DE102013207449A1 - Process for conditioning air and conditioning plant - Google Patents
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Abstract
Um ein Verfahren zum Konditionieren von Luft zu bereitzustellen, welches zuverlässig und energieeffizient durchführbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren Folgendes umfasst: – Ermitteln der Ist-Werte mindestens zweier Parameter eines zu konditionierenden Eingangsluftstroms einer Konditionieranlage; – Auswählen eines Betriebszustands der Konditionieranlage auf der Basis eines Modells, mittels welchem eine Vielzahl von möglichen Ist-Werten der mindestens zwei Parameter mit Betriebszuständen der Konditionieranlage verknüpft ist; – Versetzen der Konditionieranlage in den ausgewählten Betriebszustand, so dass ein Ausgangsluftstrom der Konditionieranlage erzeugt wird, dessen Ist-Werte der mindestens zwei Parameter innerhalb vorgegebener Soll-Wertebereiche liegen.In order to provide a method for conditioning air that can be carried out reliably and in an energy-efficient manner, it is proposed that the method include the following: determining the actual values of at least two parameters of an inlet air stream to be conditioned in a conditioning system; - Selection of an operating state of the conditioning system on the basis of a model, by means of which a plurality of possible actual values of the at least two parameters are linked with operating states of the conditioning system; - Setting the conditioning system in the selected operating state, so that an output air flow of the conditioning system is generated, the actual values of which at least two parameters lie within predetermined target value ranges.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konditionieren von Luft. The present invention relates to a method for conditioning air.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Konditionieren von Luft bereitzustellen, welches zuverlässig und energieeffizient durchführbar ist. The present invention has for its object to provide a method for conditioning air, which is reliable and energy-efficient feasible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verfahren zum Konditionieren von Luft Folgendes umfasst:
- – Ermitteln der Ist-Werte mindestens zweier Parameter eines zu konditionierenden Eingangsluftstroms einer Konditionieranlage;
- – Auswählen eines Betriebszustands der Konditionieranlage auf der Basis eines Modells, mittels welchem eine Vielzahl von möglichen Ist-Werten der mindestens zwei Parameter mit Betriebszuständen der Konditionieranlage verknüpft ist;
- – Versetzen der Konditionieranlage in den ausgewählten Betriebszustand, so dass ein Ausgangsluftstrom der Konditionieranlage erzeugt wird, dessen Ist-Werte der mindestens zwei Parameter innerhalb vorgegebener Soll-Wertebereiche liegen.
- Determining the actual values of at least two parameters of an input air flow to be conditioned of a conditioning system;
- - selecting an operating state of the conditioning plant on the basis of a model, by means of which a plurality of possible actual values of the at least two parameters is linked to operating states of the conditioning plant;
- - Setting the conditioner in the selected operating condition, so that an output air flow of the conditioning plant is generated, the actual values of the at least two parameters are within predetermined desired value ranges.
Dadurch, dass erfindungsgemäß ein Betriebszustand auf der Basis eines Modells ausgewählt wird, kann vorzugsweise zügig, zuverlässig und/oder energieeffizient ein gewünschter Ausgangsluftstrom der Konditionieranlage erzeugt werden.By selecting an operating state on the basis of a model according to the invention, preferably a desired output air flow of the conditioning system can be generated quickly, reliably and / or energy-efficiently.
Unter einem Soll-Wertebereich ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere ein Bereich oder eine Spanne von Werten zu verstehen, innerhalb welcher sich ein gewünschter Parameter bewegen darf, um gewünschte Luftstromeigenschaften zu gewährleisten. In this specification and the appended claims, a desired value range is to be understood as meaning, in particular, a range or a range of values within which a desired parameter may move in order to ensure desired airflow characteristics.
Das Modell ist insbesondere ein statisches und/oder dynamisches Modell. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Betriebszustand der Konditionieranlage auf der Basis eines Parameter-Kennfeldes ausgewählt wird, mittels welchem eine Vielzahl von möglichen Ist-Werten der mindestens zwei Parameter mit den Betriebszuständen der Konditionieranlage verknüpft ist. The model is in particular a static and / or dynamic model. In one embodiment of the invention, it is provided that the operating state of the conditioning plant is selected on the basis of a parameter characteristic map, by means of which a plurality of possible actual values of the at least two parameters is linked to the operating states of the conditioning plant.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Betriebszustand der Konditionieranlage auf der Basis einer Korrelationsfunktion ausgewählt wird, mittels welcher eine Vielzahl von möglichen Ist-Werten der mindestens zwei Parameter mit den Betriebszuständen der Konditionieranlage verknüpft ist. Furthermore, it can be provided that the operating state of the conditioning plant is selected on the basis of a correlation function, by means of which a multiplicity of possible actual values of the at least two parameters is linked to the operating states of the conditioning plant.
Unter einer Korrelationsfunktion ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen vorzugsweise jede Gleichung und jedes Gleichungssystem, insbesondere Modellgleichungen und Modellgleichungssysteme, zu verstehen, mittels welcher bzw. welchem ein Zusammenhang zwischen mindestens einer Eingangsgröße und mindestens einer Ausgangsgröße hergestellt wird.A correlation function in this description and the appended claims is preferably to be understood as meaning every equation and equation system, in particular model equations and model equation systems, by means of which a relationship is established between at least one input variable and at least one output variable.
Das Parameter-Kennfeld und/oder die Korrelationsfunktion basieren vorzugsweise auf dem Modell, auf dessen Basis der Betriebszustand der Konditionieranlage ausgewählt wird. The parameter map and / or the correlation function are preferably based on the model on the basis of which the operating state of the conditioning plant is selected.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Parameter-Kennfeld und/oder die Korrelationsfunktion unter Verwendung oder auf der Basis eines Modells erstellt oder erzeugt werden oder wurden. In particular, it can be provided that the parameter map and / or the correlation function are created or generated using or on the basis of a model.
Das Modell ist insbesondere ein Simulationsmodell, insbesondere ein Simulationsmodell der Konditionieranlage oder einer Werkstückbehandlungsanlage, welche die Konditionieranlage umfasst.The model is in particular a simulation model, in particular a simulation model of the conditioning plant or a workpiece treatment plant, which comprises the conditioning plant.
