專利名稱：側(cè)吹風(fēng)空調(diào)計算機控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化纖行業(yè)的側(cè)吹風(fēng)空調(diào)控制方法，它主要適用于化纖行業(yè)生產(chǎn)中長絲、短絲的側(cè)吹風(fēng)空調(diào)計算機控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于化纖行業(yè)的長絲、短絲生產(chǎn)中的側(cè)吹風(fēng)工段為關(guān)鍵的加工工段，對送風(fēng)的溫度、濕度、風(fēng)壓控制精度要求高。目前，在該行業(yè)中大多都是采用德國LTG產(chǎn)品，該類產(chǎn)品采用常規(guī)儀表控制方法。所謂的常規(guī)儀表控制方法是指，利用常規(guī)控制儀表，對溫度、濕度即相對濕度及風(fēng)壓進行檢測。然后只能對單變量逐個調(diào)整，如溫度偏低，就單純只調(diào)節(jié)溫度。由于溫度和濕度兩者是耦合關(guān)系，調(diào)整濕度而使原來符合要求的溫度變得不符合要求，相同濕度的改變同樣會影響溫度的改變。由于，這種關(guān)系在調(diào)節(jié)的過程中溫度和濕度常常會發(fā)生“振蕩”而告敗。以及包括配套的自控設(shè)備，需從外國進口，價格昂貴，不易大規(guī)模推廣。還有一少部分采用計算機系統(tǒng)控制方法，在數(shù)學(xué)模型上仍用單變量調(diào)節(jié)，仍會出現(xiàn)常規(guī)儀表控制中的濕度和溫度兩變量無法解耦造成“振蕩”而使得控制效果不佳，不易達到高精度要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要的解決的技術(shù)問題是旨在克服上述技術(shù)缺陷，提供一種利用計算機計算系統(tǒng)控制能夠有效對溫度和濕度兩者間進行解耦，能在生產(chǎn)過程中工作穩(wěn)定性高同時能保證溫度、濕度、壓力精度三者高精度，且耗能少的側(cè)吹風(fēng)空調(diào)計算機控制方法。
本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是該種側(cè)吹風(fēng)空調(diào)計算機控制方法，包括以下控制步驟通過計算機相連的子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)實時采集；在計算機上對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)模型判別，判定結(jié)果參數(shù)是否在工藝所要求的溫度、濕度、風(fēng)壓三者范圍內(nèi)，結(jié)果參數(shù)符合要求，則計算機繼續(xù)觀察下一時段的全部參數(shù)；其特征在于如果參數(shù)不符合要求，對參數(shù)進行焓值控制和最優(yōu)化節(jié)能控制調(diào)整，對調(diào)整后的參數(shù)結(jié)果通過數(shù)學(xué)模型計算輸出值，通過輸出值來調(diào)整控制閥門的大小，直到符合生產(chǎn)要求為止，然后計算機繼續(xù)觀察下一時段的全部參數(shù)。
本發(fā)明所述的焓值控制是通過計算機對測吹風(fēng)控制過程中具有耦合關(guān)系濕熱的兩個參數(shù)進行焓值控制。
本發(fā)明所述的最優(yōu)化節(jié)能控制在被控參數(shù)因外界干擾時，首先按數(shù)學(xué)模型計算控制手段得出一些控制參數(shù)，然后按系統(tǒng)資源情況，以最節(jié)能的目標(biāo)來選擇實際操作。
本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)采集是進行刪除法和誤差法進行檢測，剔除由于信號傳輸過程中失真的數(shù)據(jù)信號。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果1、對參數(shù)采用了焓值控制原理克服了有關(guān)側(cè)吹風(fēng)系統(tǒng)在控制過程中濕度和溫度容易產(chǎn)生“振蕩”的技術(shù)缺陷，工作穩(wěn)定性高，且保證溫度、濕度、壓力精度三者高精度；2、采用最優(yōu)化的方案，節(jié)能效果明顯；同時整個系統(tǒng)的成本更低，更容易大規(guī)模的工業(yè)推廣。3采用計算機控制方式與常規(guī)儀表控制方法相比，具有控制精度高，且工作效率更高的優(yōu)點。


