CN111007904A - 一种基于pid控制高架库温湿度的系统及方法 - Google Patents

一种基于pid控制高架库温湿度的系统及方法 Download PDF

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余数
孔磊
刘剑敏
胡小虎
施建国
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Abstract

本发明公开了一种基于PID控制高架库温湿度的系统及方法，系统包括送回风单元、温度传感器、湿度传感器、控制器、加热单元、加湿单元和降温除湿单元，各温度传感器和湿度传感器分别设于对应的送回风单元的送风口或回风口；控制器分别与各温度传感器和湿度传感器相连；加热单元、加湿单元和降温除湿单元均与控制器相连；当控制器利用PID控制算法基于获取到的温湿度数据判断出高架库中的温湿度不满足要求，则将新风和各送回风单元中的回风分别送入降温除湿单元的两个通道内，然后再混合后顺次送入加热单元、加湿单元进行温湿度调节。本发明通过室内传感器监测实时温湿度，利用PID反馈控制系统以及风管的布置方式共同调节室内的温湿度，保证其在工艺要求范围内。

Description

一种基于PID控制高架库温湿度的系统及方法
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种基于PID控制高架库温湿度的系统及方法。
背景技术
卷烟行业半成品，成品烟丝高架库高度达22.1m，工艺温湿度要求是26±2℃，62.5±7.5％RH。而烟草行业高架库内物料存储的特殊性决定了物料在库内的存储范围为全空间性的，这就要求空调系统要保持整个库的恒温恒湿状态，由于物料贮量的不确定性、高度落差大极易导致温度梯度。常规的送回风空调系统难以确保高架库的温湿度均衡。
当前行业内高架库空调系统中主要采用三种气流组织控制方式：
①侧送侧回方式：在货架上装满货物的状态下，水平方向的送风气流会受到货物的阻挡，形成气流短流，进而导致库内气流组织不均匀；
②顶送侧回方式：送风采用在高架库顶部风管均匀布置多个球喷或旋流风口，利用堆垛机巷道向下送风。回风采用沿高架库四周墙壁布置多层风道，侧向布置单层百叶回风口。但由于高架库较高，而顶部风口的送风射程有限(行业内普遍采用的D630型风口的最大射程14米)，库内底部区域无法进行气流交换，导致在垂直方向上产生温度梯度；
③上下送侧回方式：虽然气流组织方式较好，但是由于风管安装空间、控制调节阀安装的位置需要考虑多变的灵活度等因素影，导致这种方式有其应用的局限性。
由于当前烟丝高架库的空间较大，这三种方式在应用中存在着气流回路、设备局限以及安装施工上的问题，这就要求其空调系统无法采用常规的送风回风方式。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于PID控制高架库温湿度的系统及方法，通过室内传感器监测实时温湿度，利用PID反馈控制系统以及风管的布置方式共同调节室内的温湿度，保证其在工艺要求范围内。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种基于PID控制高架库温湿度的系统，包括：
若干个送回风单元，各送回风单元从上至下顺次分布于高架库内；
若干个温度传感器和湿度传感器，各温度传感器和湿度传感器分别设于对应的送回风单元的送风口或回风口；
控制器，所述控制器的输入端分别与各温度传感器和湿度传感器相连；
加热单元、加湿单元和降温除湿单元，分别与所述控制器的输出端相连；
当所述控制器利用PID控制算法基于实时获取到的温湿度数据判断出高架库中的温湿度不满足要求，则将新风和各送回风单元中的回风分别送入降温除湿单元的两个通道内，然后再混合后顺次送入加热单元、加湿单元进行温湿度调节，直至高架库温湿度满足设定要求。
作为本发明的进一步改进，各送回风单元的送风口采用喷射式送风口，回风口采用双层百叶风口。
作为本发明的进一步改进，位于最下方的送回风单元的回风口通过空气处理机组和循环风机与各送回风单元的送风口相连通，其余送回风单元的回风口直接通过循环风机分别与各送回风单元的送风口相连通。
作为本发明的进一步改进，所述送回风单元的数量为3，采用上下三层送风、中间两层侧回风的风管布局方式。
作为本发明的进一步改进，各送回风单元均包括送风管和回风管，所述送风管和回风管均设于高架库的侧壁上。
作为本发明的进一步改进，所述送风管布置在高架库侧壁离地高度分别为19.7m、4.0m、0.3m；所述回风管布置在高架库侧壁离地高度分别为10.5m、16.7m。
第二方面，本发明提供了一种基于PID控制高架库温湿度的方法，包括：
分别采集高架库中各送回风单元的温湿度数据；
不断执行基于采集到实时温湿度数据利用PID控制算法判断高架库中的温湿度是否满足要求，若不满足要求，则将新风和各送回风单元中的回风分别送入降温除湿单元的两个通道内，然后再混合后顺次送入加热单元、加湿单元进行温湿度调节，直至高架库温湿度满足设定要求。
