CN117572912B - 基于运行环境的多信道协调温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提出基于运行环境的多信道协调温度控制方法，解决现有技术中无法低成本高精准性温度控制以及根据相邻热域的工作状况进行热域间的协同温度控制的问题。本发明用于一个与外界间隔的空间，通过基准热源计算热域；获取基准热源影响范围和执行模块影响范围；计算将基准热源控制在工作需求下限时执行模块实施；从而实现全面、精细化监测并调整单个空间中不同热域的温度状况。此外还能实现多热域之间的温控联动，以较小的成本实现更优化的温度控制效果。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制技术领域，尤其涉及基于运行环境的多信道协调温度控制方法。
背景技术
在工业生产过程中，对于工业场景下室内温度的高精度控制一直是一道技术难题。现有技术中室内温度的高精度控制通常采用高精度的温度传感电路或者高精度的温度控制系统，例如采用PID温度控制器进行高精度温度控制。PID（比例-积分-微分）控制器是一种常见的自动控制系统，其中的“PID参数”指的是用于调整PID控制器工作的三个参数：比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td。具体来说，比例系数Kp用于调节输出响应与输入偏差之间的比例关系，其值越大则输出响应越灵敏；积分时间Ti则用于调节输出响应与输入偏差积累之间的比例关系，其值越大则系统对步变信号误差响应越快，但同时可能会导致系统超调或振荡；微分时间Td则用于调节输出响应对输入偏差变化速率的敏感程度，其值越大则系统对输入信号的抑制作用越强。对此现有技术中专利号为CN202210129102.8的发明专利《一种双温度检测功能的PID温度控制方法》中就提供了一种双温度检测功能的PID温度控制方法，通过双探头的第一、第二温度传感器实时测温，建立两级RFB网络模型实现PID控制参数的自整定，考虑设备本身的扰动性，增加第二级RFB网络对被控对象进行辨识，补偿被控设备自身扰动，第二级RFB网络的输出的被控对象的等效增益作为第一级RFB网络一个输入，计算被控对象的等效增益，提高了网络模型的预测精度，采用梯度下降法算法，实现网络模型参数实时预测；此外，通过两个探头检测温度，工人可以第一时间解决现场问题，大大降低了现场的安全隐患，提高工厂效率。
但是这样的技术方案依然还是根据两个探头探测温度，在数据处理过程中还是依靠中值数来进行分析，并不能根据室内现场的直接检测值来进行处理。因此存在参数调整周期长，调整精度欠准确等问题。最为关键的是在于覆盖较大空间内的监测、控制一体化设备布置成本将非常高。而且现有技术中即便有针对局部区域的精准温控，也最多只能考虑到和环境温度的交互，而并没有对各个局部区域的温度协同控制。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提出基于运行环境的多信道协调温度控制方法，将完整的室内空间切割为多个可控热域，进行精准性温度控制以及根据相邻热域的工作状况进行热域间的协同温度控制。
为达到该目的，本发明基于运行环境的多信道协调温度控制方法，包括一个与外界间隔的空间，温度控制系统对空间进行温度控制，在所述空间内进行热域划分，温度控制系统中单个温度控制单元对单个热域进行控制，所述单个温度控制单元至少包括一个温控器模块和一个固定继电器，固定继电器连接到执行模块，其具体控制依照以下步骤运行：
S1：通过基准热源计算热域；此处的基准热源并非指单个导致温度变化的设备，而是指实际产生温度变化的部件。例如一个双工位热压机，其热源就包括两个工位上的加热装置。在本发明中就被视为两个基准热源而非一个。
S2：温控器模块的输入单元接入基准热源；
S3：获取基准热源影响范围和执行模块影响范围；通过这样的信息可以对热域范围进行微调。
S4：计算将基准热源控制在工作需求下限时执行模块实施的第一输出模式；第一输出模式是根据基准热源的发热状况，对其环境或者对应部位的温度通过外设的温控设备进行调整。
