CN110333747A - 一种烘干房的温湿度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烘干房的温湿度控制方法，包括温度控制和湿度控制，温度传感器采集烘干房实际温度并将其转化为可编程控制器能够接收的模拟量信号，可编程控制器对接收的模拟量信号进行滤波处理后，运用控制算法依据过程曲线实时调整烘干房温度，实现过程曲线温度的精确控制，具体包括升温控制、保温控制、降温控制；湿度传感器采集烘干房实际湿度并将其转化为可编程控制器能够接收的模拟量信号，可编程控制器对接收的模拟量信号进行滤波处理后，运用控制算法依据过程曲线实时调整烘干房湿度，实现过程曲线湿度的精确控制，具体包括恒湿度控制和比例湿度控制。本发明自动化程度高，方法简单，运转平稳可靠，控制精确，有极好的推广使用价值。

Description

一种烘干房的温湿度控制方法
技术领域
本发明涉及一种烘干房的温湿度控制方法，属于温湿度自动控制技术领域。
背景技术
烘干房多用于农业、工业生产，如食品烘干，原材料、陶瓷烘干等。目前，烘干方法常常侧重控制终点温度和终点湿度，对过程中的温湿度实现不了精确稳定控制；同时，对不同材料及不同的工艺要求未能采取不同的控制方式，这必然会影响烘干产品的质量和生产效率。因此，实现烘干房温湿度选择性过程精确控制是烘干设备的发展趋势。
发明内容
本发明针对传统烘干房操作方法单一且控制精度不高，控制方法不能满足材料和工艺要求的问题，提供一种烘干房的温湿度控制方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种烘干房的温湿度控制方法，包括温度控制和湿度控制，其中：
（1）温度控制
温度传感器采集烘干房实际温度并将其转化为可编程控制器能够接收的模拟量信号，可编程控制器对接收的模拟量信号进行滤波处理后，运用控制算法依据过程曲线实时调整烘干房温度，实现过程曲线温度的精确控制，具体包括升温控制、保温控制、降温控制；
（2）湿度控制
湿度传感器采集烘干房实际湿度并将其转化为可编程控制器能够接收的模拟量信号，可编程控制器对接收的模拟量信号进行滤波处理后，运用控制算法依据过程曲线实时调整烘干房湿度，实现过程曲线湿度的精确控制，具体包括恒湿度控制和比例湿度控制。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，有益效果是：
通过检测传感器采集烘干房实际温度与湿度并共同传送至可编程控制器，可编程控制器运用控制算法依据过程曲线实时调整烘干房温度和湿度，实现过程曲线温湿度精确控制，解决烘干房对不同烘干材料、不同工艺要求的温湿度控制问题，减少运行设备操作的复杂性和多变性，提高烘干房温湿度控制的适用性和精确性，提高生产效率和产品质量。本发明具有自动化程度高、方法简单、运转平稳可靠、控制精确，有极好的推广使用价值。
本发明更进一步的技术方案是：
保温控制为恒温控制；升温控制与降温控制为过程曲线控制，过程曲线包含线性、上抛物线、下抛物线、S型曲线四种。
升温控制、保温控制、降温控制依次进行，具体按如下方法进行：操作人员根据材料和工艺要求将整个烘干过程分成升温控制阶段、保温控制阶段、降温控制阶段，并分别设定好各阶段的控制功能及终点温度，对于每个阶段选择相应的过程曲线，保温控制不具有选择过程曲线功能；根据阶段时间、起始温度、终点温度、过程曲线通过控制算法计算出每分钟的设定温度值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于设定温度，控制实际温度变化曲线与设定过程曲线完全拟合。
恒湿度控制为恒定湿度控制，比例湿度控制为随温度比例线性调节湿度的控制；具体按如下方法进行：根据升温、保温、降温三个控制阶段，分别设定对应阶段的湿度控制功能和湿度比例系数；根据设定湿度、湿度比例系数通过控制算法计算出每分钟的设定湿度值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于设定湿度。
附图说明
图1是本发明的温湿度控制流程图；
图2是实施例1的温湿度控制流程图；
图3是实施例2的温湿度控制流程图；
图4是实施例3的温湿度控制流程图；
图5是实施例4的温湿度控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例详述本发明。
