CN111338283A - 一种挤压生产线在线联合冷却控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种挤压生产线在线联合冷却控制系统及方法，包括PLC控制系统、冷却罩、风冷系统、水冷系统、温度传感器和位移传感器，风冷系统和水冷系统间隔布置在冷却罩上；PLC控制系统电连接有HMI人机界面，风冷系统、水冷系统、温度传感器、位移传感器和动力装置均与PLC控制系统电信号连接。在冷却罩上同时设有喷嘴和风嘴，通过PLC控制系统根据型材产品技术所要求的变形量来选择风冷或水冷，实现型材在线冷却水冷和风冷相互之间能够自由切换。并且相应的风量和水量自适应匹配，促进型材冷却工艺的多样性发展，提高了挤压生产线的生产效率以及型材产品的性能质量，大幅减低了人工和生产成本。

Description

一种挤压生产线在线联合冷却控制系统及方法

技术领域

本发明属于冶金设备铝挤压机后部精整的自动化技术领域，具体涉及一种挤压生产线在线联合冷却控制系统及方法。

背景技术

在铝型材挤压生产线连续生产过程中，对挤压型材进行在线冷却是提高型材性能的至关重要的环节，挤压生产线在线冷却的控制不仅关系到所挤压型材的质量，而且对后续的工序影响重大。

目前，挤压生产线在线冷却的控制主要有两种，一种是只能使用单独的风冷或者水冷却型材，其装置中风量或水量的控制基本都是通过操作人员手动调整风阀或水阀以及其他机械装置来实现，这种操作比较繁琐，所冷却型材产品也比较单一，而且准确性和稳定性不高。另外一种挤压型材在线冷却中整个的冷却部分的风量或者水量是统一固定的值，基本靠人工经验给定，这种操作无法根据型材区域化差异化来冷却控制，也无法实现在在线淬火中根据型材和温度变化时时地做出相应的调整来保证冷却效果，其自适应能力和自动化程度相对较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，克服现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的另一个目的在于提供一种挤压生产线在线联合冷却控制方法，实现型材在线冷却水冷和风冷相互之间能够自由切换，根据型材类型以及温度参数值变化来进行各冷却区域风量或水量值自适应匹配，并实时动态闭环调节风量或水量的适应值，保证挤压生产线型材在线冷却系统的准确性和稳定性，大幅提高挤压生产线在线冷却控制的智能化水平。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，包括PLC控制系统、冷却罩、风冷系统、水冷系统、温度传感器和位移传感器，所述风冷系统和水冷系统间隔布置在冷却罩上，所述冷却罩包括上冷却罩和下冷却罩，所述上冷却罩和下冷却罩之间为待冷却型材，所述上冷却罩连接有用于驱动上冷却罩运动的动力装置，所述位移传感器用于实时检测上冷却罩的行程，所述温度传感器设于挤压机型材出口处；

所述PLC控制系统电连接有HMI人机界面，所述风冷系统、水冷系统、温度传感器、位移传感器和动力装置均与PLC控制系统电信号连接。

所述PLC控制系统包括PLC控制器、数字量输出模块、模拟量输出模块和模拟量输入模块，所述数字量输出模块、模拟量输出模块和模拟量输入模块均与PLC控制器电信号连接；

所述HMI人机界面储存有冷却模型和工艺数据库，所述冷却模型包括待冷却型材的合金元素种类与冷却方式的对应关系以及型材的宽度、厚度、高度与上冷却罩距离型材的冷却位置的对应关系，所述工艺数据库包括型材的厚度、型材出料速度、型材淬火后温度、型材的物理性能以及水、空气的比热容、密度、温升，所述HMI人机界面与PLC控制器通过TCP/IP通讯进行数据交互。