S5：检测执行模块以第一输出模式实施时是否达到预期效果，在未达到预期效果时进入S6；如果达到预期效果则保持这个输出模式持续进行工作。由于空间中各个设备或工作人员的状况也在不断发生变化，因此该流程将会定期重复执行。
S6:检测和本热域相邻的热域中的基准热源工作模式，判断相邻热域中的基准热源对本热域的影响，当确定相邻热域中的基准热源影响到本热域中的基准热源时，获取该热域中温控器模块采集的温度数据和对应的执行模块执行数据；
S7：将相邻热域的数据加入协同调配，对本热域的执行模块设置第二输出模式；这样可以通过热域间的配合，实现节能增效的效果。
S8：执行模块以第二输出模式实施，直至达到预期效果。同样，由于空间中各个设备或工作人员的状况也在不断发生变化，因此即便达到预期效果，在指定时间后依然还要重复整个流程。
优选的，所述热域由基于基准热源的球形区间在所述空间指定平面相交形成的一个或多个圆组成，所述热域划分具体包括：在初始启动阶段，通过进行多次不同的加热和冷却时间控制，对每次控制时间内的温度变化情况进行采集，对采集结果计算，建立本次热域范围建模，该范围受环境温度、基准热源能耗、以及设备散热影响多个相互之间发热量存在线性关系的发热源视为一个基准热源。本发明所述平面通常指工作人员进行作业所处于的平面，尤其是头部和手部在进行作业时所处的平面。有些加工设备的基准热源位于空间中较高或者较低的位置，其实际对工作人员的热辐射影响和其所在位置有非常强的关联性，因此本发明的热域控制基于实用角度出发具体基于实际的工作平面。
优选的，所述单个热域中的基准热源数量不大于三个，当单个热域中的基准热源数量大于三个时，重新划分热域。例如在单个热域中最终有4个基准热源时，将其平均分配到两个相邻的热域内。这里主要考虑到针对单个热域的温度控制单元的性能以及可扩展性。
优选的，每个热域中配置一个温控器模块，单个温控器模块带有4-8个成对的输入单元，每个基准热源中至少设有一个输入单元，并且至少有一个输入单元初始状态设置为待机状态。这样的设置也是为了确保温控器模块不会超负荷运行，以及带有一定的可扩展性来面对对应的设备的变化。
优选的，在S6中没有相邻热域中的基准热源对本热域的影响时温控器模块中的待机输入单元投入到本热域的环境中寻找温度异常点。这类情况主要针对偶发的事件，例如在车间内维修时临时采用了大功率焊机，这样的临时热源不是预期的新热域，但是也对室内的温度造成了影响，需要通过输入单元进行监控。如果该热源距离工作区域比较远，则不会影响本热域中的温度状况；而热源距离近则输入单元是可以准确检测到该热源对本热域的影响的。
优选的，温控器模块的输入单元包括热电偶、热电阻PT100、电压输入和电流输入，不同输入单元安装在基准热源的不同位置。真央的结构可以面向不同形式的基准热源，不会发生和基准热源无法匹配的情况。每个输入单元都自带用于固定的配件，便于和不同的设备匹配。
优选的，所述执行模块包括空调系统，供暖系统、风扇系统以及人工执行系统。所述人工执行系统指的是室内空间内非常设的，而是为了精准控制温度临时带入到工作区域中的温度调节设备。这些设备基本可以满足普通空间内的温度调整需求。
优选的，所述S5中预期效果具体计算方法通过集总参数法建立热平衡模型：
。
单个热域温度模型的内热平衡方程为非稳态方程：
。
为单个热域环境中的空气比热容，/>为单个热域环境中的空气质量，/>为加入热量，/>为带走热量，/>为单个热域空间内的气流参数，/>为单个热域环境中的低温活动气流参数；/>为基准热源的出口气流参数，/>为基准热源的入口气流参数，/>为执行模块的换热效率，α为对流传热系数，单位为kW/(m2·K)；A为所述热域面积，单位为m2。
该公式能简单明了计算单个热域中的热量情况。后期调整执行模块运行状态的基础。
优选的， 检测执行模块以第一输出模式实施时达到预期效果时，保持第一输出模式实施一段时间后再判断是否能达到更优的效果，在工作完成后尝试进入优化配置的第三输出模式，根据工作结果在下一个工序中采用第三输出模式或回退至第一输出模式。是否采用第三输出模式取决于该输出模式下的工作效果是否优于第一输出模式。
优选的，还包括S9，当输出符合预期时，存储达到预期效果的输出模式。这样将空间内配置情况、环境情况以及配置策略都进行存储，可以方便下次出现类似场景时直接使用。
