垫式淬火装置正常生产的一个重要前提和关键难点。
【发明内容】
[0004]本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
[0005]鉴于上述和/或现有气垫式淬火系统以及对所述气垫式淬火系统进行自动控制的系统中存在的问题，提出了本发明。
[0006]因此，本发明其中的一个目的是提供一种能够对物料进行气垫式淬火的系统。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案:一种气垫式淬火系统，包括气垫加热装置和气垫式淬火装置，物料通过第一输送部件进入所述气垫加热装置内加热，而后进入所述气垫式淬火装置内淬火，最终经第二输送部件输送出所述气垫式淬火系统，所述气垫加热装置前端还设置有传感部件，所述传感部件能够对所述物料进行感应;所述气垫式淬火装置包括上鼓风单元、下鼓风单元和识别单元，其中，所述上鼓风单元包括上回风道、上鼓风部件、上鼓风道和上喷射部件，冷空气由上回风道，流过上鼓风部件，被送入上鼓风道中，最终由上喷射部件喷射而出，形成一次上鼓风单元内冷空气的循环;所述下鼓风单元包括下回风道、下鼓风部件、下鼓风道和下喷射部件，冷空气由下回风道，流过下鼓风部件，被送入下鼓风道中，最终由下喷射部件喷射而出，形成一次下鼓风单元内冷空气的循环，所述上喷射部件和所述下喷射部件喷射出的冷空气冲击所述物料的上下表面，使物料悬浮在空中，从而被冷却到期望的工艺温度；以及，识别单元设置于所述气垫式淬火装置内，能够识别所述气垫式淬火装置内物料悬浮状态和悬浮高度，检测出所述物料的漂浮状
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[0008]作为本发明所述的气垫式淬火系统的一种优选方案，其中:所述上喷射部件包括，上壳体、设置于所述上壳体内的上收纳槽、设置于所述上壳体前端的上测压元件以及不同形状且开孔率不同、从而能够对冷空气气流产生影响的多个上均流板，正常工作时，根据设定的压力值，调整符合该压力值的上均流板至所述上壳体内的工作位置，若所述上喷射部件的冷空气流量发生变化，所述上测压元件测定压力波动和压力损耗超出设定值，则将所述上收纳槽中的相对应压力值的上均流板调整至工作位置，并将原处于工作位置的上均流板回放至上收纳槽中，从而调整所述上喷射部件内压力的波动值和压力损耗到设定的范围内。
[0009]作为本发明所述的气垫式淬火系统的一种优选方案，其中:所述下喷射部件包括，下壳体、设置于所述下壳体内的下收纳槽、设置于所述下壳体前端的下测压元件以及不同形状且开孔率不同、从而能够对冷空气气流产生影响的多个下均流板，正常工作时，根据设定的压力值，调整符合该压力值的下均流板至所述下壳体内的工作位置，若所述下喷射部件的冷空气流量发生变化，所述下测压元件测定压力波动和压力损耗超出设定值，则将所述下收纳槽中的相对应压力值的下均流板调整至工作位置，并将原处于工作位置的下均流板回放至下收纳槽中，从而调整所述下喷射部件内压力的波动值和压力损耗到设定的范围内。
[0010]本发明的另一个目的是提供一种气垫式淬火自动控制系统，该系统能够实现对气垫式淬火系统的自动化控制。
[0011 ]为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案:一种气垫式淬火自动控制系统，其包括，数据采集模块、图像识别模块、PLC控制及通讯模块、过程控制模块、界面模块以及优化预报模块，其中，数据采集模块采集通过上测压元件或下测压元件在内的测压元件测定的所述气垫式淬火装置内各处的压力值，以及采集通过测温元件测定的所述气垫加热装置内各处的温度值，并反馈至所述PLC控制及通讯模块；图像识别模块通过的识别单元测定物料挠度，并反馈至所述过程控制模块;PLC控制及通讯模块将获取的压力值和温度值反馈至所述过程控制模块;过程控制模块将获取的所述压力值、温度值以及物料挠度反馈至所述界面模块和优化预报模块中，分别进行互动操作和获得优化的工艺参数。