Mittels des Modells können vorzugsweise unter Verwendung der Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Eingangsluftstroms und bei Kenntnis des Betriebszustands der Konditionieranlage die Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms der Konditionieranlage ermittelt, insbesondere berechnet und/oder vorhergesagt, werden. By means of the model, the actual values of the at least two parameters of the output airflow of the conditioning system can be determined, in particular calculated and / or predicted, using the actual values of the at least two parameters of the input airflow and with knowledge of the operating state of the conditioning system.
Insbesondere im Umkehrschluss ist es mittels des Modells vorzugsweise zudem möglich, bei Kenntnis der vorgegebenen Soll-Wertebereiche der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms der Konditionieranlage unter Verwendung von ermittelten Ist-Werten der mindestens zwei Parameter des Eingangsluftstroms auf einen gewünschten Betriebszustand der Konditionieranlage zu schließen. In particular, conversely, by means of the model, it is also preferably possible with the knowledge of the predetermined desired value ranges of the at least two parameters of the output air flow of the conditioning system to conclude a desired operating state of the conditioning system using determined actual values of the at least two parameters of the input air flow.
Insbesondere kann mittels des Modells ein Parameter-Kennfeld erzeugt werden, welchem unter Verwendung von ermittelten Ist-Werten der mindestens zwei Parameter des Eingangsluftstroms ein optimierter und/oder besonders energieeffizienter Betriebszustand der Konditionieranlage entnehmbar ist. In particular, a parameter characteristic map can be generated by means of the model, which can be used to derive an optimized and / or particularly energy-efficient operating state of the conditioning system using determined actual values of the at least two parameters of the input air flow.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels des Parameter-Kennfeldes Steuersignale für die Konditionieranlage bereitstellbar sind, mittels welchen die Konditionieranlage in den gewünschten Betriebszustand versetzbar ist. In particular, it can be provided that control signals for the conditioning system can be provided by means of the parameter characteristic field, by means of which the conditioning system can be displaced into the desired operating state.
Alternativ oder ergänzend zu einem Parameter-Kennfeld kann eine Korrelationsfunktion vorgesehen sein, mittels welcher eine Vielzahl von möglichen Ist-Werten der mindestens zwei Parameter mit den Betriebszuständen der Konditionieranlage verknüpft ist. Alternatively or in addition to a parameter characteristic map, a correlation function can be provided, by means of which a multiplicity of possible actual values of the at least two parameters is linked to the operating states of the conditioning system.
Insbesondere kann mittels der Korrelationsfunktion auf der Basis des Modells im Betrieb der Konditionieranlage unter Verwendung der ermittelten Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Eingangsluftstroms ein effizienter Betriebszustand der Konditionieranlage berechnet werden, um die Einhaltung der Soll-Wertebereiche der Parameter des Ausgangsluftstroms zu gewährleisten.In particular, by means of the correlation function on the basis of the model during operation of the conditioning system using the determined actual values of the at least two parameters of the input air flow, an efficient operating state of the conditioning system can be calculated in order to ensure compliance with the desired value ranges of the parameters of the output air flow.
Günstig kann es sein, wenn ein Parameter die Lufttemperatur ist. It may be favorable if a parameter is the air temperature.
Ein (weiterer) Parameter ist vorzugsweise die Luftfeuchtigkeit (Feuchte). A (further) parameter is preferably the humidity (humidity).
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die mindestens zwei Parameter ein Parameterpaar bestehend aus Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit (Feuchte) bilden. It may be particularly advantageous if the at least two parameters form a pair of parameters consisting of air temperature and humidity (humidity).
Günstig kann es sein, wenn der Eingangsluftstrom erhitzt und/oder gekühlt wird. It may be favorable if the inlet air flow is heated and / or cooled.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Eingangsluftstrom befeuchtet und/oder entfeuchtet wird. Alternatively or additionally, it can be provided that the input air flow is humidified and / or dehumidified.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels des Modells eine Vielzahl von möglichen Ist-Werte-Kombinationen, insbesondere Ist-Werte-Paaren, der mindestens zwei Parameter mit jeweils einem Betriebszustand der Konditionieranlage verknüpft ist. In one embodiment of the invention, it is provided that a multiplicity of possible actual-value combinations, in particular actual-value pairs, of the at least two parameters is linked to one operating state of the conditioning system by means of the model.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels des Modells der Vielzahl von möglichen Ist-Werte-Paaren, insbesondere Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur, gemeinsam ein Betriebszustand der Konditionieranlage zugeordnet ist. In particular, it can be provided that by means of the model of the plurality of possible actual-value pairs, in particular air humidity and air temperature, an operating state of the conditioning plant is jointly assigned.
Mittels des Modells, des Parameter-Kennfeldes und/oder der Korrelationsfunktion ist insbesondere eine Vielzahl von möglichen Ist-Werten der mindestens zwei Parameter mit vordefinierten Betriebszuständen der Konditionieranlage verknüpft. By means of the model, the parameter characteristic map and / or the correlation function, in particular a multiplicity of possible actual values of the at least two parameters is linked to predefined operating states of the conditioning system.
Die Betriebszustände der Konditionieranlage umfassen vorzugsweise jeweils einen Betriebszustand einer Befeuchtungsvorrichtung, einen Betriebszustand einer Entfeuchtungsvorrichtung, einen Betriebszustand einer Heizvorrichtung und/oder einen Betriebszustand einer Kühlvorrichtung. The operating states of the conditioning system preferably each comprise an operating state of a humidifying device, an operating state of a dehumidifying device, an operating state of a heating device and / or an operating state of a cooling device.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die vordefinierten Betriebszustände der Konditionieranlage jeweils einen vordefinierten Betriebszustand einer Befeuchtungsvorrichtung, einen vordefinierten Betriebszustand einer Entfeuchtungsvorrichtung, einen vordefinierten Betriebszustand einer Heizvorrichtung und/oder einen vordefinierten Betriebszustand einer Kühlvorrichtung umfassen. In particular, it can be provided that the predefined operating states of the conditioning system each include a predefined operating state of a humidifying device, a predefined operating state of a dehumidifying device, a predefined operating state of a heating device and / or a predefined operating state of a cooling device.