通过本发明所记载的技术方案，首先投入的成本并不高。但是带来了以下技术效果：
1、针对有工作人员的空间，显著提高舒适度：通过对空间进行精确的温度划分，可以根据不同区域的需求调节温度，提供更舒适的环境。尤其是工作环境温度较高的场景下，可以寻找相对温度较低的区域作为工作区域，或者集中降温指定区域，这样减少了降温的能耗，提高了降温效果，而且不会影响到生产设备的工作效率。
此外针对带有办公区域的厂区中，可以根据员工的工作习惯和行动范围，将设备产生的温度对办公区域的影响减少到最小，从而提高员工的工作效率和舒适感。
2、节能减排：虽然在初期的投入有所提高，但是本发明实施后可以使得能源的使用更加精细化和高效化。将空间划分为不同的热域，可以根据每个热域的实际需求进行独立的温度控制，避免整个空间一致性地调节温度，从而减少能源的浪费。同时，通过合理的温度控制，可以降低空调或供暖系统的运行时间和负荷，进一步降低能源消耗和碳排放。
3、提升设备寿命：高精度温度划分可以有助于保护设备的正常运行。某些设备对温度的敏感性较高，过高或过低的温度可能会影响设备的性能和寿命。通过将空间划分为不同热域，可以更好地控制设备所处的环境温度，减少因温度波动而对设备造成的损害，延长设备的使用寿命。避免现有技术中时有发生的，为了确保工作人员的舒适度，降低整个房屋的温度，使得高温工作的生产设备处于相对低温环境中降低加工设备的使用寿命的情况发生。
4、提高生产效率：在一些特定的生产场景中，例如多个加工设备共处一室但是采用不同温度的加工工艺的情况下，高精度温度划分可以对产品质量和生产效率产生积极影响。
通过本发明所述的技术方案，能全面、精细化监测并调整单个空间中不同热域的温度状况，除了上述的效果外还能实现多热域之间的温控联动，以较小的成本实现更优化的温度控制效果。
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。
图1为：本发明基于运行环境的多信道协调温度控制方法的流程示意图。
图2为：本发明基于运行环境的多信道协调温度控制方法所采用的温控模块的整体结构示意图。
图3为：本发明基于运行环境的多信道协调温度控制方法所采用的温控模块的系统说明示意图。
图4为：本发明基于运行环境的多信道协调温度控制方法的实施例1中各个设备位置示意图。
图5为：本发明基于运行环境的多信道协调温度控制方法的实施例1中各个设备上的基础热源对应的热辐射位置示意图。
图6为：本发明基于运行环境的多信道协调温度控制方法的实施例1中基于基础热源以及工作平面的热域示意图。
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。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。
本发明所记载的基于运行环境的多信道协调温度控制方法只能用于和外界间隔的空间，例如相对封闭的室内。其中本发明涉及的热域是一个整体的概念，具体指一定空间范围内的整体温度场分布状态。在一个封闭的房间里，该房间内各个位置的温度分布构成了该房间的热域。由于在一个空间中实际温度分布是非均匀性的。例如，有些厂区的员工区域和设备在同一个房间内，设备运行过程中产生大量热能，而员工区域设置了空调22，则是对空间内进行降温，如果没有将这两个因素结合起来，在工作过程中会产生较大的能量损耗及浪费，并且无法使得工作人员处于较为舒适的工作环境中。本发明就是利用温度控制系统来处理这样的情况发生。
在实际操作过程中，热域的确定有多种方式。在空间内有多个功能区域分布时，先通过空间内的功能区域划分，再进行检测，将温度近似的基准热源形成的热域设置为一个热域。在空间内只有一个单独发热源的情况下，也可以将该发热源所处位置作为单独热域。
以单个发热源为例，假设点热源散发出的热能与其距离的关系是反比的，即距离热源越近，热能越高；距离越远，热能越低。
基于这种假设，我们可以使用球坐标系来描述这个球体。
球体的半径r可以看作是热能影响到的范围，而球体的体积V则与半径r的三次方成正比。
球体的体积公式是：
，
设热能与半径的关系是E = k/r2，