所述风冷系统包括多个变频风机和多个风冷区且两者一一对应，每个风冷区包括上风嘴、左风嘴、右风嘴和下风嘴，所述上风嘴、左风嘴和右风嘴均设于上冷却罩上，所述下风嘴设于下冷却罩上，所述上风嘴、左风嘴、右风嘴和下风嘴分别通过管线与变频风机的出风口并列连通，每根管线上均设有智能定位比例风阀和风速传感器，所述变频风机、智能定位比例风阀和风速传感器均与PLC控制系统电信号连接；

所述水冷系统包括上喷嘴、左喷嘴、右喷嘴和下喷嘴，所述上喷嘴设于两个风冷区的上风嘴之间，所述左喷嘴设于两个风冷区的左风嘴之间，所述右喷嘴设于两个风冷区的右风嘴之间，所述下喷嘴设于两个风冷区的下风嘴之间。

所述水冷系统包括多个变频水泵和多个水冷区且两者一一对应，每个水冷区包括上喷嘴、左喷嘴、右喷嘴和下喷嘴，所述上喷嘴、左喷嘴和右喷嘴均设于上冷却罩上，所述下喷嘴设于下冷却罩上，所述上喷嘴、左喷嘴、右喷嘴和下喷嘴分别通过管线与变频水泵的出水口并列连通，每根管线上均设有智能定位比例水阀和压力传感器，所述变频水泵、智能定位比例水阀和压力传感器均与PLC控制系统电信号连接；

所述风冷系统包括上风嘴、左风嘴、右风嘴和下风嘴，所述上风嘴设于两个水冷区的上喷嘴之间，所述左风嘴设于两个水冷区的左喷嘴之间，所述右风嘴设于两个水冷区的右喷嘴之间，所述下风嘴设于两个水冷区的下喷嘴之间。

所述上风嘴、左风嘴、右风嘴和下风嘴均错开布置。

所述上喷嘴、左喷嘴、右喷嘴和下喷嘴均错开布置。

一种挤压生产线在线联合冷却控制方法，采用挤压生产线在线联合冷却控制系统，包括以下步骤：

步骤1）在HMI人机界面上上输入待冷却型材的合金元素种类，PLC控制系统筛选出该型材合适的冷却方式是水冷方式还是风冷方式，并根据型材的宽度、厚度和高度得出上冷却罩距离型材的冷却位置；

步骤2）PLC控制系统控制上冷却罩下降，并实时监测上冷却罩的位置直到下降到该型材的冷却位置停止；

步骤3）PLC控制系统实时监测并记录挤压机出口处型材的温度值并根据HMI人机界面存储的工艺数据库中的参数运算出各风冷区冷却所需风量值Q_风或各水冷区冷却所需水量值Q_水，之后PLC控制系统根据所需风量值或所需水量值对变频风机或变频水泵电机的转速进行调整，实现对型材的冷却。

当PLC控制系统筛选出该型材合适的冷却方式为风冷方式，并运算出各风冷区冷却所需风量值Q_风后，在冷却过程中，PLC控制系统根据各风冷区冷却所需风量值Q_风运算各出风冷区的上风嘴、左风嘴、右风嘴和下风嘴处的给定风速值，同时PLC控制系统根据各风速传感器运算出各风嘴实时风速值V_风，之后PLC控制系统对给定风速值与实时风速值进行比较，当实时风速值与给定风速值的差值超出设定的误差范围时，PLC控制系统发送信号对各风嘴对应的智能定位比例风阀的开口度进行调整。

当PLC控制系统筛选出该型材合适的冷却方式为水冷方式，并运算出各水冷区冷却所需水量值Q_水后，在冷却过程中，PLC控制系统根据各水冷区冷却所需水量值Q_水运算出各水冷区的上喷嘴、左喷嘴、右喷嘴和下喷嘴处的给定水速值，同时PLC控制系统根据各压力传感器运算出各喷嘴实时水速值V_水，之后PLC控制系统对给定水速值与实时水速值进行比较，当实时水速值与给定水速值的差值超出设定的误差范围时，PLC控制系统发送信号对各喷嘴对应的智能定位比例水阀的开口度进行调整。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种挤压生产线在线联合冷却控制，在冷却罩上同时设有喷嘴和风嘴，通过PLC控制系统根据型材产品技术所要求的变形量来选择风冷或水冷，