所述实施例中，温度控制采用测温仪表实时采集烘干房的实际温度，并将测温仪表检测的温度值转换成可编程控制器能够识别的电信号，可编程控制器接收模拟电信号并进行A/D转换成数字信号，可编程控制器对测温仪表电信号的采样时间为毫秒级，从而能够实时对烘干房的实际温度进行采集计算。为了降低可编程控制器的工作负荷、提高检测精度、减少外界干扰，采用数字滤波技术，固定可编程控制器对测温仪表的采样时间为0.2s，每秒进行5次测温采样，每秒对这5次的测温进行累加后取平均值，作为此时刻的实际温度值。
所述实施例中，湿度控制采用测湿仪表实时采集烘干房的实际湿度，并将测湿仪表检测的湿度值转换成可编程控制器能够识别的电信号，可编程控制器接收模拟电信号并进行A/D转换成数字信号，可编程控制器对测湿仪表电信号的采样时间为毫秒级，从而能够实时对烘干房的实际湿度进行采集计算。为了降低可编程控制器的工作负荷、提高检测精度、减少外界干扰，采用数字滤波技术，固定可编程控制器对测湿仪表的采样时间为0.2s，每秒钟中进行5次测湿采样，每秒钟对这5次的测湿进行累加后取平均值，作为此时刻的实际湿度值。
参见图1，温度控制具有升温控制、保温控制、降温控制三个控制功能。其中保温控制采用恒温控制；升温控制与降温控制为过程曲线控制，过程曲线包含线性、上抛物线、下抛物线、S型曲线四种；烘干房的整个温度控制分成升温、保温、降温三个阶段进行，升温和降温阶段选择线性、上抛物线、下抛物线、S型过程曲线，保温控制为恒定温度控制。对于上述每个阶段需要输入对应阶段时间、终点温度等参数，根据这些参数和过程曲线通过控制算法计算出每分钟的设定温度值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于设定温度，控制实际温度变化曲线与设定过程曲线完全拟合。
湿度控制包括恒湿度控制和比例湿度控制两个控制功能，恒湿度控制即为恒定湿度控制，比例湿度控制为随温度比例线性调节湿度的控制。湿度控制过程中，依据温度控制过程中的升温、保温、降温三个阶段，分别设定对应阶段的湿度控制功能和湿度比例系数。
下面以烘干房烘干陶瓷坯为例进行本发明的说明：
实施例1
参见图2，烘干房整个烘干过程分为升温、保温、降温三个阶段。温度控制：第一阶段为升温过程，采用线性升温；第二阶段为保温过程，采用恒温控制；第三阶段为降温过程，采用线性降温。湿度控制：三个阶段均采用恒湿度控制。
1、第一阶段（过程时间L1）：线性升温控制（终点温度t1），恒湿度控制（设定湿度）
1）温度控制：
参数：起始时间T0，终止时间T1=T0+L1，起始温度t0，终点温度t1。
基本过程函数：，k1为比例系数。
根据上述参数结合基本过程函数计算出，对应的温度过程函数，Tx为过程中某一时刻，ty为Tx时刻对应的过程计算温度。
在此阶段时间范围内，控制算法每分钟依据过程时间计算出对应的过程温度设定值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于计算的设定温度，控制实际温度变化曲线与设定过程曲线完全拟合。
2）湿度控制：
参数：起始时间T0，终止时间T1=T0+L1，设定湿度为。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于设定湿度，实现烘干房的恒定湿度控制。
2、第二阶段（过程时间L2）：保温控制（终点温度t2），恒湿度控制（设定湿度）
1）温度控制：
参数：起始时间为第一阶段的终止时间T1，终止时间T2=T1+L2，起始温度为第一阶段的终点温度t1，终点温度t2=t1。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于保温过程的设定温度，实现烘干房的保温功能。
2）湿度控制：
参数：起始时间为第一阶段终止时间T1，终止时间T2=T1+L2，设定湿度为。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于设定湿度，实现烘干房的恒定湿度控制。
3、第三阶段（过程时间L3）：线性降温控制（终点温度t3），恒湿度控制（设定湿度）
1）温度控制：
参数：起始时间为第二阶段的终止时间T2，终止时间T3=T2+L3，起始温度为第二阶段的终点温度t2，终点温度为t3。
基本过程函数：，k3为比例系数。
根据上述参数结合基本过程函数计算出，对应的温度过程函数，Tx为过程中某一时刻，ty为Tx时刻对应的过程计算温度。