其中k为热源系数。不同的热源会有不同的 k 值，它决定了热能随距离衰减的速度。如果 k 值较大，说明热源较强，热能随距离衰减得较慢；反之，如果 k 值较小，说明热源较弱，热能随距离衰减得较快。
r = sqrt(k/E)。
热域由基于基准热源的半径为r的球形区间在所述空间指定平面相交形成的一个或多个圆组成。如果该基准热源和工作人员的操作部位例如手部处于同一平面时，则所述热域就是以基准热源为圆心，半径为r的圆形区域。如果工作人员是远程操作，但是需要接近观察生产设备时，则以头部所在平面作为工作平面。如果该基准热源和工作平面不在同一高度时，根据高度差计算对应球形和平面相交产生的圆形的半径，此时半径小于r。如果一个热域中有多个基准热源，则取这几个基准热源在平面上形成的多个圆的结合为实际热域。
然后以该热域为中心，按照等温线分割与其相邻的区域，将温度近似的区域设置为一个环境温度。
进一步针对空间内设有一个设备，但是该设备不同部分对温度的要求各不同时，也可以将单独一个设备的不同温度表现部分划为不同热域。
经过热域的划分，本发明有别于现有技术中仅仅以温控设备和温控目标为标准的控制方法。能进行针对热域的高精度温控。具体的说：本发明包括一个与外界间隔的空间，温度控制系统对空间进行温度控制，在所述空间内进行热域划分，温度控制系统中单个温度控制单元对单个热域进行控制，所述单个温度控制单元至少包括一个温控器模块和一个固定继电器，固定继电器连接到执行模块，如图1所示，其具体控制依照以下步骤运行：
S1：通过基准热源计算热域；多个相互之间发热量存在线性关系的发热源视为一个基准热源。以一个双工位热压机为例，两个工位上的加热装置可能来至同一个发热机构，通过不同的热传导机构最终在不同的工位上的不同加热装置体现不同的具体温度。在本发明中两个工位上的不同加热装置产生的温度没有直接关系，因此就被视为两个基准热源而非一个。这两个基准热源会产生两个热域，但是发热机构和两个工位上的不同加热装置产生的热量是有相对关系的，因此在该实施例中，发热机构以及热传导机构上就不被视为基准热源。所述单个热域中的基准热源数量不大于三个，当单个热域中的基准热源数量大于三个时，重新划分热域。
S2：温控器模块的输入单元接入基准热源；在以下实施例中如无特别说明，温控器模块采用申请人自身设计的XB6-A40TDC温控模块。每个热域中配置一个温控器模块，单个温控器模块带有4-8个成对的输入单元，每个基准热源中至少设有一个输入单元，并且至少有一个输入单元初始状态设置为待机状态。温控器模块的输入单元包括热电偶、热电阻PT100、电压输入和电流输入，不同输入单元安装在基准热源的不同位置。
S3：获取基准热源影响范围和执行模块影响范围；
S4：计算将基准热源控制在工作需求下限时执行模块实施的第一输出模式；
S5：检测执行模块以第一输出模式实施时是否达到预期效果，检测执行模块以第一输出模式实施时达到预期效果时，保持第一输出模式实施一段时间后再判断是否能达到更优的效果，在工作完成后尝试进入优化配置的第三输出模式，根据工作结果在下一个工序中采用第三输出模式或回退至第一输出模式。在未达到预期效果时进入S6。
预期效果具体计算方法通过集总参数法建立热平衡模型：
。
单个热域温度模型的内热平衡方程为非稳态方程：
。
为单个热域环境中的空气比热容，/>为单个热域环境中的空气质量，/>为加入热量，/>为带走热量，/>为单个热域空间内的气流参数，/>为单个热域环境中的低温活动气流参数；/>为基准热源的出口气流参数，/>为基准热源的入口气流参数，/>为执行模块的换热效率，α为对流传热系数，单位为kW/(m2·K)；A为所述热域面积，单位为m2。
S6:检测和本热域相邻的热域中的基准热源工作模式，判断相邻热域中的基准热源对本热域的影响，当确定相邻热域中的基准热源影响到本热域中的基准热源时，获取该热域中温控器模块采集的温度数据和对应的执行模块执行数据。对于没有相邻热域中的基准热源对本热域的影响时温控器模块中的待机输入单元投入到本热域的环境中寻找温度异常点。
S7：将相邻热域的数据加入协同调配，对本热域的执行模块设置第二输出模式；
S8：执行模块以第二输出模式实施，直至达到预期效果。
