CN104093232B - 控制工业微波设备的温度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制工业微波设备的温度的方法及装置，处理器计算当前采样点温度变化的速度及加速度；根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值；计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值；最终，根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过预设时间后所述差值为零。通过上述方法及装置，能够实现较高精度的升降温速度控制，使工业微波设备达到定时定点精确控温的目的。

Description

控制工业微波设备的温度的方法及装置

技术领域

本发明涉及工业微波设备温度控制技术领域，更具体的说，是涉及一种控制工业微波设备的温度的方法及装置。

背景技术

微波加热，对于一些特定的材料，具有升温速度快、升温时间短等明显的优点。工业微波设备中设定温度曲线进行自动控温时，在功率满足的条件下，要根据设定的温度值以及设定的时间进行多段曲线控制。即，在升温或降温段，要在设定的时间内达到设定的目标温度值；而在保温段，要在设定的时间内一直维持较高控温精度的保温状态。在温度控制的时候，需要调节微波源的功率，以实现在设定的时间达到设定的温度值。

现有技术中，通常采用直接比较法或PID调节法调节微波源的功率，从而达到控制温度的目的，但是直接比较法使用简单的开关方式调节微波功率，精度不高，而PID调节法并不能保证在设定的时间达到设定的温度值，精度也不高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种控制工业微波设备的温度的方法及装置，以克服现有技术中由于采用直接比较法或PID调解法调节微波源的功率以调节温度时造成的精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种控制工业微波设备的温度的方法，包括：

处理器计算当前采样点温度变化的速度及加速度；

所述处理器根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值；

所述处理器计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值；

所述处理器根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过预设时间后所述差值为零。

优选的，所述方法还包括：

所述处理器依据目标温度及到达所述目标温度所需的时间计算预先设定的温度变化的速度。

优选的，所述处理器计算当前采样点温度变化的速度具体包括：

获取当前采样点的第一温度值；

获取与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二温度值；

计算所述第一温度值与所述第二温度值的差值与速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的速度。

优选的，所述处理器计算当前采样点温度变化的加速度具体包括：

获取当前采样点的第一速度；

获取与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二速度；

计算所述第一速度与所述第二速度的差值与加速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的加速度，其中，所述加速度采样周期大于所述速度采样周期。

优选的，所述处理器为单片机。

优选的，所述处理器为可编程逻辑控制器PLC。

优选的，所述处理器为嵌入式系统。

一种控制工业微波设备的温度的装置，包括：

第一计算单元，用于计算当前采样点温度变化的速度及加速度；

第二计算单元，用于根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值；

第三计算单元，用于计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值；

功率调整单元，用于根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过预设时间后所述差值为零。

优选的，还包括：

第四计算单元，用于依据目标温度及到达所述目标温度所需的时间计算预先设定的温度变化的速度。

优选的，所述第一计算单元具体用于：

获取当前采样点的第一温度值；

获取与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二温度值；

计算所述第一温度值与所述第二温度值的差值与速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的速度；

获取当前采样点的第一速度；

获取与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二速度；

计算所述第一速度与所述第二速度的差值与加速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的加速度，其中，所述加速度采样周期大于所述速度采样周期。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种控制工业微波设备的温度的方法及装置，处理器计算当前采样点温度变化的速度及加速度；根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值；计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值；最终，根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过预设时间后所述差值为零。通过上述方法及装置，能够实现较高精度的升降温速度控制，使工业微波设备达到定时定点精确控温的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用控制工业微波设备的温度的方法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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一公开的一种控制工业微波设备的温度的方法的具体流程示意图；

图2为本发明实施例二公开的另一种控制工业微波设备的温度的方法的具体流程示意图；

图3为本发明实施例三公开的一种控制工业微波设备的温度的装置的具体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本发明的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

由背景技术可知，现有技术中，通常采用直接比较法或PID调节法调节微波源的功率，从而达到控制温度的目的，但是直接比较法使用简单的开关方式调节微波功率，精度不高，而PID调节法并不能保证在设定的时间达到设定的温度值，精度也不高。