在此阶段时间范围内，控制算法每分钟依据过程时间计算出对应的过程温度设定值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于计算的设定温度，控制实际温度变化曲线与设定过程曲线完全拟合。
2）湿度控制：
参数：起始时间为第二阶段终止时间T2，终止时间T3=T2+L3，设定湿度为。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于设定湿度，实现烘干房的恒定湿度控制。
经过上述升温、保温、降温三个阶段，升温和降温均采用线性温度控制功能，保温采用恒温控制功能，三个阶段均采用恒湿度控制功能，最终实现陶瓷坯的有效烘干。
实施例2
参见图3，烘干房整个烘干过程分为升温、保温、降温三个阶段。温度控制：第一阶段为升温过程，采用上抛物线升温；第二阶段为保温过程，采用恒温控制；第三阶段为降温过程，采用上抛物线降温。湿度控制：第一阶段采用比例湿度控制；第二阶段采用恒湿度控制；第三阶段采用比例湿度控制。
1、第一阶段（过程时间L1）：上抛物线升温控制（终点温度t1），比例湿度控制（湿度比例系数K1）
1）温度控制：
参数：起始时间T0，终止时间T1=T0+L1，起始温度t0，终点温度t1。
基本过程函数：，k1为比例系数。
根据上述参数结合基本过程函数计算出，对应的温度过程函数，Tx为过程中某一时刻，ty为Tx时刻对应的过程计算温度。
在此阶段时间范围内，控制算法每分钟依据过程时间计算出对应的过程温度设定值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于计算的设定温度，控制实际温度变化曲线与设定过程曲线完全拟合。
2）湿度控制：
参数：起始时间T0，终止时间T1=T0+L1，湿度比例系数为K1。
湿度过程函数：，tx为过程实际温度，为过程实际温度tx下的过程计算湿度。
在此阶段时间范围内，控制算法根据过程实际温度、湿度比例系数计算出每分钟的设定湿度值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于计算设定湿度，实现烘干房的比例湿度控制。
2、第二阶段（过程时间L2）：保温控制（终点温度t2），恒湿度控制（设定湿度）
1）温度控制：
参数：起始时间为第一阶段的终止时间T1，终止时间T2=T1+L2，起始温度为第一阶段的终点温度t1，终点温度t2=t1。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于保温过程的设定温度，实现烘干房的保温功能。
2）湿度控制：
参数：起始时间为第一阶段终止时间T1，终止时间T2=T1+L2，设定湿度为。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于设定湿度，实现烘干房的恒定湿度控制。
3、第三阶段（过程时间L3）：上抛物线降温控制（终点温度t3），比例湿度控制（湿度比例系数K3）
1）温度控制：
参数：起始时间为第二阶段的终止时间T2，终止时间T3=T2+L3，起始温度为第二阶段的终点温度t2，终点温度为t3。
基本过程函数：，k3为比例系数。
根据上述参数结合基本过程函数计算出，对应的温度过程函数，Tx为过程中某一时刻，ty为Tx时刻对应的过程计算温度。
在此阶段时间范围内，控制算法每分钟依据过程时间计算出对应的过程温度设定值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于计算的设定温度，控制实际温度变化曲线与设定过程曲线完全拟合。
2）湿度控制：
参数：起始时间为第二阶段终止时间T2，终止时间T3=T2+L3，湿度比例系数为K3。
湿度过程函数：，tx为过程实际温度，为过程实际温度tx下的过程计算湿度。
在此阶段时间范围内，控制算法根据过程实际温度、湿度比例系数计算出每分钟的设定湿度值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于计算设定湿度，实现烘干房的比例湿度控制。
经过上述升温、保温、降温三个阶段，升温、降温均采用上抛物线温度控制和比例湿度控制功能，保温采用恒温控制和恒湿度控制功能，最终实现陶瓷坯的有效烘干。
实施例3
参见图4，烘干房整个烘干过程分为升温、保温、降温三个阶段。温度控制：第一阶段为升温过程，采用下抛物线升温；第二阶段为保温过程，采用恒温控制；第三阶段为降温过程，采用下抛物线降温。湿度控制：第一阶段采用比例湿度控制；第二阶段采用恒湿度控制；第三阶段采用恒湿度控制。
