專利名稱：側吹風空調計算機控制方法
技術領域：
本發明涉及化纖行業的側吹風空調控制方法，它主要適用于化纖行業生產中長絲、短絲的側吹風空調計算機控制系統。
背景技術：
由于化纖行業的長絲、短絲生產中的側吹風工段為關鍵的加工工段，對送風的溫度、濕度、風壓控制精度要求高。目前，在該行業中大多都是采用德國LTG產品，該類產品采用常規儀表控制方法。所謂的常規儀表控制方法是指，利用常規控制儀表，對溫度、濕度即相對濕度及風壓進行檢測。然后只能對單變量逐個調整，如溫度偏低，就單純只調節溫度。由于溫度和濕度兩者是耦合關系，調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，這種關系在調節的過程中溫度和濕度常常會發生“振蕩”而告敗。以及包括配套的自控設備，需從外國進口，價格昂貴，不易大規模推廣。還有一少部分采用計算機系統控制方法，在數學模型上仍用單變量調節，仍會出現常規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。

發明內容
本發明所要的解決的技術問題是旨在克服上述技術缺陷，提供一種利用計算機計算系統控制能夠有效對溫度和濕度兩者間進行解耦，能在生產過程中工作穩定性高同時能保證溫度、濕度、壓力精度三者高精度，且耗能少的側吹風空調計算機控制方法。
本發明解決上述問題所采用的技術方案是該種側吹風空調計算機控制方法，包括以下控制步驟通過計算機相連的子系統對數據實時采集；在計算機上對采集的數據進行數學模型判別，判定結果參數是否在工藝所要求的溫度、濕度、風壓三者范圍內，結果參數符合要求，則計算機繼續觀察下一時段的全部參數；其特征在于如果參數不符合要求，對參數進行焓值控制和最優化節能控制調整，對調整后的參數結果通過數學模型計算輸出值，通過輸出值來調整控制閥門的大小，直到符合生產要求為止，然后計算機繼續觀察下一時段的全部參數。
本發明所述的焓值控制是通過計算機對測吹風控制過程中具有耦合關系濕熱的兩個參數進行焓值控制。
本發明所述的最優化節能控制在被控參數因外界干擾時，首先按數學模型計算控制手段得出一些控制參數，然后按系統資源情況，以最節能的目標來選擇實際操作。
本發明所述的數據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據信號。
本發明與現有技術相比具有以下有益效果1、對參數采用了焓值控制原理克服了有關側吹風系統在控制過程中濕度和溫度容易產生“振蕩”的技術缺陷，工作穩定性高，且保證溫度、濕度、壓力精度三者高精度；2、采用最優化的方案，節能效果明顯；同時整個系統的成本更低，更容易大規模的工業推廣。3采用計算機控制方式與常規儀表控制方法相比，具有控制精度高，且工作效率更高的優點。


圖1為側吹風控制系統的原理圖。
圖2為本發明的程序框圖。
圖3為本發明的I～D濕空氣焓濕圖。
圖4為本發明對送風溫度偏大進行系統診斷示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，在本實施例中，本發明所運行的側吹風計算機控制系統整體所采用控制方式是一種集散系統控制方式，即分布式計算機控制系統。本實施例中它主要包括與計算機3相連的子系統，通信網絡2，中央管理站1。中央管理站1通過通信網絡2與各個子系統相連進行數據通信和交換。在本實施例利用控制計算機代替現有的常規儀表與各個子系統相連，通過不同的工段把整個系統以不同要求分配成一個任務專一子系統。子系統包括空調機子系統31，冷凍站子系統32，熱交換系統33，電力子系統34，消防子系統35和保安子系統36。通過利用對計算機編程控制，實現對側吹分控制系統對溫度，濕度，風壓三者的精度實現控制。局部通信網絡2主要采用了分布式微機控制系統專用通訊網絡。它主要實現中央工作站中微機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絡為RH-NET局部通訊網絡。
本實施例中所述的計算機3是指直接面向現場，具有很高的可靠性的工業控制計算機，它主要負責對現場的各種數據的采樣和監控。在本實施例中的計算機型號為空調控制專用的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和狀態檢測。計算機通過一個雙工通訊接口與局部通信網絡進行通信，實現中央站統一管理，通過相應上位機微機指令，可以獨立地進行檢測控制，體現了分布式微機控制系統的優勢。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常可靠地工作。
本發明具體實現的PID算法及最優化控制，即本發明進行對參數進行最優化調整所采用數學模型，是通過計算機把連續量以離散化形式去控制閥門，PID連續方程式為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用指令，計算機根據指令，進入相應現場數據監控運行，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用戶需要自行設定，如果沒有到巡檢周期繼續讀時鐘。
反之，則進入現場數據采集。如果參數異常、系統置錯，重新采集數據，對所采集的數據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據信號，同時作出一個參數曲線圖。對采集的數據進行數學模型判別，判定結果參數是否在精度范圍內，即溫度、濕度、風度的范圍內，如果參數結果符合生產要求，繼續觀察下一時段的全部參數。