实现型材在线冷却水冷和风冷相互之间能够自由切换。

通过PLC控制系统根据HMI人机界面存储的冷却模型运算出各水冷区冷却所需水量值或各风冷区冷却所需风量值，并根据温度参数值变化来进行各冷却区域风量或水量值自适应匹配，实时动态闭环调节风量或水量的适应值，保证挤压生产线型材在线冷却系统的准确性和稳定性，大幅提高挤压生产线在线冷却控制的智能化水平。

与现有技术相比，该发明设计合理，工艺优良，智能化和自适应程度高。实现了挤压生产线型材在线冷却方式的智能化切换，并且相应的风量和水量自适应匹配，促进型材冷却工艺的多样性发展，提高了挤压生产线的生产效率以及型材产品的性能质量，大幅减低了人工和生产成本。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明风冷系统的一种实施方式示意图；

图2是本发明水冷系统的一种实施方式示意图；

图3是挤压机出口处的示意图；

图4是PLC控制系统的原理框图；

图5是风冷方式的控制流程图；

图6是风冷方式的控制流程图。

图中：

附图标记说明：

1、上冷却罩；2、下冷却罩；3、位移编码器；4、激光测温仪；5、PLC控制系统；6、HMI人机界面；7、型材；101、智能定位比例风阀；102、风速传感器；103、上风嘴；104、下风嘴；105、左风嘴；106、右风嘴；107、变频风机；201、智能定位比例水阀；202、压力传感器；203、上喷嘴；204、下喷嘴；205、左喷嘴；206、右喷嘴；207、变频水泵。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，包括PLC控制系统5、冷却罩、风冷系统、水冷系统、温度传感器和位移传感器，所述风冷系统和水冷系统间隔布置在冷却罩上，所述冷却罩包括上冷却罩1和下冷却罩2，所述上冷却罩1和下冷却罩2之间为待冷却型材7，所述上冷却罩1连接有用于驱动上冷却罩1运动的动力装置，所述位移传感器用于实时检测上冷却罩1的行程，所述温度传感器设于挤压机型材出口处；

所述PLC控制系统5电连接有HMI人机界面6，所述风冷系统、水冷系统、温度传感器、位移传感器和动力装置均与PLC控制系统5电信号连接。

本发明的冷却罩上同时设置风冷和水冷，通过PLC控制系统5根据型材产品技术所要求的变形量来选择风冷或水冷，实现型材在线冷却水冷和风冷相互之间能够自由切换。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，所述PLC控制系统5包括PLC控制器、数字量输出模块、模拟量输出模块和模拟量输入模块，所述数字量输出模块、模拟量输出模块和模拟量输入模块均与PLC控制器电信号连接；

所述HMI人机界面6储存有冷却模型和工艺数据库，所述冷却模型包括待冷却型材7的合金元素种类与冷却方式的对应关系以及型材7的宽度、厚度、高度与上冷却罩1距离型材7的冷却位置的对应关系，所述工艺数据库包括型材7的厚度、型材7出料速度、型材7淬火后温度、型材7的物理性能以及水、空气的比热容、密度、温升，所述HMI人机界面6与PLC控制器通过TCP/IP通讯进行数据交互。