Ein vordefinierter Betriebszustand ist insbesondere ein auf der Basis des Modells vor der Durchführung des Verfahrens zur Konditionierung von Luft ermittelter, insbesondere berechneter und/oder simulierter, Betriebszustand. A predefined operating state is, in particular, an operating state determined, in particular calculated and / or simulated, on the basis of the model before carrying out the method for conditioning air.
Die auf der Basis des Modells auswählbaren Betriebszustände der Konditionieranlage sind vorzugsweise vordefinierte Betriebszustände der Konditionieranlage. The operating states of the conditioning plant which can be selected on the basis of the model are preferably predefined operating states of the conditioning plant.
Durch das Auswählen eines Betriebszustands der Konditionieranlage auf der Basis des Modells und das Versetzen der Konditionieranlage in den ausgewählten Betriebszustand ist insbesondere ein gesteuerter Betrieb der Konditionieranlage durchführbar. Der gesteuerte Betrieb der Konditionieranlage ist insbesondere unabhängig von Ist-Werten der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms der Konditionieranlage. By selecting an operating state of the conditioning plant on the basis of the model and putting the conditioning plant in the selected operating state, a controlled operation of the conditioning plant can be carried out in particular. The controlled operation of the conditioning plant is in particular independent of actual values of the at least two parameters of the output air flow of the conditioning plant.
Es kann vorgesehen sein, dass die Konditionieranlage in einen nachregelnden Betriebszustand versetzt wird, in welchem eine Abweichung der Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms von den vorgegebenen Soll-Werten ermittelt wird und in welchem zur weiteren Annäherung oder Angleichung der Ist-Werte an die Soll-Werte eine Nachregelung der Konditionieranlage erfolgt. It can be provided that the conditioning system is placed in a readjusting operating state in which a deviation of the actual values of the at least two parameters of the output air flow from the predetermined desired values is determined and in which for further approximation or equalization of the actual values the setpoint values are followed by a readjustment of the conditioning plant.
Unter einer Nachregelung oder einem nachregelnden Betriebszustand der Konditionieranlage ist insbesondere eine ergänzende Regelung der Konditionieranlage auf der Basis des gesteuerten Betriebszustands zu verstehen. A readjustment or a readjusting operating state of the conditioning plant is to be understood in particular as a supplementary control of the conditioning plant on the basis of the controlled operating state.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Konditionieranlage nach dem Versetzen in den ausgewählten Betriebszustand in den nachregelnden Betriebszustand versetzt wird, in welchem eine Abweichung der Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms von den vorgegebenen Soll-Werten ermittelt wird und in welchem zur weiteren Annäherung der Angleichung der Ist-Werte an die Soll-Werte eine Nachregelung der Konditionieranlage erfolgt. In particular, provision can be made for the conditioning system to be put into the readjusted operating state after being put into the selected operating state, in which a deviation of the actual values of the at least two parameters of the output air flow from the predetermined desired values is determined and in which for further approximation the approximation of the actual Values to the setpoint values a readjustment of the conditioning plant takes place.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Befeuchtungsvorrichtung, die Entfeuchtungsvorrichtung, die Heizvorrichtung und/oder die Kühlvorrichtung in einen nachregelnden Betriebszustand versetzt werden. It can be provided in particular that the moistening device, the dehumidifying device, the heating device and / or the cooling device are placed in a readjusting operating state.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mittels einer Überwachungsvorrichtung ermittelt wird, ob eine Abweichung der Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms von den vorgegebenen Soll-Werten eine vorgegebene Maximal-Abweichung überschreitet. Um insbesondere die Funktionsfähigkeit der Konditionieranlage überwachen zu können, kann vorzugsweise die Höhe der Abweichungen der Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms von den vorgegebenen Soll-Werten ermittelt werden. In one embodiment of the invention, it may be provided that a monitoring device determines whether a deviation of the actual values of the at least two parameters of the output air flow from the predetermined desired values exceeds a predetermined maximum deviation. In order to be able to monitor in particular the functionality of the conditioning plant, the level of the deviations of the actual values of the at least two parameters of the output air flow from the predetermined desired values can preferably be determined.
Mittels der Überwachungsvorrichtung kann vorzugsweise eine Fehlfunktion der Konditionieranlage festgestellt oder ermittelt werden. By means of the monitoring device, a malfunction of the conditioning system can preferably be detected or determined.
Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens konditionierte Luft, insbesondere der Ausgangsluftstrom der Konditionieranlage, kann insbesondere in einer Werkstückbehandlungsanlage verwendet werden. The conditioned by means of the method according to the invention air, in particular the output air flow of the conditioning, can be used in particular in a workpiece treatment plant.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zum Zuführen von Luft zu einer Werkstückbehandlungsanlage. The present invention therefore also relates to a method for supplying air to a workpiece treatment plant.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zuführen von Luft zu einer Werkstückbehandlungsanlage weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Konditionieren von Luft beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf. The method according to the invention for supplying air to a workpiece treatment system preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the method according to the invention for conditioning air.
Günstig kann es sein, wenn der Ausgangsluftstrom der Konditionieranlage als Behandlungsluftstrom einem Behandlungsraum der Werkstückbehandlungsanlage zugeführt wird. It may be favorable if the outlet air flow of the conditioning system is supplied as a treatment air flow to a treatment room of the workpiece treatment system.
Mittels des Modells ist dabei vorzugsweise die Vielzahl von möglichen Ist-Werten der mindestens zwei Parameter des Eingangsluftstroms der Konditionieranlage mit den Betriebszuständen der Konditionieranlage verknüpft, so dass die erhältlichen Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Behandlungsluftstroms innerhalb vorgegebener Soll-Wertebereiche liegen. By means of the model, the plurality of possible actual values of the at least two parameters of the input airflow of the conditioning system are preferably linked to the operating states of the conditioning system so that the available actual values of the at least two parameters of the treatment airflow are within predefined desired value ranges.
Der Ausgangsluftstrom der Konditionieranlage kann dabei beispielsweise ein Teil eines Behandlungsluftstroms sein oder den gesamten Behandlungsluftstrom bilden. The output air flow of the conditioning system can be, for example, a part of a treatment air flow or form the entire treatment air flow.