1、第一阶段（过程时间L1）：下抛物线升温控制（终点温度t1），比例湿度控制（湿度比例系数K1）
1）温度控制：
参数：起始时间T0，终止时间T1=T0+L1，起始温度t0，终点温度t1。
基本过程函数：，k1为比例系数。
根据上述参数结合基本过程函数计算出，对应的温度过程函数，Tx为过程中某一时刻，ty为Tx时刻对应的过程计算温度。
在此阶段时间范围内，控制算法每分钟依据过程时间计算出对应的过程温度设定值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于计算的设定温度，控制实际温度变化曲线与设定过程曲线完全拟合。
2）湿度控制：
参数：起始时间T0，终止时间T1=T0+L1，湿度比例系数为K1。
湿度过程函数：，tx为过程实际温度，为过程实际温度tx下的过程计算湿度。
在此阶段时间范围内，控制算法根据过程实际温度、湿度比例系数计算出每分钟的设定湿度值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于计算设定湿度，实现烘干房的比例湿度控制。
2、第二阶段（过程时间L2）：保温控制（终点温度t2），恒湿度控制（设定湿度）
1）温度控制：
参数：起始时间为第一阶段的终止时间T1，终止时间T2=T1+L2，起始温度为第一阶段的终点温度t1，终点温度t2=t1。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于保温过程的设定温度，实现烘干房的保温功能。
2）湿度控制：
参数：起始时间为第一阶段终止时间T1，终止时间T2=T1+L2，设定湿度为。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于设定湿度，实现烘干房的恒定湿度控制。
3、第三阶段（过程时间L3）：下抛物线降温控制（终点温度t3），恒湿度控制（设定湿度）
1）温度控制：
参数：起始时间为第二阶段的终止时间T2，终止时间T3=T2+L3，起始温度为第二阶段的终点温度t2，终点温度为t3。
基本过程函数：，k3为比例系数。
根据上述参数结合基本过程函数计算出，对应的温度过程函数，Tx为过程中某一时刻，ty为Tx时刻对应的过程计算温度。
在此阶段时间范围内，控制算法每分钟依据过程时间计算出对应的过程温度设定值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于计算的设定温度，控制实际温度变化曲线与设定过程曲线完全拟合。
2）湿度控制：
参数：起始时间为第二阶段终止时间T2，终止时间T3=T2+L3，设定湿度为。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于设定湿度，实现烘干房的恒定湿度控制。
经过上述升温、保温、降温三个阶段，升温、降温采用下抛物线温度控制，保温采用恒温控制，升温采用比例湿度控制，保温、降温采用恒湿度控制功能，最终实现陶瓷坯的有效烘干。
实施例4
参见图5，烘干房整个烘干过程分为升温、保温、降温三个阶段。温度控制：第一阶段为升温过程，采用S型曲线升温；第二阶段为保温过程，采用恒温控制；第三阶段为降温过程，采用S型曲线降温。湿度控制：第一阶段采用恒湿度控制；第二阶段采用恒湿度控制；第三阶段采用比例湿度控制。
1、第一阶段（过程时间L1）：S型曲线升温控制（终点温度t1），恒湿度控制（设定湿度）
1）温度控制：
参数：起始时间T0，终止时间T1=T0+L1，起始温度t0，终点温度t1。
基本过程函数：，T为过程总时间。
根据上述参数结合基本过程函数计算出T=T1-T0=L1，对应的温度过程函数，Tx为过程中某一时刻，ty为Tx时刻对应的过程计算温度。
在此阶段时间范围内，控制算法每分钟依据过程时间计算出对应的过程温度设定值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于计算的设定温度，控制实际温度变化曲线与设定过程曲线完全拟合。
2）湿度控制：
参数：起始时间T0，终止时间T1=T0+L1，设定湿度为。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于设定湿度，实现烘干房的恒定湿度控制。