HMI用于显示并存储冷却模型及画面的操作屏装置。在本实施例中，如图4所示，PLC控制系统5主要是以控制器（型号1756-L72S）为主，通过TCP/IP以太网通讯方式将各个部分串联成一个网络并数据共享。位移传感器（具体为位移编码器3）、温度传感器（具体为激光测温仪4）以及各风冷区风速传感器102及各水冷区压力传感器202等反馈信号均为4~20ma电流信号，PLC控制系统5中模拟量输入模块（型号1794-IE8）分别将其模拟压力信号转换为数字压力信号并传送给PLC控制器。智能定位风阀和智能定位水阀的开口度由PLC控制器通过模拟量输出模块（型号1794-OE8）来进行控制，上冷却罩1升降液压油缸的输出给定由PLC控制系统5中的数字量输出模块（型号1794-OB32）来完成，变频风机107和变频水泵207运行参数通过TCP/IP通讯与PLC控制器之间进行数据交互。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，如图1所示，所述风冷系统包括多个变频风机107和多个风冷区且两者一一对应，每个风冷区包括上风嘴103、左风嘴105、右风嘴106和下风嘴104，所述上风嘴103、左风嘴105和右风嘴106均设于上冷却罩1上，所述下风嘴104设于下冷却罩2上，所述上风嘴103、左风嘴105、右风嘴106和下风嘴104分别通过管线与变频风机107的出风口并列连通，每根管线上均设有智能定位比例风阀101和风速传感器102，所述变频风机107、智能定位比例风阀101和风速传感器102均与PLC控制系统5电信号连接；

所述水冷系统包括上喷嘴203、左喷嘴205、右喷嘴206和下喷嘴204，所述上喷嘴203设于两个风冷区的上风嘴103之间，所述左喷嘴205设于两个风冷区的左风嘴105之间，所述右喷嘴206设于两个风冷区的右风嘴106之间，所述下喷嘴204设于两个风冷区的下风嘴104之间。

工作过程：当PLC 控制器确定型材采用风冷方式时，上冷却罩1下降，PLC控制器实时监测位移传感器的数值直到上冷却罩1下降到该型材的最佳冷却位置，PLC控制器发送信号使驱动上冷却罩1运动的动力装置停止，PLC控制器实时监测并记录挤压出口处型材的温度值并根据温度从HMI存储的冷却模型中运算出各风冷区冷却所需最佳风量值Q_风，各风冷区变频风机107根据其风量值给定变化来实时动态调整其电机转速值来满足风量要求。冷却时，型材7置于上冷却罩1和下冷却罩之间，通过上风嘴103、左风嘴105、右风嘴106和下风嘴104对型材进行淬火处理。

同时，PLC控制器根据各风冷区风量值运算出该风冷区各风嘴处的给定风速值，PLC控制器实时监测各风冷区中各风嘴处的风速传感器102值的变化并运算出相应实时风速值V_风，当各风嘴实时风速值V_风没有在给定风速值的范围时，该风嘴对应的智能定位比例风阀101实时的来调整阀口的开口度以动态闭环控制风速值。在挤压生产线型材在线风冷却控制中，各风冷区风量给定与各风冷区风机转速间以及各风冷区风嘴风速给定与相应的智能定位比例风阀101间始终维持一种动态的平衡。

在本实施例中，驱动上冷却罩1运动的动力装置为液压油缸，由PLC 控制器控制液压油缸进油回油来推动上冷却罩1升降运动；位移传感器为位移编码器3，以实时检测上冷却罩1的行程。

实施例4：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，如图2所示，所述水冷系统包括多个变频水泵207和多个水冷区且两者一一对应，每个水冷区包括上喷嘴203、左喷嘴205、右喷嘴206和下喷嘴204，所述上喷嘴203、左喷嘴205和右喷嘴206均设于上冷却罩1上，所述下喷嘴204设于下冷却罩2上，所述上喷嘴203、左喷嘴205、右喷嘴206和下喷嘴204分别通过管线与变频水泵207的出水口并列连通，每根管线上均设有智能定位比例水阀201和压力传感器202，所述变频水泵207、智能定位比例水阀201和压力传感器202均与PLC控制系统5电信号连接；

所述风冷系统包括上风嘴103、左风嘴105、右风嘴106和下风嘴104，所述上风嘴103设于两个水冷区的上喷嘴203之间，所述左风嘴105设于两个水冷区的左喷嘴205之间，所述右风嘴106设于两个水冷区的右喷嘴206之间，所述下风嘴104设于两个水冷区的下喷嘴204之间。