S9：当输出符合预期时，采集达到预期效果的输出模式参数，并将该组输出模式参数进行存储。
上述步骤中所述执行模块包括空调系统，供暖系统、风扇系统以及人工执行系统。
由于XB6-A40TDC温控模块在本发明中起到了重要的作用，因此需要简单对其结构和功能进行介绍：
XB6-A40TDC温控模块是一种小型温控模块，采用灵活的小型模块化设计,轨道化安装。这样适用于现有能考虑到的所有工厂及办公场景。其具有完全可编程的多输入单元：热电偶，铂电阻以及各种模拟量输入。具有高精度温度控制输出，模拟量采集分辨率可以设置，正好满足本发明的需求。自带加热、冷却控制自动整定功能，采用专有的PID独立控制算法，可以配合各种不同类型的温度控制单元。
如图2、图3所示，为XB6-A40TDC温控模块的具体结构，由图中可见整个温控模块本体分为上下两个区域，每个区域中都设有20个管脚。两个区域之间设有LED显示区域，至少设有两个LED灯，用于显示电源状态和总线连接状态。顶部的前12个管脚分别针对4个输入通道。即1、3、5脚对应通道0的输入，2、4、6脚对应通道1的输入，7、9、11对应通道3的输入，8、10、12对应通道3的输入。而13-16脚分别针对通道0-通道3的输出。下方区域的管脚主要针对电源连接。
采用该温控模块，对于已进行过PID参数自整定的通道，系统会自动调用已经整定保存过的PID参数；对于没有进行过PID参数自整定的通道，系统会调用默认的PID参数。经过简单的设置模块就可以自动运行，控制并恒定在设置的温度点，方便操作人员快速上手。
本发明在多个领域中能起到非常优异的效果。例如在食品加工行业，通过精确控制不同区域的温度，可以确保食品的质量和安全性。在某些制造业领域，如电子元器件的生产，精确控制温度可以提高产品的制造质量和良品率。而在一些生产工艺及设备对温度不敏感，但是具有较高温度的生产车间，也可以通过计算热域位置从而调整工作人员的操作位置，使得工作人员在更舒适的位置上进行作业。
实施例1：如图4所示某印刷厂印刷热压车间，实行包装印刷的工作。在包装印刷中，加热压印机21可以用于压印商标、图案、文字等信息。这些信息可以压印在各种材料上，如纸张、塑料、金属等。在此车间内，设备和办公区域处于同一空间。车间内设置有两台加热压印机21，每个加热压印机21都有两个加热输出端。如图5、图6所示，本实施例中整个车间可以视为一个与外界间隔的空间，温度控制系统对整个空间进行温度控制，在所述空间内进行热域划分。但是在这个空间内，高温部分主要集中在车间内两台加热压印机21上。每台加热压印机21上的印刷平台温度相同。因此先将单个台加热压印机21中的印刷平台作为基准热源，根据基准热源计算其所在热域，记为第一热域。而。在办公区域内安装有空调22，因此空调出风口作为基准热源。以空调出风口作为基准热源后获得另一个热域，记为第二热域。此时需要注意，虽然空调出风口可能位于较高位置，但是其出风是形成一个区域冷却，因此对其热域的高度计算可以适当往下调整。空调出风口温度控制系统中单个温度控制单元对单个热域进行控制，所述单个温度控制单元至少包括一个温控器模块和一个固定继电器，固定继电器连接到执行模块，其具体控制依照以下步骤运行：
S1：通过基准热源计算热域，即第一热域中的印刷平台所产生的热域，以及第二热域中的空调出风口所产生的热域。
S2：XB6-A40TDC温控模块的输入单元接入印刷平台，具体是XB6-A40TDC温控模块在第一热域中，该温控模块的本体安装在加热压印机21上。其第0和第1输入通道通过热电阻PT100安装在印刷平台的发热位置。在第二热域中，该模块的第0输入通道通过热电偶连接到空调出风口位置。
S3：获取印刷平台影响范围和执行模块影响范围；印刷平台只能影响其平台本身，距离平台10厘米处温度就显著下降。而空调出风口位置影响的空间较大。在本实施例中无需对印刷平台上取出的产品降温，因此空调出风口位置无需靠近印刷平台。
S4：计算将基准热源控制在工作需求下限时执行模块实施的第一输出模式；在本实施例的场景中，两个热域之间的需求是减少相互热传导。避免设备产生的热量导致办公区域的工作人员不适，或者办公区域的空调22导致加热压印机21工作效率受到影响。通过温控模块的输入通道可以了解在第一输出模式具体实施前出现的问题。在本实施例中最主要的就是印刷平台作为第一热域中的基准热源，在使用时影响办公区域中的空调22使用效果。因此第一热域中温控模块的输出端连接到第二热域中空调22的控制器中作为执行模块。