可选地，各送回风单元的送风口采用喷射式送风口，回风口采用双层百叶风口。
可选地，位于最下方的送回风单元的回风口通过空气处理机组和循环风机与各送回风单元的送风口相连通，其余送回风单元的回风口直接通过循环风机分别与各送回风单元的送风口相连通。
可选地，所述送回风单元的数量为3，采用上下三层送风、中间两层侧回风的风管布局方式，所述送风管布置在高架库侧壁离地高度分别为19.7m、4.0m、0.3m；所述回风管布置在高架库侧壁离地高度分别为10.5m、16.7m。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提出一种基于PID控制高架库温湿度的系统及方法，通过室内传感器监测实时温湿度，利用PID反馈控制系统以及风管的布置方式共同调节室内的温湿度，保证其在工艺要求范围内。
本发明基于对高架库风管的布置方式和PID控制算法，能够实现高架库垂直方向温湿度场均匀，减小温湿度极差，库内各温湿度监测点的温度极差≤2℃，相对湿度极差≤5％。
附图说明
图1是本发明一种实施例的风循环原理图；
图2是本发明一种实施例的PID湿度控制原理图；
图3是本发明一种实施例的PID温度控制原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
本发明提供了一种基于PID控制高架库温湿度的系统，包括：
若干个送回风单元，各送回风单元从上至下顺次分布于高架库内，即通过调整风管的布局来配合实现高架库的温湿度控制，充分扰动高架库室内的温湿度，保证高架库内无死角，且每个区域的温湿度都是符合工艺要求的；
若干个温度传感器和湿度传感器，各温度传感器和湿度传感器分别设于对应的送回风单元的送风口或回风口；即各送回风单元的送风口和回风口处均设有温度传感器和湿度传感器，且各送风口和回风口的温度传感器和湿度传感器的数量可以是多个，用于实时监测各送风口和回风口的温湿度值，以配合PID控制算法进行数据分析和计算；
控制器，所述控制器的输入端分别与各温度传感器和湿度传感器相连；
加热单元、加湿单元和降温除湿单元，分别与所述控制器的输出端相连，即控制器根据PID控制算法得到的结果去控制加热单元、加湿单元和降温除湿单元的工作状态和开度；在具体应用过程中，所述加热单元、加湿单元和降温除湿单元统称执行机构；
当所述控制器利用PID控制算法基于实时获取到的温湿度数据判断出高架库中的温湿度不满足要求，则将新风和各送回风单元中的回风分别送入降温除湿单元的两个通道内，然后再混合后顺次送入加热单元、加湿单元进行温湿度调节，直至高架库温湿度满足设定要求。
如图2所示为基于PID控制算法的湿度控制图。烟丝高架库采用分程调节，能够实现了加热单元(加热阀)、加湿单元(加湿阀)、降温除湿单元(表冷器)等控制设备的联动。在PID分层控制的过程中，如果新风温湿度、加热单元、降温除湿单元等发生了改变，利用PID控制算法，可以实现将部分超调量预先进行补偿调节控制，摆脱干扰源引起室内温湿度变化所带来的调节延迟的影响，真正实现烟丝库温湿度的精确控制，同时也节省了补偿室内温湿度震荡变化引起的能源消耗问题。
如图3所示为基于PID控制算法的温度控制图。本发明对空调系统的新风与回风温度、湿度精度分层双控的调节方式。空调系统的控温湿度采用先控温再控湿的调节顺序进行，一般引入的新风阀门开度在8％-15％，新风和回风先经过表冷器分层除湿，之后新风和回风混合经过加热单元控温之后再加湿达到控制的湿度要求，经过循环管道送风到对应的区域。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，各送回风单元的送风口采用喷射式送风口，回风口采用双层百叶风口。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，位于最下方的送回风单元的回风口通过空气处理机组和循环风机与各送回风单元的送风口相连通，其余送回风单元的回风口直接通过循环风机分别与各送回风单元的送风口相连通。即空调在启动之后新风和底部回风管回来的风需要经过空气处理机组过滤得到清洁气体再由循环风机通过多个循环风机风管将风带到不同层区域的高架库进行烟丝恒温恒湿储藏。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述送回风单元的数量为3，采用上下三层送风、中间两层侧回风的风管布局方式。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，各送回风单元均包括送风管和回风管，所述送风管和回风管均设于高架库的侧壁上。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述送风管布置在高架库侧壁离地高度分别为19.7m、4.0m、0.3m；所述回风管布置在高架库侧壁离地高度分别为10.5m、16.7m。