工作过程：当PLC 控制器确定型材采用水冷方式时，上冷却罩1下降，PLC控制器实时监测位移传感器的数值直到上冷却罩1下降到该型材的最佳冷却位置，PLC控制器发送信号使驱动上冷却罩1运动的动力装置停止，PLC控制器实时监测并记录挤压出口处型材的温度值并根据温度从HMI存储的冷却模型中运算出各水冷区冷却所需最佳水量值Q_水，各水冷区变频水泵207根据其水量值给定变化来实时动态调整其电机转速值来满足水量要求。

同时，PLC控制器根据各水冷区水量值运算出该水冷区各喷嘴处的给定水速值，PLC控制器实时监测各水冷区中各喷嘴处的压力传感器202值的变化并运算出相应实时水速值V_水，当各喷嘴实时水速值V_风没有在给定水速值的范围时，该喷嘴对应的智能定位比例水阀201实时的来调整阀口的开口度以动态闭环控制水速值。在挤压生产线型材在线水冷却控制中，各水冷区风量给定与各水冷区水泵转速间以及各水冷区喷嘴水速给定与相应的智能定位比例水阀201间始终维持一种动态的平衡。保证了挤压生产线型材在线冷却的顺利进行。

实施例5：

在实施例3的基础上，本实施例提供了一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，所述上风嘴103、左风嘴105、右风嘴106和下风嘴104错开布置。

风冷系统共有N（N≥1）个风冷区组成，每个风冷区的上风嘴103、左风嘴105、右风嘴106和下风嘴104分别与该风区的智能定位比例风阀101一一对应，各风嘴处均安装有风速传感器102，各风冷区的风量大小分别由PLC控制器带动各变频风机107控制。各风嘴间交错排布和出料方向成一角度，使整个强风向出料方向流出，以顺利带走热量。

实施例6：

在实施例4的基础上，本实施例提供了一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，所述上喷嘴203、左喷嘴205、右喷嘴206和下喷嘴204均错开布置。

水冷系统共有N（N≥1）个水冷区组成，各水冷区均设置上喷嘴203、下喷嘴204、左喷嘴205、右喷嘴206，各喷嘴均匀排布在各风嘴的间隙，每个冷却区内沿长度方向一条线上的喷嘴由一个智能定位比例水阀201控制。各水冷区共有4个压力传感器202，其安装位置位于各智能比例水阀与之对应的喷嘴之间。各水冷区的水量大小分别由PLC控制器带动各变频水泵207控制。

实施例7：

本实施例提供了一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，包括上冷却罩1、下冷却罩2、位移编码器3、激光测温仪4、PLC控制系统5、HMI人机界面6、智能定位比例风阀101、风速传感器102、变频风机107、智能定位比例水阀201、压力传感器202、变频水泵207。

上冷却罩1由PLC 控制系统控制液压缸伸缩从而驱动其垂直升降运行，安装的位移编码器3用于实时监测上冷却罩1的位移变化。如图3所示，挤压出口处安装有激光测温仪4用于实时监测挤出型材的温度值。各风冷区和水冷区均分别安装有一变频风机107和变频水泵207负责该区风量和水量的给定，各风冷区一一对应各风嘴安装有智能定位比例风阀101和风速传感器102用于该风嘴风速值的监测和控制。各水冷区各喷嘴一一对应安装有智能定位比例水阀201和压力传感器202用于该喷嘴水速值的监测和控制。

在本实施例中，如图4所示，PLC控制系统5主要是以控制器（型号1756-L72S）为主，通过TCP/IP以太网通讯方式将各个部分串联成一个网络并数据共享。位移编码器3、激光测温仪4以及各风冷区风速传感器102及各水冷区压力传感器202等反馈信号均为4~20ma电流信号，PLC控制系统5中模拟量输入模块（型号1794-IE8）分别将其模拟压力信号转换为数字压力信号并传送给PLC控制器。智能定位风阀和智能定位水阀的开口度由PLC控制器通过模拟量输出模块（型号1794-OE8）来进行控制，上冷却罩1升降液压油缸的输出给定由PLC控制系统5中的数字量输出模块（型号1794-OB32）来完成，变频风机107和变频水泵207运行参数通过TCP/IP通讯与PLC控制器之间进行数据交互。

