CN1851590A - 浮法玻璃生产线风机节能控制装置及其节能控制方法 - Google Patents
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Abstract
浮法玻璃生产线风机节能控制装置及其节能控制方法，包括信号采集装置、电能质量控制器，可编程控制器、可视化现场操作站、智能模糊控制器、操作员控制站、工程师控制站和能源管理站，各部分之间实行电连接或信号连接；本发明突破浮法玻璃生产线现有控制技术，集成了网络通信技术、计算机硬件技术、变频调速技术、智能模糊控制技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、组态软件技术及数据库技术，融入了先进节能控制算法。本发明具有设计合理、技术含量高、稳定可靠、节能效果好、管理方便、分析准确、诊断、维修方便的特点。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种能效跟踪、设备管理和智能控制的智能化节能控制装置，尤其是一种浮法玻璃生产线风机节能控制装置及其节能控制方法。
(二)背景技术
浮法玻璃在平板玻璃中占着主导地位，占总量中的近70％。作为当今世界玻璃生产最高技术的浮法工艺自1959年发明至今，仍以无可替代的优势占居全球平板玻璃工业的龙头地位。我国的浮法玻璃产量约占世界浮法总数的四分之一。
随着中国经济的发展，全国总能耗在逐年增长，浮法玻璃工业能耗也呈上升趋势，但中国浮法玻璃行业能源利用率和国际水平相比相差甚远，具有很大的节能潜力。目前，中国的浮法玻璃工业控制系统主要是分布式集散控制系统、可编程逻辑控制系统及传统的智能仪表控制系统，这些系统仅仅是实现浮法玻璃工业各生产线的集中监视与控制，没有考虑能源利用率的问题，不能实现对浮法玻璃企业能源进行集中管理、分析及预测，因此浮法玻璃企业对能源管理无法实现智能管理与智能控制，更是无法提供经济运行节能方案。
虽然浮法玻璃企业目前大多都采用了变频调速技术及计算机控制技术，但目的只是为了实现单一的集中控制，监视设备运行状况、控制现场设备及设置系统参数等，不具有能源优化模型及先进节能控制技术，设备不能按需耗能，浪费大量能源。
(三)发明内容
针对浮法玻璃行业现有技术的不足，本发明提供一种设计合理、运行稳定可靠、节能效果好、管理方便、分析准确，诊断、维修方便的浮法玻璃生产线风机节能控制装置。
一种浮法玻璃生产线风机节能控制装置，包括信号采集装置、电能质量控制器，可编程控制器、可视化现场操作站、智能模糊控制器、操作员控制站、工程师控制站和能源管理站；信号采集装置包括数据采集模块与采集温度信号、湿度信号、风压信号、风量信号、风速信号和电能信号的传感器，信号采集装置通过屏蔽电缆与对应的传感器连接，信号采集装置和可编程控制器通过系统总线连接。
所述的信号采集装置是综合数据采集模块，综合数据采集模块与可编程控制器连接；综合数据采集模块使用欧姆龙生产CJ1W-AD081-V1或西门子生产的6ES7331-7KF02-0AB0；传感器包括温、湿度传感器、风压传感器、风量传感器、风速传感器，电流互感器。每个风机的运行作用不同，温度要求也不相同，温湿度传感器的实际安装位置及数量要根据各风机的运行工况及作用来现场确定，风压传感器、风量传感器、风速传感器安装在个风机的送风管道上。温度传感器用欧锐特科技有限公司生产的WR系列热电偶，湿度传感器用BTHS-3型支持0-10V/4-20MA标准信号输出的传感器，风压传感器使用HONEYWELL的CPC系列风压传感器，风量传感器使用常州三恒自动化仪表有限公司的KGF2型智能风量传感器，风速传感器使用前景惠邦温室控制技术公司的LT/FS系列，电流互感器是德力西的LM系列。
本发明工作过程如下：
系统启动，进入节能控制系统软件主画面，工作人员可选择节能运行方式或工频运行方式。在节能运行方式下：通过系统信号采集装置采集现场温度、湿度、风压、风量、风速以及电能质量的相关参数，与专家数据库系统参数比较，中央控制器和能效分析控制软件综合分析运算得出得到系统运行偏差，根据偏差系统选择智能模糊控制方式：智能模糊节能控制方式1：当偏差＜0时，选择智能模糊节能控制方式1，在保证终端负载需求的情况下，根据专家数据库有关参数计算得出最佳运行参数，再经过模糊控制器整定输出给控制设备，从而使设备运行在最佳状况，达到最优控制。智能模糊节能控制方式2：当偏差＞＝0并且小于专家数据库有关参数运算得出的偏差最大值时，选择智能模糊节能控制方式2，在保证终端负载需求的情况下，专家数据库参数和当前运行参数比较运算，得到偏差，然后将偏差数据回馈，再经过比例积分微分(PID)运算，得出最佳运行参数，再经过模糊控制器整定输出给控制设备，从而使设备始终运行在最佳状况，达到最优控制。智能模糊节能控制方式3：当偏差＞＝专家数据库有关参数运算得出的偏差最大值时，选择智能模糊节能控制方式3，在保证终端负载需求的情况下，根据专家数据库有关参数计算得出最佳运行参数，再经过模糊控制器整定输出给控制设备，从而使设备始终运行在最佳状况，达到最优控制。
