程控制模块中各个模型运作方法示意图；
[0025]图6为本发明图4所示实施例所述界面模块的结构示意图；
[0026]图7为本发明图4所示实施例所述过程控制模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0028]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0030]图1示出了本发明一个实施例中气垫式淬火系统的整体结构示意图。图中，气垫式淬火系统包括了气垫加热装置100和气垫式淬火装置200，物料通过第一输送部件100 ’进入气垫加热装置100内进行加热，而后进入气垫式淬火装置200内进行淬火，最终经第二输送部件200’输送出气垫式淬火系统，气垫加热装置100前端还设置有传感部件101，传感部件101能够对物料进行感应，判定物料进行的位置；而气垫式淬火装置200包括上鼓风单元201、下鼓风单元202和识别单元203，其中，上鼓风单元201包括上回风道201a、上鼓风部件201b、上鼓风道201c和上喷射部件201d，冷空气由上回风道201a，流过上鼓风部件201b，被送入上鼓风道201c中，最终由上喷射部件201d喷射而出，形成一次上鼓风单元201内的冷空气的循环；下鼓风单元202包括下回风道202a、下鼓风部件202b、下鼓风道202c和下喷射部件202d，冷空气由下回风道202a，流过下鼓风部件202b，被送入下鼓风道202c中，最终由下喷射部件202d喷射而出，形成一次下鼓风单元202内的冷空气的循环，在这一实施方式中，上喷射部件201d和下喷射部件202d喷射出的冷空气冲击物料的上下表面，使物料悬浮在空中，从而被冷却到期望的工艺温度。识别单元203设置于气垫式淬火装置200内，能够识别气垫式淬火装置200内物料的悬浮状态和悬浮高度，检测出物料的漂浮状态。
[0031]较佳地，如图2所示，上喷射部件201d包括，上壳体201d-l、设置于上壳体201d-l内的上收纳槽201d-2、设置于上壳体201d-l前端的上测压元件201d-3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201d-4，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201d-4至上壳体201d-l内的工作位置，若上喷射部件201d的冷空气流量发生变化，上测压元件201d-3测定压力波动和压力损耗超出设定值，则将上收纳槽201d-2中的相对应压力值的上均流板201d-4调整至工作位置，并将原处于工作位置的上均流板201d-4回放至上收纳槽201d-2中，从而调整上喷射部件201d内压力的波动值和压力损耗到设定的范围内。
[0032]下喷射部件202d设置在上喷射部件201d的下面，能够与上喷射部件201d形成相对喷射的格局。此处，下喷射部件202d包括，下壳体202d-l、设置于下壳体202d-l内的下收纳槽202d-2、设置于下壳体202d-l前端的下测压元件202d-3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202d-4，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202d-4至下壳体202d-l内的工作位置，若下喷射部件202d的冷空气流量发生变化，下测压元件202d-3测定压力波动和压力损耗超出设定值，则将下收纳槽202d-2中的相对应压力值的下均流板202d-4调整至工作位置，并将原处于工作位置的下均流板202d-4回放至下收纳槽202d-2中，从而调整下喷射部件202d内压力的波动值和压力损耗到设定的范围内。
[0033]图4示出了本发明一个实施例中气垫式淬火自动控制系统的结构示意图。参见图4，气垫式淬火自动控制系统包括了能够采集通过上测压元件20 ld-3或下测压元件202d-3在内的测压元件301测定的气垫式淬火装置200内各处的压力值，以及能够采集通过测温元件302测定的气垫加热装置100内各处的温度值，并反馈至PLC控制及通讯模块500的数据采集模块(300);通过识别单元203测定物料挠度，并反馈至过程控制模块600的图像识别模块400;将获取的压力值和温度值反馈至过程控制模块600的PLC控制及通讯模块500;以及，将获取的压力值、温度值以及物料挠度反馈至界面模块700和优化预报模块800中，分别进行互动操作和获得优化的工艺参数的过程控制模块600。