Wenn der Ausgangsluftstrom der Konditionieranlage ein Teil des Behandlungsluftstroms ist, so kann der übrige Teil des Behandlungsluftstroms insbesondere ein in der Werkstückbehandlungsanlage geführter Umluftstrom sein. If the outlet air flow of the conditioning plant is part of the treatment air flow, then the remaining part of the treatment air flow may be, in particular, a circulating air flow conducted in the workpiece treatment plant.
Wenn der Ausgangsluftstrom der Konditionieranlage den gesamten Behandlungsluftstrom bildet, so ist vorzugsweise ein reiner Zuluftbetrieb der Werkstückbehandlungsanlage vorgesehen. If the output air flow of the conditioning plant forms the entire treatment air flow, preferably a pure supply air operation of the workpiece treatment system is provided.
Insbesondere dann, wenn der Ausgangsluftstrom der Konditionieranlage einen Teil des Behandlungsluftstroms bildet, kann vorgesehen sein, dass bei dem Modell zur Auswahl des Betriebszustands der Konditionieranlage der Einfluss des in einem Umluftkreislauf geführten Umluftstroms auf die Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Behandlungsluftstroms berücksichtigt ist. In particular, if the output air flow of the conditioning plant forms part of the treatment air flow, it can be provided that in the model for selecting the operating state of the conditioning plant, the influence of the circulating air flow guided in a recirculating air flow on the actual values of the at least two parameters of the treatment air flow is taken into account.
Das Modell ist vorzugsweise ein anlagenspezifisches Modell.The model is preferably a plant-specific model.
Vorzugsweise sind bei dem Modell die Dimensionen der Werkstückbehandlungsanlage, insbesondere des Behandlungsraums der Werkstückbehandlungsanlage, berücksichtigt. The dimensions of the workpiece treatment system, in particular of the treatment space of the workpiece treatment system, are preferably taken into account in the model.
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei dem Modell die Art, der Umfang und/oder die Dauer der mittels der Werkstückbehandlungsanlage durchgeführten Werkstückbehandlung berücksichtigt sind. Furthermore, it can be provided that the type, the extent and / or the duration of the workpiece treatment carried out by means of the workpiece treatment system are taken into account in the model.
Der Eingangsluftstrom der Konditionieranlage kann insbesondere ein Frischluftstrom oder ein Umluftstrom oder eine Mischung aus einem Frischluftstrom und einem Umluftstrom sein.The input air flow of the conditioning system may be, in particular, a fresh air flow or a recirculated air flow or a mixture of a fresh air flow and a recirculated air flow.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Betrieb einer Konditionieranlage zum Konditionieren von Luft.The inventive method is particularly suitable for operating a conditioning plant for conditioning air.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Konditionieranlage zum Konditionieren von Luft. The present invention therefore also relates to a conditioning plant for conditioning air.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, eine Konditionieranlage bereitzustellen, mittels welcher zuverlässig und energieeffizient Luft konditionierbar ist.The invention is in this respect the task of providing a conditioning, by means of which reliable and energy efficient air is conditioned.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Konditionieranlage zum Konditionieren von Luft gelöst, welche eine Steuervorrichtung und eine Messvorrichtung zum Ermitteln der Ist-Werte mindestens zweier Parameter eines zu konditionierenden Eingangsluftstroms der Konditionieranlage umfasst, wobei mittels der Steuervorrichtung ein Betriebszustand der Konditionieranlage auf der Basis eines Modells auswählbar ist, mittels welchem eine Vielzahl von möglichen Ist-Werten der mindestens zwei Parameter mit Betriebszuständen der Konditionieranlage verknüpft ist, und wobei mittels der Steuervorrichtung die Konditionieranlage in den ausgewählten Betriebszustand versetzbar ist, so dass ein Ausgangsluftstrom der Konditionieranlage erzeugbar ist, dessen Ist-Werte der mindestens zwei Parameter innerhalb vorgegebener Soll-Wertebereiche liegen.According to the invention, this object is achieved by a conditioning system for conditioning air, which comprises a control device and a measuring device for determining the actual values of at least two parameters of an input airflow of the conditioning system to be conditioned, wherein by means of the control device Operating state of the conditioning plant is selectable on the basis of a model, by means of which a plurality of possible actual values of the at least two parameters with operating conditions of the conditioning plant is linked, and wherein by means of the control device, the conditioning is displaceable in the selected operating state, so that an output air flow of the Conditioner can be generated, the actual values of the at least two parameters are within predetermined desired value ranges.
Die erfindungsgemäße Konditionieranlage weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf. The conditioning system according to the invention preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the method according to the invention.
Die Konditionieranlage umfasst vorzugsweise eine Steuervorrichtung zum Steuern der Konditionieranlage, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. The conditioning plant preferably comprises a control device for controlling the conditioning plant, in particular for carrying out the method according to the invention.
Günstig kann es sein, wenn die Steuervorrichtung eine Speichervorrichtung umfasst, auf welcher ein Parameter-Kennfeld und/oder eine Korrelationsfunktion gespeichert ist, wobei mittels des Parameter-Kennfeldes und/oder mittels der Korrelationsfunktion eine Vielzahl von möglichen Ist-Werten der mindestens zwei Parameter mit den Betriebszuständen der Konditionieranlage verknüpft ist. It may be favorable if the control device comprises a memory device on which a parameter characteristic map and / or a correlation function is stored, wherein by means of the parameter map and / or by means of the correlation function a plurality of possible actual values of the at least two parameters the operating conditions of the conditioning plant is linked.
Die Konditionieranlage umfasst vorzugsweise eine Befeuchtungsvorrichtung, eine Entfeuchtungsvorrichtung, eine Heizvorrichtung und/oder eine Kühlvorrichtung. The conditioning plant preferably comprises a moistening device, a dehumidifying device, a heating device and / or a cooling device.
Insbesondere die Kühlvorrichtung kann zugleich eine Entfeuchtungsvorrichtung sein.In particular, the cooling device may at the same time be a dehumidifying device.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Konditionieranlage mindestens eine Filtervorrichtung und/oder mindestens einen Wärmeüberträger umfasst. Furthermore, it can be provided that the conditioning plant comprises at least one filter device and / or at least one heat exchanger.
