【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车涂装，涉及一种涂装车间烘干炉节能控制系统及方法。
技术介绍
1、汽车制造过程中，烘干炉是必不可少的设备之一，用于加速车身涂漆干燥，提高生产效率。然而，传统的汽车工厂烘干炉在使用过程中存在能源浪费、环境污染等问题，对企业的生产和环保造成了很大的影响。因此，如何有效地降低汽车工厂烘干炉的能耗，是当前亟需解决的问题。
2、专利文献cn215063963u公开了一种电泳烘干炉烟气余热回收装置，包括电泳烘干炉、涂装车间供热管路、以及与电泳烘干炉排气端接通的排气烟道，所述排气烟道上并联接通有旁通烟道，该旁通烟道上接有余热回收器，所述余热回收器上接有余热回收循环水路，所述涂装车间供热管路上接有换热器，该换热器接通在余热回收循环水路上，且该换热器上还接通有热电厂供热管路；本余热回收装置可以将电泳烘干炉直接排放的烟气余热回收，通过余热回收器与余热回收循环水路将回收的热量给涂装车间供热，避免大量热能原浪费，并且，本余热回收装置将余热回收循环水路与热电厂供热管路并联，通过减少热电厂供热管路的用量，实现节能减排的目标。
3、专利文献cn206131680u公开了一种汽车涂装车间用节能型环保烘干炉，包括通过输送带相连的烘干炉室体和强冷室；烘干炉室体上设置有由燃烧器、带有新风入口的燃烧室、循环风机和排气风机组成的吹风加热系统，强冷室上设置有由强冷风室和强冷送、排气风机组成的强冷系统；循环风机和排气风机均为变频风机；在烘干炉室体内、外分别设置有第一、二温度传感器；在烘干炉室体出、入口处分别设置有出、入口自动门和设置在
4、专利文献cn107755220a公开了一种涂装车间烘干系统，包括烘干室、废气风机、废气处理系统、新风系统、控制器，本专利技术提供的涂装车间烘干系统，通过设置并灵活控制控制器，控制废气风机对烘干室内的废气进行适量抽取，从而使得废气处理系统处理的废气风量可根据实际情况灵活调整，进而更加精准的控制烘干室的能耗，降低能量浪费。
5、上述专利文献与本申请相关度低。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的上述问题，提供了一种涂装车间烘干炉节能控制系统及方法。本专利技术提供了一种先进的、智能化的烘干炉控制系统解决方案，实际证明能够有效降低烘干炉能源消耗。
2、本专利技术提供了一种涂装车间烘干炉节能控制系统，包含设备层、数据层，再结合仿真建模、先进控制、热能工程等智能算法形成算法分析层，算法分析结果可以对涂装车间面漆烘干炉进行智能控制，在保障烘炉加热所需要的升温曲线的前提下，显著降低面漆烘干炉的能耗。还可以传递给前端实现数据展示、状态监控等功能。
3、需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
4、为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：
5、一种涂装车间烘干炉节能控制系统，包括设备层、数据采集层、算法分析层；
6、所述数据采集层采集的数据通过mqtt协议将采集数据实时发送到算法分析层用于分析，并接受反向控制指令，以实现对设备层的反向设置；
7、通过结合仿真建模、先进控制算法、热能工程智能算法形成所述算法分析层；
8、所述算法分析层得到的算法分析结果对涂装车间面漆烘干炉进行智能控制，在保障烘炉加热所需要的升温曲线的前提下，降低面漆烘干炉的能耗。
9、所述算法分析层得到的算法分析结果传递给前端，实现数据展示、状态监控功能。
10、进一步地，所述设备层包括两种或两种以上传感器、控制器，传感器用于实时采集烘干炉内的温度、压力和氧气数据，并安装对应的控制器，控制器用于对关键参数执行反控操作。
11、进一步地，所述设备层与算法分析层通过mqtt协议与iot平台系统进行数据对接；
12、算法分析层从iot平台系统中采集设备层中传感器的数据和对应的点位；
13、iot平台系统定义模型及支持的默认接口，实现相关plc数据的反写，数据通过边缘端一体机下发到具体的传感器执行。。
14、进一步地，算法分析层从iot平台系统中采集设备层中传感器的实时数采频率最短需要满足500ms的频率要求。
15、进一步地，所述算法分析层以mpc控制算法为基础，结合数据驱动，衍生出复杂场景下所需要的功能；
16、mpc控制算法包括以下步骤：
17、首先，建立“描述对象动态行为的模型”；这个模型的作用是预测系统未来的动态，能够根据系统k时刻的状态和k时刻的控制输入，预测到k+1时刻的输出；k时刻的输入用来控制系统k+1时间的输出，使k+1时间的输出最大限度的接近k+1时刻的期望值；
18、然后，滚动优化：
19、外部干扰和模型失配的影响，系统的预测输出和实际输出存在着偏差，计算这个偏差，在下一时刻根据这个偏差值在线求解下一时刻的控制输入，优化掉这个偏差值；
20、将每个采样时刻的优化解的第一个分量作用于系统，在下一个采用时刻，根据新得到的测量值为初始条件重新预测系统的未来输出并求解优化解，继续将这个时刻的优化解的第一个分量作用于系统，这样重复至无穷。
21、进一步地，针对先进控制算法和热能工程智能算法，首先生成关于烘干炉的热能工程仿真模型的离线文件，供算法层调用，对焚烧炉的尾气排放进行残氧检测，使焚烧炉一直保持在低氧状态，提高燃烧效率；
22、利用先进控制算法将计算出最优的执行器操作量；所有点位的反控周期在10秒到30秒的范围内，具体需根据系统的动态特性确定。
23、进一步地，控制的目标是快速达到并平稳保持在烘炉各区域的温度设定值；
24、操纵变量mv为阀门开度风机频率，最终的控制变量cv为烘炉各区域的温度；烘炉系统内部具有多个操作段，运用多个动态控制器分别控制每个操作段，并且通过一个稳态控制器总体协调的方式对烘干炉进行控制；动态控制器和稳态控制器均为算法分析层封装好的算法组件。
25、进一步地，控制系统还包括展示层，所述展示层实时显示烘干炉生产过程中，对焚烧炉的排放尾气进行残氧监测，保证其一直维持在低氧状态；同时系统也对各加热箱的比例阀和设定温度、焚烧炉内以及出口温度、风幕温度、风机频率、尾气排放温度进行监控。
26、一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：
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7.根据权利要求6所述的一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：控制系统还包括展示层，所述展示层实时显示烘干炉生产过程中，对焚烧炉的排放尾气进行残氧监测，保证其一直维持在低氧状态；同时系统也对各加热箱的比例阀和设定温度、焚烧炉内以及出口温度、风幕温度、风机频率、尾气排放温度进行监控。
9.一种涂装车间烘干炉节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种涂装车间烘干炉节能控制方法，其特
...【技术特征摘要】
1.一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：
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6.根据权利要求1所述的一种涂装车间烘干炉节能控制系统，其特征在于：
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【专利技术属性】
技术研发人员：闫肃，闫岩，张孝强，李春武，于梅，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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