[0034]具体地，界面模块700负责监视生产过程或者进行生产参数设定。操作室的界面模块700通过操作室人机交互工控机负责监视生产过程或者进行生产参数设定，操作室的优化预报模块800负责操作人员的设定和优化操作，在另一个实施方式中，还具有操作室备用工控机，用以在操作室其他工控机出现问题的时候应急使用，操作室的操作人员通过操作室远程操作台进行生产操作。电气室备用工控机是在电气室其他工控机出现问题的时候使用，电气室的优化预报模块800是电气室人员对模型参数或者程序进行调试的时候使用，电气室的界面模块700是电气人员进行人机界面编写和电气状态监控的时候使用。界面模块700可以实现过程设定、过程监测、报警和状态设定等功能。参见图6，过程设定包括:各热处理区的温度设定值，各个热处理单元的安全连锁状态设定(温度连锁设定、压力连锁设定、压力波动连锁设定等)、第一输送部件100’或第二输送部件200’的张力过程设定值、物料前进速度设定值、变喷箱的均流板设定、喷射部件的压力值设定、气垫式淬火装置200压力值设定、各热处理单元的加热器温度设定值、气体温度设定值;过程检测包括:各热处理区的温度，各个热处理单元的安全连锁状态(温度连锁、压力连锁、压力波动连锁等)、第一输送部件100’或第二输送部件200’的张力过程值、物料前进速度过程值、变喷箱孔板、喷射部件压力过程值、气垫式淬火装置200压力过程值、各热处理单元的加热器温度过程值、气体温度过程值;报警功能包括报警显示及报警记录(气垫式淬火装置200压力报警、温度报警、压力波动报警、张力报警、穿带速度报警、仪表气压报警、故障报警)；状态设定功能，包括自动化/手动切换等功能。
[0035]PLC控制及通讯模块500是为实现车间级监视层和设备层之间的通讯和控制。图像识别模块400可以采集现场物料振动信号。执行机构包括变喷箱执行机构、空气溢流阀、炉压调节阀等，可以执行现场操作动作，实现上喷射部件201d或下喷射部件202d内的上均流板201d-4或下均流板202d-4的调整，空气溢流阀的动作和气垫式淬火装置200压力等生产过程中的控制动作。安全限位是指生产过程中为了保护设备安全而设置的限位开关、报警装置是当生产过程中出现影响设备安全情况时输出报警信号的设备。
[0036]参见图5，在这一实施方式中，气垫式淬火自动控制系统还包括数据库模块，接受生产过程信息(例如:产量、产品名称、产品规格、产品工艺参数、产品数量和生产过程中的特殊情况备注信息)，企业级服务器将生产过程信息通过ODBC方式存储到数据库模块中，该数据库模块可以实现生产过程信息的修改、增加、定时更新、删除、查询、历史记录等功能。企业过程生产信息基于TCP/IP协议通过交换机发送到车间级监视层中。同时，物性参数数据单元(物料组成、对流换热系数、比热)、生产信息数据单元(物料编号、物料名称、物料性能、产量)、过程工艺参数设定值和过程值、过程控制参数单元的设定值和过程值、过程状态变量过程值、安全连锁状态、报警信息。数据库模块记录了上述变量的实时信息和历史信息，能够实现信息和数据的增加、修改、删除和查询等功能。过程控制模块600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，并发送给至优化预报模块800，优化预报模块800包括温度预报模型801、挠度预报模型802、能耗模型803和优化模型804，优化模型804开始输出优化的工艺参数，随后温度预报模型801、挠度预报模型802和能耗模型803开始预测物料的温度、挠度预测值和能耗值，然后优化模型804依据实际测量值修正优化模型804的输出工艺参数，直到优化模型804给出的优化工艺参数能够使物料的温度预报模型801和挠度预报模型802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803的能耗最小，即获得了优化的工艺参数。
[0037]具体地，温度预报模型801的工作过程为:首先，基于气垫式淬火装置200的过程控制数据和材料的物性参数，依据二维非稳态传热机理原理，预测气垫式淬火装置内物料的温度。然后气垫式淬火装置200末端的温度仪采集出炉物料的温度，获得物料表面实测值与温度预报模型801的预报值之间的差值，最后利用自动化集成算法建立气垫式淬火温度智能补偿模型，以补偿机理模型预测值与实测值之间的误差。
[0038]挠度预报模型802的工作过程为，首先，根据梁守恒方程和壁面射流理论建立物料挠度预报模型802，分别预测物料稳定状态和振动状态下物料的挠度值。其次，图像识别模块400采集物料漂浮高度图像，通过光纤传送到优化、预报和控制模型工控机的图像采集卡中，然后工控机的图像处理软件对图像进行滤波、去噪、校正、提取不同时刻下物料的漂浮高度和漂浮状态。从而获得物料漂浮高度和物料漂浮状态。求出物料挠度实测值与物料挠度预报值之间的差值，最后采用自动化神经网络算法建立物料的挠度预报模型802