在工频运行方式下，用户可手动或自动启动生产线上的各台风机，并记录风机的启动停止时间以及运行时间，采集系统的主要运行参数。当节能运行出现故障时，中央控制站会自动弹出报警画面提示工作人员并自动切换到工频运行；当风机出现故障停机时，系统会自动切换到备用风机运行并自动弹出报警画面提示工作人员。
能效分析控制软件对浮法玻璃生产线的每台风机的能源消耗按天统计、月统计及年统计，并且根据用户给定能源价格计算能源成本，并自动生成报表及曲线；能效分析控制软件对所有能耗进行分析，与同期能耗进行比较，并且运算出能效数据通过总线输出给可编程控制器，为可编程控制器进行能耗控制提供依据，能效数据可以曲线和棒图的形式表示；能效分析控制软件把设备能耗数据及其它重要参数自动生成时报表、日报表、月报表及年报表进行管理，还提供故障预警、报警、自诊断、打印功能，保障系统稳定安全运行。能效分析控制软件记录设备启动及停止时间、设备节能及工频运行累计时间，计算节电率及节约成本，使用户实时掌握系统设备能耗情况，方便成本管理、控制。
上述浮法玻璃生产线风机节能控制装置的控制方法如下：
(1)设备启动，选择节能控制方式或工频控制方式；
(2)节能控制时，根据控制信号判断模糊节能控制方式或手动节能控制方式；
(3)在模糊节能控制方式下，系统数据采集装置采集现场参数，对温、湿度、风压、风量、风速、供电电压，电流、电能质量等相关参数进行分析，同时进行能效分析；
(4)对步骤(3)和(9)的分析结果综合计算偏差；
(5)根据步骤(4)得出的偏差，确定模糊控制方式：偏差＜0时，选择智能模糊控制方式1；偏差＞＝0并且小于偏差最大值时，选择智能模糊控制方式2；偏差＞偏差最大值时选择智能模糊控制方式3；
(6)由步骤(5)决定设备智能模糊控制方式1，系统进行智能模糊控制计算，并自动采集设备运行参数；
(7)由步骤(5)决定设备智能模糊控制方式2，系统进行智能模糊控制计算，并自动采集设备运行参数；
(8)由步骤(5)决定设备智能模糊控制方式3，系统进行智能模糊控制计算，并自动采集设备运行参数；
(9)由步骤(6)、(7)或(8)采集的设备运行参数，综合环境及系统参数进行相应处理，得出运行偏差并将运行偏差发送给步骤(4)；
(10)由步骤(2)选择手动节能控制方式，系统由工作人员操作方式运行；
(11)设备输出最优值；
(12)停止信号，控制过程结束；不停止信号返回步骤(3)。
本发明一方面实现对浮法玻璃生产线各风机的集中管理与控制，使浮法玻璃生产线各风机协调工作，达到最优工作状况，从而提高浮法玻璃生产企业的能源利用率；另一方面对能源信号进行在线自动监测和修正计算，能效分析控制软件对能源数据进行收集、统计、计算和汇总分析能源数据，为用户提供曲线、报表管理及故障报警，及时向调度人员和领导提供能源信息和情报，以便做出相应的节能决策，提高浮法玻璃生产线设备的管理整体水平及能源管理水平。工艺节能与技术节能相结合：
1、工艺节能：根据各风机的运行工况及工艺要求，有的风机所需要的风源为冷风，而有的风机所需要的风源为热风，首先通过工艺保证需要冷风源的风机吸入低温冷风，避免出现冷热风交叉的现象，以达到更好的降温效果，冷风被风机吹到所要降温的高温设备上后，吸收高温设备的热量后，冷风的温度相对升高，采用余热回收装置将热风进行采集，输送给需要热风源的风机，使风量进行有效循环，将热风进行有效利用，即提高了高温设备的降温效果，又降低了需要热风源的风机对风进行加热时的能源消耗，达到工艺节能。
2、技术节能：通过工艺节能的改造，提高了能源的利用率，增加了风机技术节能的空间，结合风机设备的技术改造，达到更好的节能效果，降低能耗的浪费。
本发明突破浮法玻璃生产线现有控制技术，集成了网络通信技术、计算机硬件技术、变频调速技术、智能模糊控制技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、组态软件技术及数据库技术，并且融入了先进的节能控制算法。
本发明具有设计合理、技术含量高、稳定可靠、节能效果好、管理方便、分析准确、诊断、维修方便的特点。
(四)附图说明
图1是本发明的结构方框图。
图2是本发明的控制程序流程图。
图3是本发明的总电原理图。
图4是本发明中信号采集装置电原理图。