智能定位比例水阀201和智能定位比例风阀101为韩国永泰YT-2700精小型智能阀门定位器，是通过接收PLC控制器或控制系统发出的4~20mA电流信号来控制阀门开度的装置。内置微处理器，可精确控制阀位，并可执行自动设定，PID控制，HART通讯等强有力的功能。

YT-2700特点如下：产品外部装有液晶屏(LCD)，因此可以在现场直接确认定位器的状态。通过HART通讯，可以获得阀门和定位器的各种情报。可任意设定线性，快开，等百分比等流量特性。可添加阀位输出模块，反馈阀门的开度。通过产品上的按钮可方便调整PID参数，也可设定16个点来实现特殊流量曲线。

实施例8：

本实施例提供了一种挤压生产线在线联合冷却控制方法，采用挤压生产线在线联合冷却控制系统，包括以下步骤：

步骤1）在HMI人机界面6上输入待冷却型材的合金元素种类，PLC控制系统5根据HMI人机界面6中存储的冷却模型智能筛选出该型材合适的冷却方式是水冷方式还是风冷方式，以及上冷却罩1距离型材的冷却位置；

步骤2）PLC控制系统5控制上冷却罩1下降，并实时监测上冷却罩1的位置直到下降到该型材的冷却位置停止；

步骤3）PLC控制系统5实时监测并记录挤压机出口处型材的温度值并根据HMI人机界面存储的工艺数据库的各参数运算出各风冷区冷却所需风量值Q_风或各水冷区冷却所需水量值Q_水，之后PLC控制系统5根据所需风量值或所需水量值对变频风机107或变频水泵207电机的转速进行调整，实现对型材的冷却。

其中，以铝型材为例，根据合金元素种类不同铝板可以分为8个系列，1系为纯铝系，铝99%以上，2系为Al-Cu，3系为Al-Mn，4系为Al-Si，5系为Al-Mg，6系为Al-Mg- Si，7系为Al-Zn，8系为其他。每个系列包括多个型号，每个型号采用何种冷却方式均属于现有技术，如6063合金型材选择风冷，用于建筑铝门窗；6061合金型材选择水冷，用于船舶、家具等。在已知型材宽度、厚度和高度的基础上，确定上冷却罩1距离型材的冷却位置为现有技术，可参见如“卜鑫鑫、杨海波，喷嘴位置对方管挤压铝型材温度场影响的数值模拟研究”。

HMI存储的工艺数据库包括型材的厚度、型材出料速度、型材淬火后温度、型材的物理性能以及水、空气的比热容、密度、温升。

在已知型材的厚度、出料速度、密度、比热容、温降（型材淬火前温度与淬火后温度差值）、水的密度、比热容及温升后，PLC控制器运算得出所需水量。具体运算过程原理是水的吸收能量与型材的释放能量相等。在得出水量后，根据水量、管线的直径及水速的关系式，运算出水速。

同理，计算出所需风量及风速。

实施例9：

在实施例8的基础上，本实施例提供了一种挤压生产线在线联合冷却控制方法，当PLC控制系统5筛选出该型材合适的冷却方式为风冷方式，并运算出各风冷区冷却所需风量值Q_风后，在冷却过程中，PLC控制系统5根据各风冷区冷却所需风量值Q_风运算各出风冷区的上风嘴103、左风嘴105、右风嘴106和下风嘴104处的给定风速值，同时PLC控制系统5根据各风速传感器102运算出各风嘴实时风速值V_风，之后PLC控制系统5对给定风速值与实时风速值进行比较，当实时风速值与给定风速值的差值超出设定的误差范围时，PLC控制系统5发送信号对各风嘴对应的智能定位比例风阀101的开口度进行调整。如图5所示。