2、第二阶段（过程时间L2）：保温控制（终点温度t2），恒湿度控制（设定湿度）
1）温度控制：
参数：起始时间为第一阶段的终止时间T1，终止时间T2=T1+L2，起始温度为第一阶段的终点温度t1，终点温度t2=t1。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于保温过程的设定温度，实现烘干房的保温功能。
2）湿度控制：
参数：起始时间为第一阶段终止时间T1，终止时间T2=T1+L2，设定湿度为。
在此阶段时间范围内，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于设定湿度，实现烘干房的恒定湿度控制。
3、第三阶段（过程时间L3）：S型曲线降温控制（终点温度t3），比例湿度控制（湿度比例系数K3）
1）温度控制：
参数：起始时间为第二阶段的终止时间T2，终止时间T3=T2+L3，起始温度为第二阶段的终点温度t2，终点温度为t3。
基本过程函数：，T为过程总时间。
根据上述参数结合基本过程函数计算出T=T3-T2=L3，对应的温度过程函数，Tx为过程中某一时刻，ty为Tx时刻对应的过程计算温度。
在此阶段时间范围内，控制算法每分钟依据过程时间计算出对应的过程温度设定值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于计算的设定温度，控制实际温度变化曲线与设定过程曲线完全拟合。
2）湿度控制：
参数：起始时间为第二阶段终止时间T2，终止时间T3=T2+L3，湿度比例系数为K3。
湿度过程函数：，tx为过程实际温度，为过程实际温度tx下的过程计算湿度。
在此阶段时间范围内，控制算法根据过程实际温度、湿度比例系数计算出每分钟的设定湿度值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于计算设定湿度，实现烘干房的比例湿度控制。
经过上述升温、保温、降温三个阶段，升温、降温采用S型曲线温度控制，保温采用恒温控制，升温、保温采用恒湿度控制，降温采用比例湿度控制，最终实现陶瓷坯的有效烘干。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，均属于本发明技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种烘干房的温湿度控制方法，包括温度控制和湿度控制，其特征是：
（1）温度控制
温度传感器采集烘干房实际温度并将其转化为可编程控制器能够接收的模拟量信号，可编程控制器对接收的模拟量信号进行滤波处理后，运用控制算法依据过程曲线实时调整烘干房温度，实现过程曲线温度的精确控制，具体包括升温控制、保温控制、降温控制；
（2）湿度控制
湿度传感器采集烘干房实际湿度并将其转化为可编程控制器能够接收的模拟量信号，可编程控制器对接收的模拟量信号进行滤波处理后，运用控制算法依据过程曲线实时调整烘干房湿度，实现过程曲线湿度的精确控制，具体包括恒湿度控制和比例湿度控制。
2.根据权利要求1所述的一种烘干房的温湿度控制方法，其特征在于：保温控制为恒温控制；升温控制与降温控制为过程曲线控制，过程曲线包含线性、上抛物线、下抛物线、S型曲线四种。
3.根据权利要求2所述的一种烘干房的温湿度控制方法，其特征在于：升温控制、保温控制、降温控制依次进行，具体按如下方法进行：操作人员根据材料和工艺要求将整个烘干过程分成升温控制阶段、保温控制阶段、降温控制阶段，并分别设定好各阶段的控制功能及终点温度，对于每个阶段选择相应的过程曲线，保温控制不具有选择过程曲线功能；根据阶段时间、起始温度、终点温度、过程曲线通过控制算法计算出每分钟的设定温度值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际温度等于设定温度，控制实际温度变化曲线与设定过程曲线完全拟合。
4.根据权利要求1所述的一种烘干房的温湿度控制方法，其特征在于：恒湿度控制为恒定湿度控制，比例湿度控制为随温度比例线性调节湿度的控制；具体按如下方法进行：根据升温、保温、降温三个控制阶段，分别设定对应阶段的湿度控制功能和湿度比例系数；根据设定湿度、湿度比例系数通过控制算法计算出每分钟的设定湿度值，可编程控制器应用PID控制逻辑实时控制烘干房实际湿度等于设定湿度。
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