圖1為側(cè)吹風(fēng)控制系統(tǒng)的原理圖。
圖2為本發(fā)明的程序框圖。
圖3為本發(fā)明的I～D濕空氣焓濕圖。
圖4為本發(fā)明對送風(fēng)溫度偏大進行系統(tǒng)診斷示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，在本實施例中，本發(fā)明所運行的側(cè)吹風(fēng)計算機控制系統(tǒng)整體所采用控制方式是一種集散系統(tǒng)控制方式，即分布式計算機控制系統(tǒng)。本實施例中它主要包括與計算機3相連的子系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡(luò)2，中央管理站1。中央管理站1通過通信網(wǎng)絡(luò)2與各個子系統(tǒng)相連進行數(shù)據(jù)通信和交換。在本實施例利用控制計算機代替現(xiàn)有的常規(guī)儀表與各個子系統(tǒng)相連，通過不同的工段把整個系統(tǒng)以不同要求分配成一個任務(wù)專一子系統(tǒng)。子系統(tǒng)包括空調(diào)機子系統(tǒng)31，冷凍站子系統(tǒng)32，熱交換系統(tǒng)33，電力子系統(tǒng)34，消防子系統(tǒng)35和保安子系統(tǒng)36。通過利用對計算機編程控制，實現(xiàn)對側(cè)吹分控制系統(tǒng)對溫度，濕度，風(fēng)壓三者的精度實現(xiàn)控制。局部通信網(wǎng)絡(luò)2主要采用了分布式微機控制系統(tǒng)專用通訊網(wǎng)絡(luò)。它主要實現(xiàn)中央工作站中微機1與各級計算機3之間的信息傳送。在本實施例中采用的通信網(wǎng)絡(luò)為RH-NET局部通訊網(wǎng)絡(luò)。
本實施例中所述的計算機3是指直接面向現(xiàn)場，具有很高的可靠性的工業(yè)控制計算機，它主要負(fù)責(zé)對現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)的采樣和監(jiān)控。在本實施例中的計算機型號為空調(diào)控制專用的RH-DCU-6403機型，還可以采用RH-DCU-2000機型或是更高級工業(yè)控制機機型。該類計算機具有多樣的測控手段，每臺控制機都具有獨立進行參數(shù)和狀態(tài)檢測。計算機通過一個雙工通訊接口與局部通信網(wǎng)絡(luò)進行通信，實現(xiàn)中央站統(tǒng)一管理，通過相應(yīng)上位機微機指令，可以獨立地進行檢測控制，體現(xiàn)了分布式微機控制系統(tǒng)的優(yōu)勢。同時對計算機采用了抗干擾的電源，保證了與計算機相連的各傳感器正?？煽康毓ぷ?。
本發(fā)明具體實現(xiàn)的PID算法及最優(yōu)化控制，即本發(fā)明進行對參數(shù)進行最優(yōu)化調(diào)整所采用數(shù)學(xué)模型，是通過計算機把連續(xù)量以離散化形式去控制閥門，PID連續(xù)方程式為Td/kdddtp(t)+p(t)=1/δ[e(t)+1Ti∫e(t)dt+Tdddte(t)],]]>其中式中P為輸出值，e為被控偏差，y被控量，r為給定量，δ為比例帶，Ti為積分時間，Td為微分時間，Kd微分增益。利用有限分形式加以離散化，通過推導(dǎo)得到離散化位置型輸出表達式，即計算機的編輯控制軟件的算法P(n)＝P(n-1)Kp(en-en-1)+Kien參見圖2，為本發(fā)明的軟件流程圖。首先，開機，進行初始化。通過使用者從中央管理站調(diào)用指令，計算機根據(jù)指令，進入相應(yīng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控運行，器通過讀時鐘，判定是否到了巡檢周期，巡檢周期大小可以根據(jù)用戶需要自行設(shè)定，如果沒有到巡檢周期繼續(xù)讀時鐘。
反之，則進入現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。如果參數(shù)異常、系統(tǒng)置錯，重新采集數(shù)據(jù)，對所采集的數(shù)據(jù)進行刪除法和誤差法進行檢測，剔除由于信號傳輸過程中失真的數(shù)據(jù)信號，同時作出一個參數(shù)曲線圖。對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)模型判別，判定結(jié)果參數(shù)是否在精度范圍內(nèi)，即溫度、濕度、風(fēng)度的范圍內(nèi)，如果參數(shù)結(jié)果符合生產(chǎn)要求，繼續(xù)觀察下一時段的全部參數(shù)。
