分布式可控热源温度场设计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式可控热源温度场设计方法及系统，包括以下步骤：将热源系统各项数值初始化，缘控制设备对所控制的热源预设理想温度，并控制周期；控制周期运行过程中收集边缘控制设备传上来的信息；服务器针对每个边缘控制设备传上来的信息下发周围边缘控制设备检测的信息；服务器收到每个边缘控制设备上传来的信息，生成不同的温度数据发送至各个边缘控制设备，所述多个边缘控制设备通过以太网连通服务器。本发明专利技术改进了传统的温度场采用分布式热源控制，使得温度场分布更加合理；边缘控制设备完成现场的计算，减轻了服务器的压力。服务器能够搜集各个温度测试点的温度，并能够统计每个控制点的时间。

【技术实现步骤摘要】
分布式可控热源温度场设计方法及系统
本专利技术属于温度场设计领域，尤其是一种分布式可控热源温度场设计方法及系统。
技术介绍
传统的温度场单元控制如PLC控制，所有的热源信息统一传送至PLC控制存储器中，然后经过微处理器计算控制，只对单个热源进行控制，单个热源难以获取周围热源的信息，从而缺乏多个热源的协调配合；即使可以获取周围热源的信息，则需要进行相对复杂的运算，以及经过大量网络数据的交互，因网络传递的延迟性，无法使控制终端实时获取精确的多热源信息。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种分布式可控热源温度场设计方法及系统，以解决现有技术存在的上述问题。技术方案：一种分布式可控热源温度场设计方法，包括以下步骤：步骤1、将热源系统各项数值初始化，边缘控制设备对所控制的热源预设理想温度，并控制周期；步骤2、控制周期运行过程中，服务器收集边缘控制设备传上来的信息；步骤3、服务器针对每个边缘控制设备传上来的信息下发周围边缘控制设备检测的信息；步骤4、综合步骤2和步骤3，服务器收到每个边缘控制设备上传来的信息，生成不同的温度数据发送至各个边缘控制设备，各个边缘控制设备在控制周期内，根据计算出的本周期的加热热量调控每个测控单元的电磁阀时间。在进一步的实施例中，所述步骤1进一步为：单个热源周期的控制周期步骤包括：步骤1-1、对第i个边缘控制设备的控制周期，对该边缘控制设备管辖的所有测控单元轮询；步骤1-2、得到第i个边缘控制设备所控制的各个热源周围的温度点；步骤1-3、计算周围的热辐射；步骤1-4、计算补偿温度；步骤1-5、计算第i个边缘控制设备所控制的第j个热源在本周期内应当提供的热量ΔQ[i,j]；步骤1-6、当ΔQ[i,j]为>Qs时，控制周期内的对应热源应全功率开，计算下一个控制单元；步骤1-7、当ΔQ[i,j]为<Qs时，根据加热功率计算本周期的对应热源加热时间，然后将温度，加热时间发送给服务器，控制对应热源的开关时间，使其能够提供ΔQ[i,j]的热量，计算下一个控制单元，再次进入步骤1。在进一步的实施例中，所述步骤1-5进一步为本周期热源的热量的计算公式为：ΔQ＝PID(T)-Qenv+QL，式中，ΔQ为本周期内所对应的热源需要提供的热量，PID(T)为当前温度为T时，距离理想温度Tidea时使用PID算法计算得到的热量,Qenv为周围的热源向本热源辐射过来的热量，QL为补偿热量，即上一个热源如果温度没到要求，本热源会补偿加热的热量。在进一步的实施例中，所述步骤1-3进一步：周围的热辐射的计算公式为：某处接收到的热辐射的热量跟周围温度的温差成正比，设加热口m的温度为Tm,则周围热源提供的热量为：式中，ωj为周围热源对本加热点的导热系数，可由实验获取。在进一步的实施例中，所述边缘控制设备上传至服务器器的信息为每一个边缘控制设备的各个热源附近温度数据。在进一步的实施例中，所述热源的PID热量公式为，PID(Ti)＝KpTd+Ki(Td1+Td2+Td3)+Kd(Td-Td1)，式中，Kp,Ki,Kd为PID控制器通过实验或仿真计算得到的参数，当理想温度和当前温度分别为Tidea和Ti时，设Td＝Tidea-Ti，为理想温差，Td1,Td2,Td3分别为前1，2，3时刻的理想温差；即对于第j排的热源来说，只需要知道第j-1排和第j+1排各点的温度，每一排的温度存放在所对应的边缘控制设备中。在进一步的实施例中，所述步骤1-7进一步为：计算本周期的加热时间公式为：式中，Sh为控制周期内的对应热源的加热时间，设定控制周期，每个热源在控制周期S中,输出的热能为Qs,本周期应提供的热量为ΔQ，时间单位为秒；在整个控制周期S中，Sh时间段内有需要加热热源点的，打开加热口，否则就关闭关闭口。在进一步的实施例中，包括：服务器，通过网线与服务器连接的边缘控制设备，通过控制线与边缘控制设备连接的测控单元，以及通过导线连接测控单元的热源；所述测控单元由电磁阀和温度探测器组成；所述电磁阀通过导线连接到边缘控制设备的继电器上；所述温度探测器由热电偶和RS485总线组成，所述温度测探器中分配有唯一的ID地址，并通过MODBUS协议跟边缘控制设备连接。在进一步的实施例中，所述边缘控制设备上X轴方向连接有多个测控单元，所述测控单元与热源一一对应，所述多个边缘控制设备通过以太网连通服务器；每个热源加热周期由边缘控制设备控制；所述热源在温度场中X轴方向均匀分布。有益效果：本专利技术相对于现有技术具有以下优点：1、根据温度场和实际工况，通过边缘控制设备动态调整电磁阀的开关时间，从而节约了能源，也使温度场加热温度更加精确，灵活。2、分布式热源点控制，使得温度场发出的温度分布更加合理，高效。3、边缘控制设备完成现场的计算，减轻了服务器的压力，避免出现因常常大量网络请求造成服务器端的网络中断。4、服务器能够搜集各个温度测试点的温度，并能够统计每个控制点的时间，并将控制点的时间下发至边缘控制设备，实现边缘控制设备对热源的加热时间的精确控制。附图说明图1是本专利技术方法流程图。图2是本专利技术单个热源周期的控制周期流程图。图3是本专利技术热源点分布示意图。图4是本专利技术理想温度曲线。图5是本专利技术分布式控制系统网络拓扑图。图6是本专利技术边缘控制设备与测控单元的连接示意图。附图标记为：具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。在冶金，化工等领域中，经常会遇到对工件进行加热的操作，典型的场景是用燃料或电力进行加热，在PLC等控制器的控制下，对受控的热源进行控制，进而保持工件在恒温条件下产生相应的物理化学反应。申请人认为传统的温度场控制系统中所有的热源集中连接至PLC控制中，由PLC控制统一控制，这种一对多的控制模式，单个热源点无法获取周围的温度信息，从而缺乏多个热源的协调配合，周围热源的信息需要通过PLC控制转换需要进行多道复杂的运算，在信息传递过程中大量的网络数据交互和网络信号的延迟，使得多热源信息获取的难度加大。其次对于每个热源的控制，需要考虑附近的温度，与目标温度的差距，旁边的温度对本点的热辐射，传统的单点热源只需要PID控制就够了，但对于多热源点来说，控制量就非常复杂。下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案做进一步具体说明。如图1所示一种分布式可控热源温度场设计方法，包括以下步骤：步骤1、将热源系统各项数值初始化，边缘控制设备对所控制的热源预设理想温度，并控制周期；步骤2、控制周期运行过程中，服务器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式可控热源温度场设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、将热源系统各项数值初始化，边缘控制设备对所控制的热源预设理想温度，并控制周期；/n步骤2、控制周期运行过程中，服务器收集边缘控制设备传上来的信息；/n步骤3、服务器针对每个边缘控制设备传上来的信息下发周围边缘控制设备检测的信息；/n步骤4、综合步骤2和步骤3，服务器收到每个边缘控制设备上传来的信息，生成不同的温度数据发送至各个边缘控制设备，各个边缘控制设备在控制周期内，根据计算出的本周期的加热热量调控每个测控单元的电磁阀时间。/n