S5：检测执行模块以第一输出模式实施，确保空调出风口避开加热压印机21工作所在位置。此时判定是否达到预期效果，即空调出风口的出风能补偿印刷平台产生的热量。检测执行模块以第一输出模式实施时达到预期效果时，保持第一输出模式实施一段时间后再判断是否能达到更优的效果。
在本实施例中，发现在第一热域和第二热域之间其实有一个交通门23。正常加热压印机21工作过程中其实热量传导并不大，但是在这个门打开时，有工作人员进行走动热量变化就非常明显。因此在这样的情况下，本发明尝试进入优化配置的第三输出模式，这个交通门23处于第一热域和第二热域之间。由于加热压印机21工作状态通常不会发生变化，所以在本实施例中可以对空调出风口进行处理。此时将第二热域中的XB6-A40TDC温控模块的第1输入通道接入到交通门23位置。这样每次当该温控模块的第1输入通道监测到温度变化且温度变化较大时，则通过执行模块控制空调出风口在开门时进行变频，防止开门动作导致工作区域温度变化过大。根据该第三输出模式执行后，根据工作人员的反馈决定保持该第三输出模式。如有必要时，在第三输出模式中，可以对空间内布局做调整，将加热压印机21的印刷平台设置在远离交通门23的位置，同时调整出风口方向，使其平行于交通门23而非正对交通门23。这样只需较小的功率变化就能达到预期的效果。
在未达到预期效果时进入S6。由于本实施方式中架构比较简单，在第一输出模式中已经达到了预期，就无需进行S6步骤。
无论时第一输出模式还是第三输出模式，都需要计算空调出风口的温度变化量以及风力大小。这里的预期效果具体计算方法通过集总参数法建立热平衡模型：
。
单个热域温度模型的内热平衡方程为非稳态方程：
。
为单个热域环境中的空气比热容，/>为单个热域环境中的空气质量，/>为加入热量，/>为带走热量，/>为单个热域空间内的气流参数，/>为单个热域环境中的低温活动气流参数；/>为基准热源的出口气流参数，/>为基准热源的入口气流参数，/>为执行模块的换热效率，α为对流传热系数，单位为kW/(m2·K)；A为所述热域面积，单位为m2。
最后当输出符合预期时，采集达到预期效果的输出模式参数，并将该组输出模式参数进行存储。在本实施例中，通过第三输出模式，能确保空调22以较小的功率变化保持工作区域的工作人员的舒适度，因此该方案最终进行存储，供类似场景下使用。
实施例2：注塑成型车间。该场景结构较为复杂，为了方便理解，将其室内结构简化成和实施例1类似的环境。只是在这个车间里配置的不是加热压印机21而是注塑机。注塑加工本身就需要温度控制单元来达到产品温度的要求。在本实施例中注塑机的温度控制单元也直接接入到总体的温度控制系统中。在本实施例中，注塑机注塑到模具内的塑料温度为200度左右，而注塑件成型后从模具型腔中取出时的温度在60度以下。即热塑性塑料在注塑成型后，必须对模具进行有效的冷却，使得塑料的热量快速的传递给模具，从而使得注塑件冷却后能够尽快的脱模。所以在本实施例中，两个注塑机都要配置对应的注塑模温机。注塑模温机主要由加热系统、冷却系统、温控模块和电气控制系统等部分组成。
加热系统通过电热管或者加热棒等加热元件将热量传递到模具中，冷却系统则通过水或其他冷却介质将热量带走，使模具快速降温。温控模块用于检测和调节模具的温度，电气控制系统则控制加热系统、冷却系统、温度控制系统等设备的工作状态。正是由于注塑模温机自身带有加热系统和冷却系统，因此加热系统和冷却系统所在位置是分布在不同热域中的。
在此车间内，设备和办公区域处于同一空间。车间内设置有一台注塑机。本实施例中整个车间可以视为一个与外界间隔的空间，温度控制系统对整个空间进行温度控制，在所述空间内进行热域划分。但是在这个空间内，高温部分主要集中在车间内一台注塑机以及对应配套的注塑模温机上。注塑机以及注塑模温机上的加热系统温度是存在线性关系，因此将注塑机以及注塑模温机的加热部分设为同一个基准热源，基于该基准热源形成第一热域，而注塑模温机的冷却部分作为另一个基准热源，基于该基准热源形成第二热域。空调22空调出风口作为基准热源，在带有空调22的办公区域形成第三热域。温度控制系统中单个温度控制单元对单个热域进行控制，所述单个温度控制单元至少包括一个温控器模块和一个固定继电器，固定继电器连接到执行模块，其具体控制依照以下步骤运行：