如果某個結(jié)果參數(shù)不合要求，進入控制周期，對這個結(jié)果參數(shù)，根據(jù)焓值控制原理和最優(yōu)化節(jié)能控制原理的兩種方案基礎(chǔ)上，進行最優(yōu)化控制調(diào)整；同時對調(diào)整后的參數(shù)結(jié)果進行數(shù)學(xué)模型計算輸出值，通過輸出值在系統(tǒng)中自動調(diào)整自控閥門大小或人工根據(jù)設(shè)定值調(diào)整閥門大小。且對調(diào)整后參數(shù)進行檢查控制效果并監(jiān)控；如果這個結(jié)果還是不滿足生產(chǎn)要求，則繼續(xù)調(diào)整，直到滿足生產(chǎn)要求為止。
焓值控制，是指濕熱能解耦原理。由于空調(diào)系統(tǒng)是由若干的空氣及水處理組成，這些設(shè)備工作能力是按負(fù)荷計算確定的，實際使用時，由于負(fù)荷的不定性和外界因素的影響，會引起被控參數(shù)變化?？刂频哪繕?biāo)參數(shù)為溫度，濕度，壓力通過分析發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)特性表現(xiàn)一定的滯后性，溫度、濕度二個參數(shù)存在一定的互耦性，在控制過程中，改變溫度會影響濕度，改變濕度又會影響溫度，即濕熱兩者是一對有耦合影響的被控參數(shù)。如單個量調(diào)整是無法達到兩者都能滿足控制精度要求的。通過總體全局的觀念，利用計算機的分析，判斷功能，對溫度和濕度即相對濕度兩個參數(shù)進行焓值控制，且遵循下列原則既要按照能源價格的先后順序投入設(shè)備，防止冷熱抵消，節(jié)約能源，又要在運行的過程中在注意冬夏環(huán)境的區(qū)別，避免運行過程中出現(xiàn)虛調(diào)，及時地檢查設(shè)備介質(zhì)是否達到要求。我們采用焓值控制方法就是避免了濕熱兩者的相互影響，這樣就達到了解耦的目的。
最優(yōu)化節(jié)能控制原理充分利用新風(fēng)，盡量避免冷熱抵消，把空氣參數(shù)控制在極限值，通過I～D圖采取合理的分區(qū)，定時地進行條件判斷，觀察空調(diào)運行在那個區(qū)，采集現(xiàn)有種種參數(shù)信息，按數(shù)學(xué)模型計算控制手段得出一些控制參數(shù)，如閥門開度等的調(diào)節(jié)量，然后按系統(tǒng)資源，例如現(xiàn)有的冷水資源、加熱手段等情況，以最節(jié)能的目標(biāo)來選擇實際操作的調(diào)節(jié)手段。輸出相應(yīng)的控制指令，對執(zhí)行機構(gòu)進行控制。
參見圖3，本發(fā)明通過焓值控制和最優(yōu)化節(jié)能控制，對溫度、濕度兩個耦合關(guān)系的參數(shù)從A點到E點進行調(diào)節(jié)的一個具體的實施過程。A點的濕度為65％溫度為0度，E點的相對濕度60％，溫度為28度，該調(diào)節(jié)過程可分為，先通過一個等濕度過程從A點到B點，在經(jīng)過B點到C點，從C到D點，最后經(jīng)D點到E點。其中A到B點為一個等相對濕度過程，B到C點為一個等含濕量過程，C到D為一個等焓值過程，D到E為一個同時微量改變溫度和濕度目標(biāo)調(diào)節(jié)過程。通過總體全局的觀念，利用計算機的分析，判斷功能，遵循最優(yōu)節(jié)能控制原則，用焓值控制的方法避免了濕熱兩者的相互影響，達到了解耦的目的。
本發(fā)明保證了計算機除了判斷分析運算外，還有設(shè)備及參數(shù)初始化，測量參數(shù)屏蔽，時鐘中斷以及通訊中斷。通過以上軟件功能，使得計算機能夠根據(jù)各種設(shè)備及參數(shù)的初始值處于一種合理狀態(tài)，同時在信號的采樣的過程中采用了剔除法和誤差法，保證了空調(diào)的被控對象為大慣性環(huán)節(jié)，其狀態(tài)參數(shù)波動不會太大，提高工作的可靠性。同時也避免了如傳感器等敏感元件由于質(zhì)量關(guān)系，意外的干擾或信號傳輸過程中的畸變而使測量值失真。