其中，图2和图3中的高架库相对湿度控制回路和相对温度控制回路，指的是在高架库内的墙壁上每一层区域内也布置着相应数量湿度传感器，用于检测每一层高架库内的相对湿度是否符合工艺要求，如果没有可以通过反馈调节系统在起始输入测进行调节控制，如新风进风量、以及系统循环回风量，而送风相对湿度和送风相对温度是反馈调节控制的是空调箱入口的送风量。
实施例2
本发明实施例中提供了一种基于PID控制高架库温湿度的方法，包括：
(1)分别采集高架库中各送回风单元的温湿度数据；
(2)不断执行基于采集到实时温湿度数据利用PID控制算法判断高架库中的温湿度是否满足要求，若不满足要求，则将新风和各送回风单元中的回风分别送入降温除湿单元的两个通道内，然后再混合后顺次送入加热单元、加湿单元进行温湿度调节，直至高架库温湿度满足设定要求。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，各送回风单元的送风口采用喷射式送风口，回风口采用双层百叶风口。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，位于最下方的送回风单元的回风口通过空气处理机组和循环风机与各送回风单元的送风口相连通，其余送回风单元的回风口直接通过循环风机分别与各送回风单元的送风口相连通。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述送回风单元的数量为3，采用上下三层送风、中间两层侧回风的风管布局方式，所述送风管布置在高架库侧壁离地高度分别为19.7m、4.0m、0.3m；所述回风管布置在高架库侧壁离地高度分别为10.5m、16.7m。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于PID控制高架库温湿度的系统，其特征在于，包括：
若干个送回风单元，各送回风单元从上至下顺次分布于高架库内；
若干个温度传感器和湿度传感器，各温度传感器和湿度传感器分别设于对应的送回风单元的送风口或回风口；
控制器，所述控制器的输入端分别与各温度传感器和湿度传感器相连；
加热单元、加湿单元和降温除湿单元，分别与所述控制器的输出端相连；
当所述控制器利用PID控制算法基于实时获取到的温湿度数据判断出高架库中的温湿度不满足要求，则将新风和各送回风单元中的回风分别送入降温除湿单元的两个通道内，然后再混合后顺次送入加热单元、加湿单元进行温湿度调节，直至高架库温湿度满足设定要求。
2.根据权利要求1所述的一种基于PID控制高架库温湿度的方法，其特征在于：各送回风单元的送风口采用喷射式送风口，回风口采用双层百叶风口。
3.根据权利要求1所述的一种基于PID控制高架库温湿度的方法，其特征在于：位于最下方的送回风单元的回风口通过空气处理机组和循环风机与各送回风单元的送风口相连通，其余送回风单元的回风口直接通过循环风机分别与各送回风单元的送风口相连通。
4.根据权利要求1所述的一种基于PID控制高架库温湿度的方法，其特征在于：所述送回风单元的数量为3，采用上下三层送风、中间两层侧回风的风管布局方式。
5.根据权利要求4所述的一种基于PID控制高架库温湿度的方法，其特征在于：各送回风单元均包括送风管和回风管，所述送风管和回风管均设于高架库的侧壁上。
6.根据权利要求5所述的一种基于PID控制高架库温湿度的方法，其特征在于：所述送风管布置在高架库侧壁离地高度分别为19.7m、4.0m、0.3m；所述回风管布置在高架库侧壁离地高度分别为10.5m、16.7m。
7.一种基于PID控制高架库温湿度的方法，其特征在于，包括：
分别采集高架库中各送回风单元的温湿度数据；
不断执行基于采集到实时温湿度数据利用PID控制算法判断高架库中的温湿度是否满足要求，若不满足要求，则将新风和各送回风单元中的回风分别送入降温除湿单元的两个通道内，然后再混合后顺次送入加热单元、加湿单元进行温湿度调节，直至高架库温湿度满足设定要求。
8.根据权利要求6所述的一种基于PID控制高架库温湿度的方法，其特征在于：各送回风单元的送风口采用喷射式送风口，回风口采用双层百叶风口。
9.根据权利要求6所述的一种基于PID控制高架库温湿度的方法，其特征在于：位于最下方的送回风单元的回风口通过空气处理机组和循环风机与各送回风单元的送风口相连通，其余送回风单元的回风口直接通过循环风机分别与各送回风单元的送风口相连通。
10.根据权利要求6所述的一种基于PID控制高架库温湿度的方法，其特征在于：所述送回风单元的数量为3，采用上下三层送风、中间两层侧回风的风管布局方式，所述送风管布置在高架库侧壁离地高度分别为19.7m、4.0m、0.3m；所述回风管布置在高架库侧壁离地高度分别为10.5m、16.7m。
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