S1：通过基准热源计算热域，即分别以第一热域中的注塑机、注塑模温机的加热部分；第二热域中注塑模温机的冷却部分；第三热域中空调22的出风口形成出不同的热域。热域形成过程需要注意工作人员所在的工作平面。
S2：XB6-A40TDC温控模块的输入单元接入对应的基准热源，此处需要说明的是在第一热源中的和第二热域中直接用XB6-A40TDC温控模块替换原本配置在注塑模温机中的温控模块，此时需要两个温控模块来分别连接不同的基准热源。
S3：获取各个基准热源的影响范围和执行模块影响范围；第一热域中的注塑机、注塑模温机的加热部分其产生热量基本局限于注塑机内部的产品。注塑模温机内有充分的结构设置分隔加热部分和冷却部分。而空调出风口距离位置较远。在本实施例中的需求在于进一步减少注塑模温机中加热部分和冷却部分的温度影响，同时减少加热部分对工作区域的负面影响。
S4：计算将基准热源控制在所述工作需求下限时执行模块实施的第一输出模式；
S5：检测执行模块以第一输出模式实施，此时确保空调出风口避开注塑机工作所在位置。此时判定是否达到预期效果，即空调出风口的出风能补偿注塑机、注塑模温机的加热部分产生的热量。但是执行后发现其实在第一输出模式实施下，整体工作效果和功效都没有显著提升，即未达到预期效果。
S6:依次检测和第一热域、第二热域以及第三热域相邻的热域中的基准热源工作模式，判断相邻热域中的基准热源对本热域的影响，当确定相邻热域中的基准热源影响到本热域中的基准热源时，获取该热域中温控器模块采集的温度数据和对应的执行模块执行数据。在本实施例中，实际注塑模温机的加热部分200摄氏度的温度由于距离办公区域并不近，实际对办公区域影响较小。但是注塑机上生产的产品，会在高温处理完成后直接进入冷却，此处能耗较大。
所以在本实施例中如果仅仅依靠已有的设备无法对最终效果带来显著的进步。此时可以设法将注塑模温机的加热部分和冷却部分进一步隔离开来。例如在其间加入风帘，减少加热部分对冷却部分的热辐射。在此基础上还可以进一步对空调出风口进行处理。增大空调出风口的覆盖范围和功率，这样使得注塑模温机的冷却部分处于较低温度的环境下运行，减少其工作时的功耗。
S7：至此将相邻热域的数据加入协同调配，对各个热域的执行模块设置第二输出模式；重新设定注塑模温机的加热部分及冷却部分的输出功率，也调整了空调出风口的使用功率。
S8：执行模块以第二输出模式实施，直至达到预期效果。
本实施例最终以第二输出模式进行操作，需要计算空调出风口的温度变化量以及风力大小、风帘的温度和风量大小以及冷却部分的温度变化。这里的预期效果具体计算方法通过集总参数法建立热平衡模型：
。
单个热域温度模型的内热平衡方程为非稳态方程：
。
为单个热域环境中的空气比热容，/>为单个热域环境中的空气质量，/>为加入热量，/>为带走热量，/>为单个热域空间内的气流参数，/>为单个热域环境中的低温活动气流参数；/>为基准热源的出口气流参数，/>为基准热源的入口气流参数，/>为执行模块的换热效率，α为对流传热系数，单位为kW/(m2·K)；A为所述热域面积，单位为m2。
最后当输出符合预期时，采集达到预期效果的输出模式参数，并将该组输出模式参数进行存储。在本实施例中，通过第二输出模式，能确保空调22以较小的功率变化保持工作区域的工作人员的舒适度，同时利用风帘进一步分隔了注塑模温机的加热部分和冷却部分，进一步将注塑模温机的冷却部分放置在较低温的环境下进行作业。从而达到了确保工作人员舒适度以及整体降低功率的预期效果，因此该方案最终进行存储，供类似场景下使用。
在以上实施例中，热域的设置除了便于统筹和计算外，也便于在热域之间的夹缝中直观找到适合工作人员进行操作的工作位，尤其在这些工作位上设置人工执行系统带来的温控设备时，对于这些设备的朝向、温度调整都有指导性作用。