实施例10：

在实施例8的基础上，本实施例提供了一种挤压生产线在线联合冷却控制方法，当PLC控制系统5筛选出该型材合适的冷却方式为水冷方式，并运算出各水冷区冷却所需水量值Q_水后，在冷却过程中，PLC控制系统5根据各水冷区冷却所需水量值Q_水运算出各水冷区的上喷嘴203、左喷嘴205、右喷嘴206和下喷嘴204处的给定水速值，同时PLC控制系统5根据各压力传感器202运算出各喷嘴实时水速值V_水，之后PLC控制系统5对给定水速值与实时水速值进行比较，当实时水速值与给定水速值的差值超出设定的误差范围时，PLC控制系统5发送信号对各喷嘴对应的智能定位比例水阀201的开口度进行调整。如图6所示。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，其特征在于：包括PLC控制系统（5）、冷却罩、风冷系统、水冷系统、温度传感器和位移传感器，所述风冷系统和水冷系统间隔布置在冷却罩上，所述冷却罩包括上冷却罩（1）和下冷却罩（2），所述上冷却罩（1）和下冷却罩（2）之间为待冷却型材（7），所述上冷却罩（1）连接有用于驱动上冷却罩（1）运动的动力装置，所述位移传感器用于实时检测上冷却罩（1）的行程，所述温度传感器设于挤压机型材出口处；

所述PLC控制系统（5）电连接有HMI人机界面（6），所述风冷系统、水冷系统、温度传感器、位移传感器和动力装置均与PLC控制系统（5）电信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，其特征在于：所述PLC控制系统（5）包括PLC控制器、数字量输出模块、模拟量输出模块和模拟量输入模块，所述数字量输出模块、模拟量输出模块和模拟量输入模块均与PLC控制器电信号连接；

所述HMI人机界面（6）储存有冷却模型和工艺数据库，所述冷却模型包括待冷却型材（7）的合金元素种类与冷却方式的对应关系以及型材（7）的宽度、厚度、高度与上冷却罩（1）距离型材（7）的冷却位置的对应关系，所述工艺数据库包括型材（7）的厚度、型材（7）出料速度、型材（7）淬火后温度、型材（7）的物理性能以及水、空气的比热容、密度、温升，所述HMI人机界面（6）与PLC控制器通过TCP/IP通讯进行数据交互。

3.根据权利要求1所述的一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，其特征在于：所述风冷系统包括多个变频风机（107）和多个风冷区且两者一一对应，每个风冷区包括上风嘴（103）、左风嘴（105）、右风嘴（106）和下风嘴（104），所述上风嘴（103）、左风嘴（105）和右风嘴（106）均设于上冷却罩（1）上，所述下风嘴（104）设于下冷却罩（2）上，所述上风嘴（103）、左风嘴（105）、右风嘴（106）和下风嘴（104）分别通过管线与变频风机（107）的出风口并列连通，每根管线上均设有智能定位比例风阀（101）和风速传感器（102），所述变频风机（107）、智能定位比例风阀（101）和风速传感器（102）均与PLC控制系统（5）电信号连接；

所述水冷系统包括上喷嘴（203）、左喷嘴（205）、右喷嘴（206）和下喷嘴（204），所述上喷嘴（203）设于两个风冷区的上风嘴（103）之间，所述左喷嘴（205）设于两个风冷区的左风嘴（105）之间，所述右喷嘴（206）设于两个风冷区的右风嘴（106）之间，所述下喷嘴（204）设于两个风冷区的下风嘴（104）之间。