其中，1、能源管理站 2、工程师控制站 3、操作员控制站 4、打印机 5、可视化现场操作站 6、通讯接口 7、电源装置 8、可编程控制器 9、智能模糊控制器 10、信号采集装置 11、电能质量控制器 12、传感器 13、互感器 14、滤波器 15、电抗器 16、变频器 17、智能模糊模块；POWER SUPPLY：电源，PT&DATACENTER：嵌入式一体化工控机，A/D：模数转换模块；D/A：数模转换模块；SCU41：通讯模块；Transduce：变频器；ATU：RS232转RS485模块，M：电机；N、U、V、W：三相四线电源；R、S、T、：变频器三相电源进线端子；USB：通行串行总线；Rs232：串行总线；PLC：可编程控制器；CIF12：RS232C转换适配器；QF：断路器，WR：温度传感器，BTHS：湿度度传感器，CPC：风压度传感器，KGF2：风量度传感器，LT/FS：风速度传感器。
(五)具体实施方式
实施例1：
本发明的结构如图1、图3和图4所示，控制程序流程图如图2所示，包括信号采集装置10、电能质量控制器11，可编程控制器8、可视化现场操作站5、智能模糊控制器9、操作员控制站3、工程师控制站2和能源管理站1。信号采集装置10包括数据采集模块与采集温度信号、湿度信号、压力信号、流量信号、液位信号、风速信号和电能信号的传感器，信号采集装置10通过屏蔽电缆与对应的传感器连接，信号采集装置10和可编程控制器8通过系统总线连接，电能质量控制器11和电流互感器及A相、B相、C相电压输出线连接，电能质量控制器11通过RS485通讯总线和可编程控制器8连接，智能模糊控制器9通过电缆和可编程控制器D/A模块连接，可编程控制器8通过RS485总线和操作员控制站3连接，操作员控制站3通过通讯电缆接入工业以太网和工程师控制站2连接，工程师控制站2通过通讯电缆和能源管理站1连接。
所述的信号采集装置10是综合数据采集模块，综合数据采集模块与可编程控制器8连接；综合数据采集模块使用欧姆龙生产CJ1W-AD081-V1。传感器包括温、湿度传感器、风压传感器、风量传感器、风速传感器，电流互感器。温湿度传感器的实际安装位置及数量要根据各风机的运行工况及作用来现场确定，风压传感器、风量传感器、风速传感器安装在个风机的送风管道上。温度传感器用欧锐特科技有限公司生产的WR系列热电偶，湿度传感器用BTHS-3型支持0-10V/4-20MA标准信号输出的传感器，风压传感器使用HONEYWELL的CPC系列风压传感器，风量传感器使用常州三恒自动化仪表有限公司的KGF2型智能风量传感器，风速传感器使用前景惠邦温室控制技术公司的LT/FS系列，电流互感器是德力西的LM系列。
上述浮法玻璃生产线风机节能控制装置的控制方法如下：
(1)设备启动，选择节能控制方式或工频控制方式；
(2)节能控制时，根据控制信号判断模糊节能控制方式或手动节能控制方式；
(3)在模糊节能控制方式下，系统数据采集装置采集现场参数，对温、湿度、风压、风量、风速、供电电压，电流、电能质量等环境参数进行分析，同时进行能效分析；
(4)对步骤(3)和(9)的分析结果综合计算偏差；
(5)根据步骤(4)得出的偏差，确定模糊控制方式：偏差＜0时，选择智能模糊控制方式1；偏差＞＝0并且小于偏差最大值时，选择智能模糊控制方式2；偏差＞偏差最大值时选择智能模糊控制方式3；
(6)由步骤(5)决定设备智能模糊控制方式1，系统进行智能模糊控制计算，并自动采集设备运行参数；
(7)由步骤(5)决定设备智能模糊控制方式2，系统进行智能模糊控制计算，并自动采集设备运行参数；
(8)由步骤(5)决定设备智能模糊控制方式3，系统进行智能模糊控制计算，并自动采集设备运行参数；
(9)由步骤(6)、(7)或(8)采集的设备运行参数，综合环境及系统参数进行相应处理，得出运行偏差并将运行偏差发送给步骤(4)；
(10)由步骤(2)选择手动节能控制方式，系统由工作人员操作方式运行；
(11)设备输出最优值；
(12)停止信号，控制过程结束；不停止信号返回步骤(3)。
本发明一方面实现对浮法玻璃生产线各风机的集中管理与控制，使浮法玻璃生产线各风机协调工作，达到最优工作状况，从而提高浮法玻璃生产企业的能源利用率；另一方面对能源信号进行在线自动监测和修正计算，能效分析控制软件对能源数据进行收集、统计、计算和汇总分析能源数据，为用户提供曲线、报表管理及故障报警，及时向调度人员和领导提供能源信息和情报，以便做出相应的节能决策，提高浮法玻璃生产线设备的管理整体水平及能源管理水平。
本发明突破浮法玻璃生产线现有控制技术，集成了网络通信技术、计算机硬件技术、变频调速技术、智能模糊控制技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、组态软件技术及数据库技术，融入了先进节能控制算法。