Mittels des Wärmeüberträgers ist vorzugsweise Wärme von einem eine Werkstückbehandlungsanlage verlassenden Abluftstrom auf den Eingangsluftstrom der Konditionieranlage übertragbar.By means of the heat exchanger, heat can preferably be transferred from an exhaust air stream leaving a workpiece treatment system to the input air stream of the conditioning system.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Konditionieranlage eine Regelvorrichtung umfasst, mittels welcher die Konditionieranlage in einen nachregelnden Betriebszustand versetzbar ist. In one embodiment of the invention, it is provided that the conditioning plant comprises a regulating device, by means of which the conditioning plant can be displaced into a readjusting operating state.
In dem nachregelnden Betriebszustand ist vorzugsweise eine Abweichung der Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms von den vorgegebenen Soll-Werten ermittelbar. In the readjusting operating state, a deviation of the actual values of the at least two parameters of the output air flow from the predetermined desired values can preferably be determined.
Ferner ist in dem nachregelnden Betriebszustand vorzugsweise zur weiteren Annäherung oder Angleichung der Ist-Werte an die vorgegebenen Soll-Werte eine Nachregelung der Konditionieranlage durchführbar. Furthermore, in the readjusting operating state, a readjustment of the conditioning system can preferably be carried out for the further approximation or equalization of the actual values to the predetermined desired values.
Die Konditionieranlage umfasst günstigerweise eine Überwachungsvorrichtung, mittels welcher ermittelbar ist, ob eine Abweichung der Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms von den vorgegebenen Sollwerten eine vorgegebene Maximalabweichung überschreitet. The conditioning system conveniently comprises a monitoring device, by means of which it can be determined whether a deviation of the actual values of the at least two parameters of the output air flow from the predefined setpoint values exceeds a predetermined maximum deviation.
Die erfindungsgemäße Konditionieranlage eignet sich insbesondere zur Verwendung als Bestandteil oder in Kombination mit einer Werkstückbehandlungsanlage. The conditioning plant according to the invention is particularly suitable for use as a component or in combination with a workpiece treatment system.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Werkstückbehandlungsanlage, welche eine erfindungsgemäße Konditionieranlage umfasst. The present invention therefore also relates to a workpiece treatment system which comprises a conditioning system according to the invention.
Die erfindungsgemäße Werkstückbehandlungsanlage umfasst dabei vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Konditionieranlage beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile. The workpiece treatment system according to the invention preferably comprises one or more of the features and / or advantages described in connection with the inventive method and / or the conditioning system according to the invention.
Der Ausgangsluftstrom der Konditionieranlage ist vorzugsweise als Behandlungsluftstrom einem Behandlungsraum der Werkstückbehandlungsanlage zuführbar. The outlet air stream of the conditioning plant can preferably be supplied as a treatment air stream to a treatment space of the workpiece treatment plant.
Mittels des Modells ist dabei die Vielzahl von möglichen Ist-Werten der mindestens zwei Parameter des Eingangsluftstroms der Konditionieranlage derart mit den Betriebszuständen der Konditionieranlage verknüpft, dass die erhältlichen Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Behandlungsluftstroms innerhalb vorgegebener Soll-Wertebereiche liegen. By means of the model, the plurality of possible actual values of the at least two parameters of the input airflow of the conditioning system are linked to the operating states of the conditioning system in such a way that the available actual values of the at least two parameters of the treatment airflow are within predetermined desired value ranges.
Die Konditionieranlage kann als Zuluftanlage und/oder als Umluftanlage ausgebildet sein. The conditioning plant can be designed as a supply air system and / or as a recirculation system.
Die Konditionieranlage umfasst hierzu neben der Befeuchtungsvorrichtung, der Entfeuchtungsvorrichtung, der Heizvorrichtung und/oder der Kühlvorrichtung vorzugsweise ein Gehäuse, mindestens einen Ventilator (Gebläse), mindestens eine Filtervorrichtung (Filterstufe), eine Strömungsgleichrichtung, mindestens eine Schalldämpfungsvorrichtung (Schalldämpfer) und/oder mindestens einen Wärmeüberträger (Wärmetauscher), insbesondere mindestens ein Wärmerad. In addition to the moistening device, the dehumidifying device, the heating device and / or the cooling device, the conditioning device preferably comprises a housing, at least one fan (blower), at least one filter device (filter stage), a flow rectification, at least one silencing device (silencer) and / or at least one Heat exchanger (heat exchanger), in particular at least one heat wheel.
Unter einem Konditionieren von Luft ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere eine Behandlung und/oder eine Aufbereitung von Luft zu verstehen. By conditioning air is meant in this specification and the appended claims in particular to understand a treatment and / or treatment of air.
Die Werkstückbehandlungsanlage ist insbesondere eine Oberflächenbehandlungsanlage, eine Bearbeitungsanlage, eine Beschichtungsanlage, eine Lackieranlage, eine Trocknungsanlage und/oder eine Reinigungsanlage. The workpiece treatment system is in particular a surface treatment plant, a processing plant, a coating plant, a paint shop, a drying plant and / or a cleaning plant.
Werkstücke sind beispielsweise Fahrzeuge, Fahrzeugteile, Fahrzeugkarosserien, Fahrzeuganbauteile, Möbel und/oder medizinische Geräte. Workpieces are, for example, vehicles, vehicle parts, vehicle bodies, vehicle attachment parts, furniture and / or medical devices.
Ferner können die erfindungsgemäßen Verfahren und/oder die erfindungsgemäßen Anlagen einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen:Furthermore, the methods according to the invention and / or the systems according to the invention can have one or more of the features and / or advantages described below:
Die Konditionierung von Luft erfolgt vorzugsweise zur Prozesssicherung und Qualitätssicherung von Fertigungsprozessen, insbesondere im handwerklichen und industriellen Bereich. The conditioning of air is preferably carried out for process assurance and quality assurance of manufacturing processes, especially in the craft and industrial sectors.