參見圖4，以側(cè)吹風(fēng)空調(diào)控制系統(tǒng)中計算機對送風(fēng)溫度偏大進行系統(tǒng)診斷為例進行說明。首先，現(xiàn)場工業(yè)控制機檢測傳感器是否壞了，如果傳感器壞了，置故障報表；反之，進一步檢測控制閥門是不是完全打開，如果不是則調(diào)節(jié)控制閥門大?。蝗绻刂崎y門已經(jīng)到了100％則，進一步檢測第一時間供水溫度，如果溫度偏高則在故障報表上置水溫度偏高；反之，進一步通過檢測第二時間供水溫度是否小于12度，如果是，在置故障報表上置表冷器效率差，如不是在故障報表上置水壓偏低三通閥失靈。通過故障報表可以相應(yīng)的調(diào)節(jié)控制參數(shù)，從而滿足工藝生產(chǎn)要求。
權(quán)利要求
1.一種側(cè)吹風(fēng)空調(diào)計算機控制方法，包括以下控制步驟通過計算機相連的子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)實時采集；在計算機上對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)模型判別，判定結(jié)果參數(shù)是否在工藝所要求的溫度、濕度、風(fēng)壓三者范圍內(nèi)，結(jié)果參數(shù)符合要求，則計算機繼續(xù)觀察下一時段的全部參數(shù)；其特征在于如果參數(shù)不符合要求，對參數(shù)進行焓值控制和最優(yōu)化節(jié)能控制調(diào)整，對調(diào)整后的參數(shù)結(jié)果通過數(shù)學(xué)模型計算輸出值，通過輸出值來調(diào)整控制閥門的大小，直到符合生產(chǎn)要求為止，然后計算機繼續(xù)觀察下一時段的全部參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)吹風(fēng)空調(diào)計算機控制方法，其特征在于所述的焓值控制是通過計算機對測吹風(fēng)控制過程中具有耦合關(guān)系濕熱的兩個參數(shù)進行焓值控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)吹風(fēng)空調(diào)計算機控制方法，其特征在于所述的最優(yōu)化節(jié)能控制在被控參數(shù)因外界干擾時，首先按數(shù)學(xué)模型計算控制手段得出一些控制參數(shù)，然后按系統(tǒng)資源情況，以最節(jié)能的目標(biāo)來選擇實際操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)吹風(fēng)空調(diào)計算機控制方法，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集是進行刪除法和誤差法進行檢測，剔除由于信號傳輸過程中失真的數(shù)據(jù)信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及化纖行業(yè)的側(cè)吹風(fēng)空調(diào)控制方法，它主要適用于化纖行業(yè)生產(chǎn)中長絲、短絲的側(cè)吹風(fēng)空調(diào)計算機控制系統(tǒng)。包括以下控制步驟通過計算機相連的子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)實時采集；在計算機上對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)模型判別，判定結(jié)果參數(shù)是否在工藝所要求的溫度、濕度、風(fēng)壓三者范圍內(nèi)，結(jié)果參數(shù)符合要求，則計算機繼續(xù)觀察下一時段的全部參數(shù)；其特征在于如果參數(shù)不符合要求，對參數(shù)進行焓值控制和最優(yōu)化節(jié)能控制調(diào)整，對調(diào)整后的參數(shù)結(jié)果通過數(shù)學(xué)模型計算輸出值，通過輸出值來調(diào)整控制閥門的大小。對參數(shù)采用了焓值控制克服了有關(guān)側(cè)吹風(fēng)系統(tǒng)在控制過程中濕度和溫度容易產(chǎn)生“振蕩”的技術(shù)缺陷，工作穩(wěn)定性高，且保證溫度、濕度、壓力精度三者高精度。
文檔編號F24F11/02GK1580658SQ20041001645
公開日2005年2月16日 申請日期2004年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者陳建信 申請人:陳建信