本发明具有设计合理、技术含量高、稳定可靠、节能效果好、管理方便、分析准确、诊断、维修方便的特点。
Claims (3)
1、一种浮法玻璃生产线风机节能控制装置，包括信号采集装置、电能质量控制器，可编程控制器、可视化现场操作站、智能模糊控制器、操作员控制站、工程师控制站和能源管理站；其特征在于，信号采集装置包括数据采集模块与采集温度信号、湿度信号、风压信号、风量信号、风速信号和电能信号的传感器，信号采集装置通过屏蔽电缆与对应的传感器连接，信号采集装置和可编程控制器通过系统总线连接。
2、如权利要求1所述的浮法玻璃生产线风机节能控制装置，其特征在于，所述的信号采集装置是综合数据采集模块，综合数据采集模块与可编程控制器连接；综合数据采集模块使用欧姆龙生产CJ1W-AD081-V1；传感器包括温、湿度传感器、风压传感器、风量传感器、风速传感器，电流互感器；温湿度传感器的实际安装位置及数量要根据各风机的运行工况及作用来现场确定，风压传感器、风量传感器、风速传感器安装在个风机的送风管道上，温度传感器用欧锐特科技有限公司生产的WR系列热电偶，湿度传感器用BTHS-3型支持0-10V/4-20MA标准信号输出的传感器，风压传感器使用HONEYWELL的CPC系列风压传感器，风量传感器使用常州三恒自动化仪表有限公司的KGF2型智能风量传感器，风速传感器使用前景惠邦温室控制技术公司的LT/FS系列，电流互感器是德力西的LM系列。
3、一种浮法玻璃生产线风机节能控制装置的节能控制方法，其特征在于，具体方法如下：
(1)设备启动，选择节能控制方式或工频控制方式；
(2)节能控制时，根据控制信号判断模糊节能控制方式或手动节能控制方式；
(3)在模糊节能控制方式下，系统数据采集装置采集现场参数，对温、湿度、风压、风量、风速、供电电压，电流、电能质量等环境参数进行分析，同时进行能效分析；
(4)对步骤(3)和(9)的分析结果综合计算偏差；
(5)根据步骤(4)得出的偏差，确定模糊控制方式：偏差＜0时，选择智能模糊控制方式1；偏差＞＝0并且小于偏差最大值时，选择智能模糊控制方式2；偏差＞偏差最大值时选择智能模糊控制方式3；
(6)由步骤(5)决定设备智能模糊控制方式1，系统进行智能模糊控制计算，并自动采集设备运行参数；
(7)由步骤(5)决定设备智能模糊控制方式2，系统进行智能模糊控制计算，并自动采集设备运行参数；
(8)由步骤(5)决定设备智能模糊控制方式3，系统进行智能模糊控制计算，并自动采集设备运行参数；
(9)由步骤(6)、(7)或(8)采集的设备运行参数，综合环境及系统参数进行相应处理，得出运行偏差并将运行偏差发送给步骤(4)；
(10)由步骤(2)选择手动节能控制方式，系统由工作人员操作方式运行；
(11)设备输出最优值；
(12)停止信号，控制过程结束；不停止信号返回步骤(3)。
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| CNA2006100438524A CN1851590A (zh) | 2006-04-25 | 2006-04-25 | 浮法玻璃生产线风机节能控制装置及其节能控制方法 |
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| CN (1) | CN1851590A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111306089A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-19 | 深圳中广核沃尔辐照技术有限公司 | 一种降噪功能的风机控制电路 |
| CN117273402A (zh) * | 2023-11-21 | 2023-12-22 | 沭阳华新玻璃科技股份有限公司 | 基于物联网技术的玻璃深加工生产线节能管理系统及方法 |
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2006
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Cited By (3)
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| CN117273402B (zh) * | 2023-11-21 | 2024-02-13 | 沭阳华新玻璃科技股份有限公司 | 基于物联网技术的玻璃深加工生产线节能管理系统及方法 |
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