一种气垫式淬火系统及自动控制系统

摘要

本发明公开了一种气垫式淬火系统及自动控制系统，其中，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。本发明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。

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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。

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。

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态。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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：

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；

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；

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。

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；

图5为本发明图4所示实施例所述过程控制模块中各个模型运作方法示意 图；

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；

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

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。

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。

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。

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。

较佳地，如图2所示，上喷射部件201d包括，上壳体201d-1、设置于上 壳体201d-1内的上收纳槽201d-2、设置于上壳体201d-1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-1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。

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-1、设置于 下壳体202d-1内的下收纳槽202d-2、设置于下壳体202d-1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-1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。

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201d-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。

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。

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。

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。

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。

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的误差值， 从而建立物料的挠度预报模型802。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

实施例1

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：

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。

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。

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。

步骤4：待各个工艺变量稳定后，再重复步骤1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。

实施例2

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：

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。

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。

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。

步骤4：待各个工艺变量稳定后，再重复步骤1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。

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权利要求范围当中。