一种气垫式淬火系统及自动控制系统的制作方法_3

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的误差值,从而建立物料的挠度预报模型802。
[0039]能耗模型803是基于平时试验数据和仪表数据拟合出来的能耗模型803,可以预报该工艺生产条件下的能耗和能耗费用等信息。优化模型804基于过程控制模块600的物料温度预报模型801的预测值、挠度预报模型802的预测值,能耗模型803,优化气垫式淬火过程的工艺参数(张力、穿带速度、加热温度等),输出一个优化的工艺参数。
[0040]在一个实施方式中,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通过ODBC方式读取和存储数据,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彼此之间通过消息发送和传输数据,车间级监视层与车间级设备层之间通过TCP/IP通讯,而图像识别模块400通过同轴电缆与过程控制模块600通讯。
[0041]在另一个实施方式中,参见图7,过程控制模块600包括过程控制单元601、抖动抑制控制器602以及安全连锁单元603,过程控制模块600能够接收界面模块700和优化预报模块800的反馈,并对所述图像识别模块400和PLC控制及通讯模块500发出指令。过程控制模块600能够保证整个自动调整过程具有良好的动态特性,保证设备在动态调整阶段的工艺变量处于安全运行区间内,并且保证系统稳定时,目标工艺参数能够准确达到工艺参数设定值。其中,过程控制单元601包括压力控制器601a、温度控制器601b、张力和速度控制器601c以及,变喷箱调节器601d;其中,压力控制器601a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201d-4或下均流板202d-4,以使得气垫式淬火装置200内的压力达到设定值。
[0042]温度控制器601b用于对温度的控制,当气垫式淬火装置200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;张力和速度控制器601c根据设定的工艺参数,调整第一输送部件100 ’或第二输送部件200’的变频器,使物料处于合理的张力和速度范围内;以及,变喷箱调节器601d用对上均流板201d-4或下均流板202d-4进行调整。
[0043]抖动抑制控制器602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(近似为稳定状态)时,抖动抑制控制器602并不工作,当物料进行小幅振动时,抖动抑制控制器602通过所述压力控制器601a和张力和速度控制器601c开始调节气垫式淬火装置200内的压力、第一输送部件100,或第二输送部件200,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,变喷箱调节器601d首先调整上均流板201d-4或下均流板202d-4,然后再通过压力控制器601a和张力和速度控制器601c开始调节气垫式淬火装置200内的压力、第一输送部件100’或第二输送部件200’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。
[0044]安全连锁单元603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201b或下鼓风部件202b(在此统称风机)转速、加热器功率、物料张力、物料速度、调节上均流板201d-4或下均流板202d-4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。
[0045]在一个实施方式中,气垫式淬火自动控制系统还包括自学习模块,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804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,优化模型804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800中,从而修正优化预报模块800的参数,使优化预报模块800在自学习的过程中,提高优化和预报的效果。
[0046]实施例1
[0047]以气垫式淬火自动控制系统物料振动较小时控制过程为例:
[0048]步骤1:测压元件301采集出风口压力、进风口压力、上喷射部件201d或下喷射部件202d压力和气垫式淬火装置200压力。测温元件302采集气垫式淬火装置200的温度、上喷射部件201d或下喷射部件202d的温度信号。测压元件301和测温元件302的信号通过Modbus协议发送给PLC控制及通讯模块500,然后图像识别模块400采集物料挠度图像发送给过程控制模块600,然后过程控制模块600将控制状态信号发送给界面模块700显示,并且将优化预报模块800状态信号发送给挠度预报模型802、能耗模型803和优化模型804。
[0049]步骤2:优化预报模块800从数据库模块中提取材料的材料类型、合金成分、模型参数和默认值。并发送给温度预报模型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,然后温度预报模型801、物料挠度预报模型802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804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。
[0050]步骤3:将最优工艺参数通过MODBUS协议输出到车间级设备层,过程控制单元601根据目标工艺数据控制输出信号(压力控制输出信号、张力控制输出信号和速度控制信号)。压力控制过程由PLC控制及通讯模块500输出控制信号给上鼓风部件201b或下鼓风部件202b的变频器,上鼓风部件201b或下鼓风部件202b的变频器以适宜的增量调节上鼓风部件201b或下鼓风部件202b的转速,以保证压力平稳并且精准的达到压力的设定值。张力和速度控制,由PLC控制及通讯模块500输出控制信号给第一输送部件100 ’或第二输送部件200’的变频器,在变频器内对电流信号进行限幅操作,从而平稳调整张力或者速度信号。
[0051]步骤4:待各个工艺变量稳定后,再重复步骤I和步骤2,修正优化预报模块800的优化工艺参数,然后在执行上述步骤3,使系统的整个热处理过程达到优化。
[0052]实施例2
[0053]以气垫式淬火自动控制系统物料振动较小时控制过程为例:
[0054]步骤1:测压元件301采集出风口压力、进风口压力、上喷射部件201d或下喷射部件202d压力和气垫式淬火装置200压力。测温元件302采集气垫式淬火装置200温度、上喷射部件201d或下喷射部件202d温度信号。测压元件301和测温元件302的信号通过Modbus协议发送给PLC控制及通讯模块500,然后图像识别模块400采集物料挠度图像发送给过程控制模块600,然后过程控制模块600将控制状态信号发送给界面模块700显示,并且将优化预报模块800状态信号发送给挠度预报模型802、能耗模型803和优化模型804。并且压力传感器测量上喷射部件201d或下喷射部件202d中的压力值,传送到优化预报模块800中,PLC控制及通讯模块500依据压力信号的数值计算出上喷射部件201d或下喷射部件202d压力损耗、上喷射部件201d或下喷射部件202d压力波动情况。
[0055]步骤2:优化预报模块800从数据库模块中提取材料的材料类型、合金成分、模型参数和默认值。并发送给温度预报模型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、物料挠度预报模型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。
[0056]步骤3:将最优工艺参数通过MODBUS协议输出到车间级设备层,过程控制单元601根据目标工艺数据控制输出信号(压力控制输出信号、张力控制输出信号和速度控制信号)。压力控制过程由PLC控制及通讯模块500输出控制信号给上鼓风部件201b或下鼓风部件202b的变频器,上鼓风部件201b或下鼓风部件202b的变频器以适宜的增量调节风机转速,以保证压力平稳并且精准的达到压力的设定值。张力和速度控制,由PLC控制及通讯模块500输出控制信号给第一输送部件100’或第二输送部件200’的变频器,在变频器内对电流信号进行限幅操作,从而平稳调整张力或者速度信号。上喷射部件201d或下喷射部件202d根据变喷箱调节器601d的控制指令,对上一个工作状态的上均流板201d-4或下均流板202d-4进行转动控制,将上一个上均流板201d-4或下均流板202d-4转动到其相对应的上收纳槽201d-2或下收纳槽202d-2内。然后根据控制指令将要打开的上均流板201d-4或下均流板202d-4从相应的上收纳槽201d-2或下收纳槽202d-2内张开,改变上喷射部件201d或下喷射部件202d内的压力损耗和流体分布情况。
[0057]步骤4:待各个工艺变量稳定后,再重复步骤I和步骤2,修正优化预报模块800的优化工艺参数,然后在执行上述步骤3,使系统的整个热处理过程达到优化。
[0058]应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的
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