Mittels der Werkstückbehandlungsanlage und/oder in der Werkstückbehandlungsanlage sind vorzugsweise mehrere Prozessschritte durchführbar, insbesondere das Reinigen und/oder Entfetten von Werkstücken, eine Konversionsschichtbildung (beispielsweise Phosphatieren) auf den Werkstücken, ein Lackauftrag durch Tauchen, ein Lackauftrag durch Spritz- oder Sprühapplikation, das Einbrennen oder Aushärten der Lackschicht, eine Kontrolle der Werkstücke und/oder eine Nacharbeit der Werkstücke. By means of the workpiece treatment system and / or in the workpiece treatment system preferably several process steps are feasible, in particular the cleaning and / or degreasing of workpieces, a conversion layer formation (for example phosphating) on the workpieces, a paint application by dipping, a paint application by spray or spray application, the burn-in or curing the paint layer, a control of the workpieces and / or a rework of the workpieces.
Insbesondere beim Lackieren von Werkstücken werden vorzugsweise folgende Soll-Werte und Soll-Wertebereiche der relativen Feuchte und der Temperatur des Behandlungsluftstroms verwendet: In particular, when painting workpieces, the following desired values and desired value ranges of the relative humidity and the temperature of the treatment air stream are preferably used:
Bei der Verwendung von Lösemittellack beträgt die relative Feuchte vorzugsweise mindestens ungefähr 40 % und/oder höchstens ungefähr 84 % und die Temperatur vorzugsweise mindestens ungefähr 20 °C und/oder höchstens ungefähr 30 °C.When using solvent-based lacquer, the relative humidity is preferably at least about 40% and / or at most about 84%, and the temperature is preferably at least about 20 ° C and / or at most about 30 ° C.
Bei der Verwendung von Wasserlack beträgt die relative Feuchte vorzugsweise mindestens ungefähr 60 % und/oder höchstens ungefähr 70 % und die Temperatur vorzugsweise mindestens ungefähr 20 °C und/oder höchstens ungefähr 26 °C.When using water-based paint, the relative humidity is preferably at least about 60% and / or at most about 70%, and the temperature is preferably at least about 20 ° C and / or at most about 26 ° C.
Bei der Verwendung von Einschicht-Wasser-Decklack beträgt die relative Feuchte vorzugsweise mindestens ungefähr 55 % und/oder höchstens ungefähr 75 % und die Temperatur vorzugsweise mindestens ungefähr 20 °C und/oder höchstens ungefähr 26 °C. When using a single-coat water topcoat, the relative humidity is preferably at least about 55% and / or at most about 75% and the temperature is preferably at least about 20 ° C and / or at most about 26 ° C.
Bei der Verwendung von Pulverlack, insbesondere Pulver-Füller, beträgt die relative Feuchte vorzugsweise mindestens ungefähr 40 % und/oder höchstens ungefähr 50 % und die Temperatur vorzugsweise mindestens ungefähr 20 °C und/oder höchstens ungefähr 24 °C. When using powder coating, in particular powder filler, the relative humidity is preferably at least about 40% and / or at most about 50% and the temperature preferably at least about 20 ° C and / or at most about 24 ° C.
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei der Verwendung von Pulverlack, insbesondere Pulver-Klarlack, die relative Feuchte mindestens ungefähr 40 % und/oder höchstens ungefähr 50 % und die Temperatur vorzugsweise mindestens ungefähr 18 °C und/oder höchstens ungefähr 22 °C beträgt. Furthermore, it can be provided that when using powder coating, in particular powder clearcoat, the relative humidity is at least approximately 40% and / or at most approximately 50% and the temperature is preferably at least approximately 18 ° C. and / or at most approximately 22 ° C.
Im Einzelfall können jedoch, beispielsweise aus Qualitätsgründen, abhängig vom Lacksystem und von dem gewünschten Farbtonspektrum auch andere Klimabedingungen (Soll-Werte und Soll-Wertebereiche) vorgesehen sein. In individual cases, however, for reasons of quality, for example, depending on the paint system and on the desired color tone spectrum, other climatic conditions (desired values and desired value ranges) may also be provided.
Es kann vorgesehen sein, dass die Anforderungen an die Raumluftkonditionierung (Konditionierung des Behandlungsluftstroms) in einem Behandlungsraum während der Applikation von Wasserlacken im Vergleich zu den Anforderungen an die Raumluftkonditionierung während der Applikation von Lösemittellacken unterschiedlich, insbesondere enger oder höher, sind. Dies kann beispielsweise an der Wasserverdünnbarkeit und an den besonderen Anforderungen an Qualität und Appearance, beispielsweise der Reproduzierbarkeit und/oder Gleichmäßigkeit der Effektausbildung bei Metalliclacken oder Effektstofflacken, liegen. It may be provided that the requirements for the room air conditioning (conditioning of the treatment air flow) in a treatment room during the application of water-based paints in comparison to the requirements for the room air conditioning during the application of solvent-based paints different, especially narrower or higher. This may, for example, be due to the dilutability of water and to the special requirements of quality and appearance, for example the reproducibility and / or uniformity of effect formation in the case of metallic paints or special effect paints.
Der Frisch- und Abluftbedarf einer beispielsweise als Fahrzeug-Lackiererei ausgebildeten Werkstückbehandlungsvorrichtung zum Lackieren von 30 Karosserien pro Stunde kann beispielsweise bis zu ungefähr 1,4 Mio. Kubikmeter pro Stunde betragen. Durch Reduzierung der Lackschichten, der Lackierumfänge und durch partielle Umluftführung im Bereich des Behandlungsraumes (Spritzkabine) kann der Frisch- und Abluftbedarf vorzugsweise mindestens auf die Hälfte reduziert werden. The fresh and exhaust air requirement of a trained example as a vehicle paint shop workpiece treatment device for painting 30 bodies per hour, for example, be up to about 1.4 million cubic meters per hour. By reducing the paint layers, the Lackierumfänge and partial recirculation in the area of the treatment room (spray booth), the fresh and exhaust air requirement can be preferably reduced to at least half.
Günstig kann es sein, wenn ein großer Teil, beispielsweise mindestens ungefähr 50 %, insbesondere beispielsweise ungefähr 80 %, der Raumkonditionierungsluft (Behandlungsluftstrom) im Kreislauf geführt wird. Insbesondere dann, wenn es sich um eine Lackieranlage mit Trockenabscheidung oder Elektroabscheidung handelt, kann die im Umluftkreislauf geführte Luft, beispielsweise durch die Friktionswärme des Ventilators (Gebläses), erwärmt werden. Mittels einer Kühlvorrichtung der Konditionieranlage, insbesondere einer Umluftanlage, kann dies vorzugsweise kompensiert werden. It may be favorable if a large part, for example at least approximately 50%, in particular for example approximately 80%, of the room conditioning air (treatment air stream) is circulated. In particular, if it is a paint system with dry separation or electrodeposition, the guided in the recirculation air, for example, by the friction heat of the fan (fan), are heated. By means of a cooling device of the conditioning, in particular a recirculation system, this can be preferably compensated.