为此，本发明公开了一种控制工业微波设备的温度的方法及装置，处理器计算当前采样点温度变化的速度及加速度；根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值；计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值；最终，根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过预设时间后所述差值为零。通过上述方法及装置，能够实现较高精度的升降温速度控制，使工业微波设备达到定时定点精确控温的目的。

有关于上述控制工业微波设备的温度的方法的具体流程以及上述控制工业微波设备的温度的装置的具体结构将通过以下实施例进行详细说明。

实施例一

请参阅附图1，为本发明实施例一公开的一种控制工业微波设备的温度的方法的具体流程示意图，该方法具体包括如下步骤：

S101：处理器计算当前采样点温度变化的速度及加速度。

S102：所述处理器根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值。

S103：所述处理器计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值。

S104：所述处理器根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过预设时间后所述差值为零。

本实施例公开了一种控制工业微波设备的温度的方法，处理器计算当前采样点温度变化的速度及加速度；根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值；计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值；最终，根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过预设时间后所述差值为零。通过上述方法及装置，能够实现较高精度的升降温速度控制，使工业微波设备达到定时定点精确控温的目的。

在上述本发明公开的实施例的基础上，本发明还公开了另一种控制工业微波设备的温度的方法，下面将通过以下实施例进行详细说明。

实施例二

请参阅附图2，为本发明实施例二公开的另一种控制工业微波设备的温度的方法的具体流程示意图，该方法具体包括如下步骤：

S201：处理器计算当前采样点温度变化的速度及加速度。

具体的，处理器可通过温度变送器从热电偶或红外测温仪中获取当前采样的第一温度值，以及获取与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二温度值，之后，计算所述第一温度值与所述第二温度值的差值与速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的速度。

相应的，处理器获取当前采样点的第一速度及与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二速度；计算所述第一速度与所述第二速度的差值与加速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的加速度，其中，所述加速度采样周期大于所述速度采样周期。

更具体的，依据当前每个采样点的实时温度值以及物理中速度公式v＝Δ_８／Δ_t竹加速度公式a＝Δ_v/Δ_t；计算出当前采样点温度变化的速度及加速度：a_n＝Δ_nv_(n-2))/nt′，v_n＝(Ｔ_n-T_(n-1))/t，式中a_n为第n次采样点的加速度；T_n为第n次采样时的即时温度值；T_(n-1)为上一次采样时的即时温度值；v_n为第n次采样时的即时升降温速度；t为速度采样周期；t′为加速度采样周期。

其中，加速度的采样周期不得小于速度的采样周期t′＞t为了方便计算，可取t′为t的整数倍。

S202：所述处理器根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值。

具体的，假设在一固定功率下，系统按已求得的升降温加速度作匀加速上升或下降，一段时间后的即时升降温速度可以由下式求得：

v_k＝V_n＋a_n*k

式中v_k为k个采样周期后的即时速度，k值与设备的热惯性有关，需要由实验来确定，可以采用输出一个固定功率后，直到采样温度有明显变化，所记录的时间值即可记为k；a_n为当前的即时升降温加速度。

S203：所述处理器依据目标温度及到达所述目标温度所需的时间计算预先设定的温度变化的速度。

具体的，依据设定的目标温度及到达所述目标温度所需的时间以及物理中平均速度公式v＝Δ_８/Δt、位移公式８＝８_０＋v_t，求出预先设定的温度变化的速度其中，T₈为设定的目标温度；T_o为初始温度；t₃为到达所述目标温度所需的时间；为预先设定的温度变化的速度。

S204：所述处理器计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值。

具体的计算速度偏差量其中，v_kn为第n个采样周期的v_k值。

S205：所述处理器根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过预设时间后所述差值为零。

依据速度偏差，使用0～5v的电信号对输出的功率进行调节，输出为0v时，输出功率为0，输出为5v时，输出最大功率。将输出的最大功率分成若干等份，每份为Δv。

输出采用下面的关系式：

E_n>0，输出v(n)=v(n-1)-Δv；

E_n=0，输出v(n)=v(n-1)；

E_n<0，输出v(n)=v(n-1)+Δv。

式中：v(n)为当前功率调节输出值；

v(n-1)为前次功率调节输出值；

n为采样周期。

需要说明的是，上述处理器可以为单片机、PLC或嵌入式系统。

本实施例公开了一种控制工业微波设备的温度的方法，处理器计算当前采样点温度变化的速度及加速度；根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值；计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值；最终，根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过预设时间后所述差值为零。通过上述方法及装置，能够实现较高精度的升降温速度控制，使工业微波设备达到定时定点精确控温的目的。