【技术特征摘要】
20190830 CN 20191081664401.一种分布式可控热源温度场设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将热源系统各项数值初始化，边缘控制设备对所控制的热源预设理想温度，并控制周期；
步骤2、控制周期运行过程中，服务器收集边缘控制设备传上来的信息；
步骤3、服务器针对每个边缘控制设备传上来的信息下发周围边缘控制设备检测的信息；
步骤4、综合步骤2和步骤3，服务器收到每个边缘控制设备上传来的信息，生成不同的温度数据发送至各个边缘控制设备，各个边缘控制设备在控制周期内，根据计算出的本周期的加热热量调控每个测控单元的电磁阀时间。


2.根据权利要求1所述的一种分布式可控热源温度场设计方法，其特征在于，所述步骤1进一步为：单个热源周期的控制周期步骤包括：
步骤1-1、对第i个边缘控制设备的控制周期，对该边缘控制设备管辖的所有测控单元轮询；
步骤1-2、得到第i个边缘控制设备所控制的各个热源周围的温度点；
步骤1-3、计算周围的热辐射；
步骤1-4、计算补偿温度；
步骤1-5、计算第i个边缘控制设备所控制的第j个热源在本周期内应当提供的热量ΔQ[i,j]；
步骤1-6、当ΔQ[i,j]为>Qs时，控制周期内的对应热源应全功率开，计算下一个控制单元；
步骤1-7、当ΔQ[i,j]为<Qs时，根据加热功率计算本周期的对应热源加热时间，然后将温度，加热时间发送给服务器，控制对应热源的开关时间，使其能够提供ΔQ[i,j]的热量，计算下一个控制单元，再次进入步骤1。


3.根据权利要求2所述的一种分布式可控热源温度场设计方法，其特征在于，所述步骤1-5进一步为本周期热源的热量的计算公式为：
ΔQ＝PID(T)-Qenv+QL，
式中，ΔQ为本周期内所对应的热源需要提供的热量，PID(T)为当前温度为T时，距离理想温度Tidea时使用PID算法计算得到的热量,Qenv为周围的热源向本热源辐射过来的热量，QL为补偿热量，即上一个热源如果温度没到要求，本热源会补偿加热的热量。


4.根据权利要求2所述的一种分布式可控热源温度场设计方法，其特征在于，所述步骤1-7进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁晓军，
申请(专利权)人：南京朝焱智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32