Insbesondere zur Entfernung von Schadstoffen wird vorzugsweise ein Teil der Umluft, beispielsweise ungefähr 20 %, entfernt und beispielsweise einer Abluftreinigungsanlage zugeführt. Der entfernte Teil der Umluft wird vorzugsweise mittels einer, insbesondere kleineren, Zuluftanlage ersetzt. In particular for the removal of pollutants is preferably a part of the circulating air, for example, about 20%, removed and fed, for example, an exhaust air purification system. The removed part of the circulating air is preferably replaced by means of a, in particular smaller, supply air system.
Je nach Fertigungsstandort und eingesetztem Lacksystem können unterschiedliche Anforderungen an die Dimensionierung und Regelung einer Zuluftanlage und/oder Umluftanlage gestellt werden. Depending on the production site and the paint system used, different requirements can be placed on the dimensioning and regulation of a supply air system and / or recirculation system.
Beispielsweise bei sehr kalten Standorten kann eine Kühlvorrichtung entbehrlich sein, da selbst in den Sommermonaten keine hohen Temperaturen zu erwarten sind, welche die Kühlung der zugeführten Luft erforderlich machen würden. For example, in very cold locations, a cooling device can be dispensable, since even in the summer months, no high temperatures are expected, which would require the cooling of the supplied air.
Beispielsweise bei einem feuchtwarmen Standort, bei welchem über das ganze Jahr hinweg hohe Temperaturschwankungen und/oder Feuchtigkeitsschwankungen gegeben sind, kann vorzugsweise mittels einer Kühlvorrichtung einfacher eine gewünschte Konditionierung der Luft erfolgen. For example, in a warm, moist location, in which high temperature fluctuations and / or fluctuations in humidity are present over the entire year, preferably a desired conditioning of the air can be carried out more easily by means of a cooling device.
Unabhängig von einem Standort der Konditionieranlage und/oder der Werkstückbehandlungsanlage können Wetterumschwünge hohe Anforderungen an den regelungstechnischen Aufwand der Konditionieranlage stellen, beispielsweise aufgrund von aufziehenden Gewittern mit schnellem Anstieg der relativen Luftfeuchtigkeit. Durch das gezielte Auswählen eines Betriebszustandes der Konditionieranlage auf der Basis eines Modells kann dieser regelungstechnische Aufwand vorzugsweise vereinfacht und die Konditionieranlage zuverlässiger und energieeffizienter betrieben werden. Irrespective of the location of the conditioning plant and / or the workpiece treatment plant, weather reversals may place high demands on the control engineering effort of the conditioning plant, for example due to rising thunderstorms with a rapid increase in the relative humidity. By specifically selecting an operating state of the conditioning plant on the basis of a model, this control engineering effort can be simplified and the conditioning plant can be operated more reliably and energy-efficiently.
Ein Soll-Wertebereich oder die Soll-Wertebereiche der mindestens zwei Parameter des Behandlungsluftstroms werden beispielsweise auch als Spritzkabinenluftkonditionierungsfenster oder als "Drying Line" bezeichnet. A desired value range or the desired value ranges of the at least two parameters of the treatment air flow are also referred to, for example, as a spray booth air conditioning window or as a "drying line".
Es kann vorgesehen sein, dass die Soll-Wertebereiche einzelne bevorzugte Arbeitspunkte, beispielsweise für den Winter und den Sommer, umfassen. It can be provided that the desired value ranges include individual preferred operating points, for example for winter and summer.
Die Arbeitspunkte sind vorzugsweise bei der Auslegung der Konditionieranlage und/oder der Werkstückbehandlungsanlage festgelegt. The operating points are preferably determined during the design of the conditioning plant and / or the workpiece treatment plant.
Vorzugsweise erfolgt eine Koordinierung von Konditioniervorrichtungen der Konditionieranlage, insbesondere einer Befeuchtungsvorrichtung, einer Entfeuchtungsvorrichtung, einer Heizvorrichtung und/oder einer Kühlvorrichtung, mittels eines globalen Modells, welches die Umgebungstemperatur und Umgebungsfeuchte der Konditionieranlage berücksichtigt. Die Regelung lässt sich vorzugsweise durch Anlagenparameter vorparametrieren. Preferably, there is a coordination of conditioning devices of the conditioning system, in particular a moistening device, a dehumidifying device, a heating device and / or a cooling device, by means of a global model, which takes into account the ambient temperature and ambient humidity of the conditioning system. The control can preferably be pre-parameterized by system parameters.
Günstig kann es sein, wenn eine Regelung sich in einen Vorwärtspfad (Vorsteuerung) und einen Rückwärtspfad (Regelung) aufteilen lässt. Vorzugsweise erfolgt die Vorsteuerung durch Auswählen des Betriebszustands auf der Basis des Modells. Die Regelung ist vorzugsweise die Nachregelung. It may be favorable if a control can be divided into a forward path (precontrol) and a reverse path (regulation). Preferably, the feedforward control is performed by selecting the operating state based on the model. The control is preferably the readjustment.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Vorsteuerung eine energieoptimale Stellgrößenkombination für die Konditioniervorrichtungen der Konditionieranlage und einen optimalen Soll-Wert in einem vorgegebenen Soll-Wertebereich berechnet, insbesondere basierend auf dem Modell durch die Lösung eines Optimierungsproblems. In particular, it can be provided that the precontrol calculates an energy-optimal manipulated variable combination for the conditioning devices of the conditioning system and an optimal setpoint value in a predefined setpoint value range, in particular based on the model by the solution of an optimization problem.
Vorzugsweise wird eine optimale Lösung aus Temperatur und Feuchte des Eingangsluftstroms berechnet. Preferably, an optimal solution of temperature and humidity of the input air flow is calculated.