如果某個結果參數不合要求，進入控制周期，對這個結果參數，根據焓值控制原理和最優化節能控制原理的兩種方案基礎上，進行最優化控制調整；同時對調整后的參數結果進行數學模型計算輸出值，通過輸出值在系統中自動調整自控閥門大小或人工根據設定值調整閥門大小。且對調整后參數進行檢查控制效果并監控；如果這個結果還是不滿足生產要求，則繼續調整，直到滿足生產要求為止。
焓值控制，是指濕熱能解耦原理。由于空調系統是由若干的空氣及水處理組成，這些設備工作能力是按負荷計算確定的，實際使用時，由于負荷的不定性和外界因素的影響，會引起被控參數變化。控制的目標參數為溫度，濕度，壓力通過分析發現系統特性表現一定的滯后性，溫度、濕度二個參數存在一定的互耦性，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。如單個量調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備，防止冷熱抵消，節約能源，又要在運行的過程中在注意冬夏環境的區別，避免運行過程中出現虛調，及時地檢查設備介質是否達到要求。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。
最優化節能控制原理充分利用新風，盡量避免冷熱抵消，把空氣參數控制在極限值，通過I～D圖采取合理的分區，定時地進行條件判斷，觀察空調運行在那個區，采集現有種種參數信息，按數學模型計算控制手段得出一些控制參數，如閥門開度等的調節量，然后按系統資源，例如現有的冷水資源、加熱手段等情況，以最節能的目標來選擇實際操作的調節手段。輸出相應的控制指令，對執行機構進行控制。
參見圖3，本發明通過焓值控制和最優化節能控制，對溫度、濕度兩個耦合關系的參數從A點到E點進行調節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，該調節過程可分為，先通過一個等濕度過程從A點到B點，在經過B點到C點，從C到D點，最后經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調節過程。通過總體全局的觀念，利用計算機的分析，判斷功能，遵循最優節能控制原則，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。
本發明保證了計算機除了判斷分析運算外，還有設備及參數初始化，測量參數屏蔽，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各種設備及參數的初始值處于一種合理狀態，同時在信號的采樣的過程中采用了剔除法和誤差法，保證了空調的被控對象為大慣性環節，其狀態參數波動不會太大，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量關系，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，以側吹風空調控制系統中計算機對送風溫度偏大進行系統診斷為例進行說明。首先，現場工業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，如果不是則調節控制閥門大小；如果控制閥門已經到了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的調節控制參數，從而滿足工藝生產要求。
權利要求
1.一種側吹風空調計算機控制方法，包括以下控制步驟通過計算機相連的子系統對數據實時采集；在計算機上對采集的數據進行數學模型判別，判定結果參數是否在工藝所要求的溫度、濕度、風壓三者范圍內，結果參數符合要求，則計算機繼續觀察下一時段的全部參數；其特征在于如果參數不符合要求，對參數進行焓值控制和最優化節能控制調整，對調整后的參數結果通過數學模型計算輸出值，通過輸出值來調整控制閥門的大小，直到符合生產要求為止，然后計算機繼續觀察下一時段的全部參數。
2.根據權利要求1所述的側吹風空調計算機控制方法，其特征在于所述的焓值控制是通過計算機對測吹風控制過程中具有耦合關系濕熱的兩個參數進行焓值控制。
3.根據權利要求1所述的側吹風空調計算機控制方法，其特征在于所述的最優化節能控制在被控參數因外界干擾時，首先按數學模型計算控制手段得出一些控制參數，然后按系統資源情況，以最節能的目標來選擇實際操作。
4.根據權利要求1所述的側吹風空調計算機控制方法，其特征在于所述的數據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據信號。
全文摘要
本發明涉及化纖行業的側吹風空調控制方法，它主要適用于化纖行業生產中長絲、短絲的側吹風空調計算機控制系統。包括以下控制步驟通過計算機相連的子系統對數據實時采集；在計算機上對采集的數據進行數學模型判別，判定結果參數是否在工藝所要求的溫度、濕度、風壓三者范圍內，結果參數符合要求，則計算機繼續觀察下一時段的全部參數；其特征在于如果參數不符合要求，對參數進行焓值控制和最優化節能控制調整，對調整后的參數結果通過數學模型計算輸出值，通過輸出值來調整控制閥門的大小。對參數采用了焓值控制克服了有關側吹風系統在控制過程中濕度和溫度容易產生“振蕩”的技術缺陷，工作穩定性高，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 優先權日2004年2月20日
發明者陳建信 申請人:陳建信