需要说明的是，本发明为了便于说明，因此提供的技术方案都是室内布置较为简单的方案。但是在实际使用过程中，本发明所采用的技术方案可以胜任更为复杂的连接结构和室内空间。并且通过这样的热域之间的协调温控，在保证生产的前提下，有效利用空间内的热量，起到了节能减排、低碳环保的效果。在申请人自行设计的几个方案中，对于相关温控设备的能耗使用比现有技术中已有的技术方案要降低17%-25%。同时通过实施该技术方案，车间工作人员对于工作环境也感受到了显著的改善。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
Claims (8)
1.基于运行环境的多信道协调温度控制方法，其特征在于：包括一个与外界间隔的空间，温度控制系统对空间进行温度控制，在所述空间内进行热域划分，温度控制系统中单个温度控制单元对单个热域进行控制，所述单个温度控制单元至少包括一个温控器模块和一个固定继电器，固定继电器连接到执行模块，其具体控制依照以下步骤运行：
S1：通过基准热源计算热域；所述热域由基于基准热源的球形区间在所述空间指定平面相交形成的一个或多个圆组成，所述热域划分具体包括：在初始启动阶段，通过进行多次不同的加热和冷却时间控制，对每次控制时间内的温度变化情况进行采集，对采集结果计算，建立本次热域范围建模；
S2：温控器模块的输入单元接入基准热源；
S3：获取基准热源影响范围和执行模块影响范围；
S4：计算将基准热源控制在工作需求下限时执行模块实施的第一输出模式；
S5：检测执行模块以第一输出模式实施时是否达到预期效果，在未达到预期效果时进入S6；其中预期效果具体计算方法通过集总参数法建立热平衡模型：
；
单个热域温度模型的内热平衡方程为非稳态方程：
；
为单个热域环境中的空气比热容，/>为单个热域环境中的空气质量，/>为加入热量，/>为带走热量，/>为单个热域空间内的气流参数，/>为单个热域环境中的低温活动气流参数；/>为基准热源的出口气流参数，/>为基准热源的入口气流参数，/>为执行模块的换热效率，/>为对流传热系数，单位为kW/(m2·K)；A为所述热域面积，单位为m2；
S6:检测和本热域相邻的热域中的基准热源工作模式，判断相邻热域中的基准热源对本热域的影响，当确定相邻热域中的基准热源影响到本热域中的基准热源时，获取该热域中温控器模块采集的温度数据和对应的执行模块执行数据；
S7：将相邻热域的数据加入协同调配，对本热域的执行模块设置第二输出模式；
S8：执行模块以第二输出模式实施，直至达到预期效果。
2.如权利要求1所述的基于运行环境的多信道协调温度控制方法，其特征在于：一个热域中多个相互之间发热量存在线性关系的发热源视为一个基准热源，所述单个热域中的基准热源数量不大于三个，当单个热域中的基准热源数量大于三个时，重新划分热域。
3.如权利要求2所述的基于运行环境的多信道协调温度控制方法，其特征在于：每个热域中配置一个温控器模块，单个温控器模块带有4-8个成对的输入单元，每个基准热源中至少设有一个输入单元，并且至少有一个输入单元初始状态设置为待机状态。
4.如权利要求3所述的基于运行环境的多信道协调温度控制方法，其特征在于：在S6中没有相邻热域中的基准热源对本热域的影响时温控器模块中的待机输入单元投入到本热域的环境中寻找温度异常点。
5.如权利要求4所述的基于运行环境的多信道协调温度控制方法，其特征在于：温控器模块的输入单元包括热电偶、热电阻、电压输入和电流输入，不同输入单元安装在基准热源的不同位置。
6.如权利要求1所述的基于运行环境的多信道协调温度控制方法，其特征在于：所述执行模块包括空调系统，供暖系统、风扇系统以及人工执行系统。
7. 如权利要求1所述的基于运行环境的多信道协调温度控制方法，其特征在于： 检测执行模块以第一输出模式实施时达到预期效果时，保持第一输出模式实施一段时间后再判断是否能达到更优的效果，在工作完成后尝试进入优化配置的第三输出模式，根据工作结果在下一个工序中采用第三输出模式或回退至第一输出模式。
8.如权利要求7中所述的基于运行环境的多信道协调温度控制方法，其特征在于：还包括S9，当输出符合预期时，采集达到预期效果的输出模式参数，并将该组输出模式参数进行存储。
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