4.根据权利要求1所述的一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，其特征在于：所述水冷系统包括多个变频水泵（207）和多个水冷区且两者一一对应，每个水冷区包括上喷嘴（203）、左喷嘴（205）、右喷嘴（206）和下喷嘴（204），所述上喷嘴（203）、左喷嘴（205）和右喷嘴（206）均设于上冷却罩（1）上，所述下喷嘴（204）设于下冷却罩（2）上，所述上喷嘴（203）、左喷嘴（205）、右喷嘴（206）和下喷嘴（204）分别通过管线与变频水泵（207）的出水口并列连通，每根管线上均设有智能定位比例水阀（201）和压力传感器（202），所述变频水泵（207）、智能定位比例水阀（201）和压力传感器（202）均与PLC控制系统（5）电信号连接；

所述风冷系统包括上风嘴（103）、左风嘴（105）、右风嘴（106）和下风嘴（104），所述上风嘴（103）设于两个水冷区的上喷嘴（203）之间，所述左风嘴（105）设于两个水冷区的左喷嘴（205）之间，所述右风嘴（106）设于两个水冷区的右喷嘴（206）之间，所述下风嘴（104）设于两个水冷区的下喷嘴（204）之间。

5.根据权利要求3所述的一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，其特征在于：所述上风嘴（103）、左风嘴（105）、右风嘴（106）和下风嘴（104）错开布置。

6.根据权利要求4所述的一种挤压生产线在线联合冷却控制系统，其特征在于：所述上喷嘴（203）、左喷嘴（205）、右喷嘴（206）和下喷嘴（204）均错开布置。

7.一种挤压生产线在线联合冷却控制方法，采用权利要求3所述的挤压生产线在线联合冷却控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）在HMI人机界面（6）上输入待冷却型材（7）的合金元素种类，PLC控制系统（5）筛选出该型材（7）合适的冷却方式是水冷方式还是风冷方式，并根据型材（7）的宽度、厚度和高度得出上冷却罩（1）距离型材（7）的冷却位置；

步骤2）PLC控制系统（5）控制上冷却罩（1）下降，并实时监测上冷却罩（1）的位置直到下降到该型材（7）的冷却位置停止；

步骤3）PLC控制系统（5）实时监测并记录挤压机出口处型材的温度值并根据HMI人机界面（6）存储的工艺数据库中的参数运算出各风冷区冷却所需风量值Q_风或各水冷区冷却所需水量值Q_水，之后PLC控制系统（5）根据所需风量值或所需水量值对变频风机（107）或变频水泵（207）电机的转速进行调整，实现对型材的冷却。

8.根据权利要求7所述的一种挤压生产线在线联合冷却控制方法，其其特征在于：当PLC控制系统（5）筛选出该型材（7）合适的冷却方式为风冷方式，并运算出各风冷区冷却所需风量值Q_风后，在冷却过程中，PLC控制系统（5）根据各风冷区冷却所需风量值Q_风运算各出风冷区的上风嘴（103）、左风嘴（105）、右风嘴（106）和下风嘴（104）处的给定风速值，同时PLC控制系统（5）根据各风速传感器（102）运算出各风嘴实时风速值V_风，之后PLC控制系统（5）对给定风速值与实时风速值进行比较，当实时风速值与给定风速值的差值超出设定的误差范围时，PLC控制系统（5）发送信号对各风嘴对应的智能定位比例风阀（101）的开口度进行调整。

9.根据权利要求7所述的一种挤压生产线在线联合冷却控制方法，其特征在于：当PLC控制系统（5）筛选出该型材（7）合适的冷却方式为水冷方式，并运算出各水冷区冷却所需水量值Q_水后，在冷却过程中，PLC控制系统（5）根据各水冷区冷却所需水量值Q_水运算出各水冷区的上喷嘴（203）、左喷嘴（205）、右喷嘴（206）和下喷嘴（204）处的给定水速值，同时PLC控制系统（5）根据各压力传感器（202）运算出各喷嘴实时水速值V_水，之后PLC控制系统（5）对给定水速值与实时水速值进行比较，当实时水速值与给定水速值的差值超出设定的误差范围时，PLC控制系统（5）发送信号对各喷嘴对应的智能定位比例水阀（201）的开口度进行调整。

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