上述本发明公开的实施例中详细描述了方法，对于本发明的方法可采用多种形式的装置实现，因此本发明还公开了一种装置，下面给出具体的实施例进行详细说明。

实施例三

请参阅附图3，为本发明实施例三公开的一种控制工业微波设备的温度的装置的具体结构示意图，该装置具体包括如下单元：

第一计算单元11，用于计算当前采样点温度变化的速度及加速度；

所述第一计算单元具体用于：

获取当前采样点的第一温度值；

获取与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二温度值；

计算所述第一温度值与所述第二温度值的差值与速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的速度；

获取当前采样点的第一速度；

获取与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二速度；

计算所述第一速度与所述第二速度的差值与加速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的加速度，其中，所述加速度采样周期大于所述速度采样周期。

第二计算单元12，用于根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值；

第三计算单元13，用于计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值；

功率调整单元14，用于根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过预设时间后所述差值为零。

第四计算单元15，用于依据目标温度及到达所述目标温度所需的时间计算预先设定的温度变化的速度。

需要说明的是，上述各个单元的具体功能实现已在方法实施例中详细说明，本实施例不再赘述，具体请参见方法实施例中的相关说明。

综上所述：

本发明公开了一种控制工业微波设备的温度的方法及装置，处理器计算当前采样点温度变化的速度及加速度；根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值；计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值；最终，根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过预设时间后所述差值为零。通过上述方法及装置，能够实现较高精度的升降温速度控制，使工业微波设备达到定时定点精确控温的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种控制工业微波设备的温度的方法，其特征在于，包括：

处理器计算当前采样点温度变化的速度及加速度；

所述处理器根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值；

所述处理器计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值；

所述处理器根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过所述预设时间后所述差值为零。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述处理器依据目标温度及到达所述目标温度所需的时间计算所述预先设定的温度变化的速度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述处理器计算当前采样点温度变化的速度具体包括：

获取当前采样点的第一温度值；

获取与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二温度值；

计算所述第一温度值与所述第二温度值的差值与速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的速度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述处理器计算当前采样点温度变化的加速度具体包括：

获取当前采样点的第一速度；

获取与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二速度；

计算所述第一速度与所述第二速度的差值与加速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的加速度，其中，所述加速度采样周期大于所述速度采样周期。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述处理器为单片机。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述处理器为可编程逻辑控制器PLC。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述处理器为嵌入式系统。

8.一种控制工业微波设备的温度的装置，其特征在于，包括：

第一计算单元，用于计算当前采样点温度变化的速度及加速度；

第二计算单元，用于根据所述当前采样点温度变化的速度及加速度计算经过预设时间后的采样点温度变化的速度，所述预设时间为预设采样周期的倍数值；

第三计算单元，用于计算所述经过预设时间后的采样点温度变化的速度与预先设定的温度变化的速度的差值；

功率调整单元，用于根据所述差值对所述工业微波设备的输出功率进行调整，以使经过所述预设时间后所述差值为零。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

第四计算单元，用于依据目标温度及到达所述目标温度所需的时间计算所述预先设定的温度变化的速度。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元具体用于：

获取当前采样点的第一温度值；

获取与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二温度值；

计算所述第一温度值与所述第二温度值的差值与速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的速度；

获取当前采样点的第一速度；

获取与所述当前采样点相邻的上一采样点的第二速度；

计算所述第一速度与所述第二速度的差值与加速度采样周期的商值，所述商值即为所述当前采样点温度变化的加速度，其中，所述加速度采样周期大于所述速度采样周期。