[0012]作为本发明所述的气垫式淬火自动控制系统的一种优选方案，其中:还包括数据库模块，所述过程控制模块能够从数据库模块中提取物料的类型、成分、模型参数和默认值，并发送给至所述优化预报模块，所述优化预报模块包括温度预报模型、挠度预报模型、能耗模型和优化模型，所述优化模型开始输出优化的工艺参数，随后温度预报模型、挠度预报模型和能耗模型开始预测物料的温度、挠度预测值和能耗值，然后优化模型依据实际测量值修正优化模型的输出工艺参数，直到优化模型给出的优化工艺参数能够使物料的温度预报模型和挠度预报模型的温度预报值和挠度预报值满足实际生产需求且能耗模型的能耗最小，即获得了优化的工艺参数。
[0013]作为本发明所述的气垫式淬火自动控制系统的一种优选方案，其中:所述过程控制模块包括过程控制单元、抖动抑制控制器以及安全连锁单元，所述过程控制模块能够接收所述界面模块和优化预报模块的反馈，并对所述图像识别模块和PLC控制及通讯模块发出指令。
[0014]作为本发明所述的气垫式淬火自动控制系统的一种优选方案，其中:所述过程控制单元包括压力控制器、温度控制器、张力和速度控制器以及，变喷箱调节器;其中，所述压力控制器输入变量为压力偏差和压力偏差变化率，其将压力分为高压、中压和低压三段区间，不同压力区间使用不同的上均流板或下均流板，以使得气垫式淬火装置内的压力达到设定值;所述温度控制器用于对温度的控制，当气垫式淬火装置的温度高于或者低于一定温度的时候，调节加热装置，增大或者减小加热功率，使加热气体的温度增加或者减小;所述张力和速度控制器根据设定的工艺参数，调整第一输送部件或第二输送部件的变频器，使物料处于合理的张力和速度范围内；以及，所述变喷箱调节器用于对所述上均流板或下均流板进行调整。
[0015]作为本发明所述的气垫式淬火自动控制系统的一种优选方案，其中:所述抖动抑制控制器用以调整物料的抖动，当物料的漂浮状态稳定或者振动幅度较小时，抖动抑制控制器并不工作，当物料进行小幅振动时，抖动抑制控制器通过所述压力控制器和所述张力和速度控制器开始调节气垫式淬火装置内的压力、第一输送部件或第二输送部件的张力和速度，减小物料的抖动幅值，直到物料的振动回到设定的能够接受的幅值为止;当物料的振动幅值较大时，所述变喷箱调节器首先调整上均流板或下均流板，然后再通过所述压力控制器和所述张力和速度控制器开始调节气垫式淬火装置内的压力、第一输送部件或第二输送部件的张力和速度，直到物料的振动幅值回复到设定的能够接受的程度为止。
[0016]作为本发明所述的气垫式淬火自动控制系统的一种优选方案，其中:所述安全连锁单元保护设备工作过程和设备运行过程的安全性，避免造成重大生产事故或者设备严重损坏，当上鼓风部件或下鼓风部件转速、加热器功率、物料张力、物料速度、调节上均流板或下均流板过程影响到设备的安全运行时，触发报警，限制生产过程中的一些操作，或者直接停机。
[0017]作为本发明所述的气垫式淬火自动控制系统的一种优选方案，其中:还包括自学习模块，当所述气垫式淬火自动控制系统出现小幅振动的时候，优化模型输出自适应调整的工艺过程控制参数，控制车间级设备层的执行设备执行相应的控制动作，从而使设备的运行参数满足工艺目标，所述优化模型输出优化的工艺参数后，设备检测物料的振动状态，将检测值反馈到优化预报模块中，从而修正优化预报模块的参数，使优化预报模块在自学习的过程中，提高优化和预报的效果。
[0018]本发明的有益效果:本发明提出一种气垫式淬火系统及自动控制系统，该系统充分考虑当前大数据和物联网技术，实现气垫式淬火装置生产过程的智能化，实现气垫式淬火装置的智能化和物料自动化抑振控制，保证气垫式淬火装置高效、高值的生产。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
[0020]图1为本发明一个实施例中所述气垫式淬火系统的整体结构示意图；
[0021]图2为本发明图1所示实施例中所述上喷射部件的结构示意图；
[0022]图3为本发明图1所示实施例中所述下喷射部件的结构示意图。
[0023]图4为本发明一个实施例中所述气垫式淬火自动控制系统的结构示意图；
[0024]图5为本发明图4所示实施例所述过