Günstig kann es sein, wenn das Vorsteuerungssignal (ein Steuersignal einer Steuervorrichtung), mittels welchem die Konditionieranlage in den ausgewählten Betriebszustand versetzbar ist, durch ein Reglersignal (Nachregelung; Steuersignal einer Regelvorrichtung) ergänzt wird. Das Reglersignal wird vorzugsweise unter Verwendung der Ist-Werte der Temperatur und Feuchte der ausströmenden Luft (Ausgangsluftstrom) berechnet. It may be favorable if the precontrol signal (a control signal of a control device), by means of which the conditioning system can be displaced into the selected operating state, is supplemented by a control signal (readjustment, control signal of a control device). The controller signal is preferably calculated using the actual values of the temperature and humidity of the outflowing air (output airflow).
Mittels der Vorsteuerung und der Regelung kann vorzugsweise eine Zwei-Freiheitsgrade-Struktur realisiert werden. By means of the precontrol and the control, preferably a two-degree-of-freedom structure can be realized.
Insbesondere dann, wenn die Regelungsstruktur ein Modell der Konditionieranlage umfasst, kann die Ansteuerstrategie der einzelnen Konditioniervorrichtungen (Module) vorzugsweise so gestaltet werden, dass beispielsweise ein energieoptimaler Betrieb immanent eingeprägt wird. In particular, when the control structure comprises a model of the conditioning plant, the control strategy of the individual conditioning devices (modules) can preferably be designed so that, for example, energy-optimized operation is inherently imprinted.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das Regelungskonzept für industrielle Konditionieranlagen auf einem globalen Modellansatz zur energieoptimalen Regelung beruht. It may be particularly advantageous if the control concept for industrial conditioning systems is based on a global model approach to energy-optimal control.
Die Stellsignale (Steuersignale und/oder Regelsignale zum Versetzen in Betriebszustände) der einzelnen Konditioniervorrichtungen werden vorzugsweise zentral koordiniert.The control signals (control signals and / or control signals for setting in operating states) of the individual conditioning devices are preferably coordinated centrally.
Vorzugsweise können Strategiewechsel, beispielsweise bei Wetterumschwüngen, berücksichtigt werden. Preferably, strategy changes, for example in the case of weather changes, can be taken into account.
Ferner können vorzugsweise Stellgrößenkombinationen sowie Soll-Werte energieoptimal berechnet werden. Furthermore, manipulated variable combinations and setpoint values can preferably be calculated energy-optimally.
Die Algorithmen der Berechnungsstrategie sind vorzugsweise auf die bei Zuluftanlagen und/oder Umluftanlagen typische Prozesssteuerungshardware und/oder Prozesssteuerungssoftware abgestimmt. The algorithms of the calculation strategy are preferably applied to the supply air systems and / or or recirculation typical process control hardware and / or process control software matched.
Insbesondere kann hierbei das komplexe Optimierungsproblem auf ein numerisch hocheffizient lösbares lineares Optimierungsproblem reduziert werden. Durch sukzessives Lösen des reduzierten Problems wird die Lösung des komplexen Problems vorzugsweise hinreichend genau angenähert. In particular, in this case the complex optimization problem can be reduced to a numerically highly efficiently solvable linear optimization problem. By successively solving the reduced problem, the solution of the complex problem is preferably approximated with sufficient accuracy.
Es kann vorgesehen sein, dass die koordinierende Regelung durch physikalisch interpretierbare Anlagenparameter vorparametriert wird. It can be provided that the coordinating control is pre-parameterized by physically interpretable system parameters.
Vorzugsweise kann insbesondere hinsichtlich der großen Zeitkonstanten bei Zuluftanlagen und/oder Umluftanlagen eine erhebliche Aufwandsersparnis und/oder Zeitersparnis gegenüber dezentralen Lösungen ermöglicht werden. In particular, with regard to the large time constants in the case of supply air systems and / or recirculation systems, a considerable saving of effort and / or time savings compared to decentralized solutions can be made possible.
Vorzugsweise kann die Gefahr des Aufschwingens der Konditioniervorrichtungen und das Entstehen von Grenzzyklen reduziert, insbesondere ganz vermieden, werden. Preferably, the risk of vibration of the conditioning devices and the emergence of limit cycles can be reduced, in particular completely avoided.
Vorzugsweise werden thermodynamische Wechselwirkungen, wie beispielsweise die Kopplung von Temperatur und relativer Feuchte, im Modell berücksichtigt. Hierdurch kann vorzugsweise das Steuer- und/oder Regelverhalten optimiert werden. Preferably, thermodynamic interactions, such as the coupling of temperature and relative humidity, are considered in the model. As a result, preferably the control and / or control behavior can be optimized.
Günstig kann es sein, wenn das Steuer- und/oder Regelverhalten einer Anlage, insbesondere einer Konditionieranlage und/oder einer Werkstückbehandlungsanlage, bereits während des Auslegungsprozesses simuliert wird. Insbesondere kann eine automatische modellbasierte Vorparametrierung erfolgen. Hierdurch kann vorzugsweise bereits in einer frühen Projektphase ein Mangel der Anlage in Bezug auf das dynamische Steuer-, Regel- und Störverhalten erkannt werden. It may be favorable if the control and / or regulating behavior of a plant, in particular a conditioning plant and / or a workpiece treatment plant, is already simulated during the design process. In particular, an automatic model-based pre-parameterization can take place. As a result, a lack of the system with regard to the dynamic control, regulation and disturbance behavior can preferably already be detected in an early project phase.
Durch die Verwendung eines Modells kann vorzugsweise ferner ein Zugang zu einer differenzierten Fehlerdiagnose ermöglicht werden. Von Erwartungswerten abweichende Ist-Werte von Parametern (Systemparametern) können zu einer Abweichung von einem stationären Verhalten gemäß dem Modell führen. Hieraus kann ein verändertes Verhalten der Regelung resultieren, was zu Diagnosezwecken genutzt werden kann. Furthermore, by using a model, access to a differentiated fault diagnosis can preferably be made possible. Actual values of parameters (system parameters) deviating from expected values can lead to a deviation from a stationary behavior according to the model. This can result in a changed behavior of the control, which can be used for diagnostic purposes.
Der vorgegebene Soll-Wertebereich ist vorzugsweise die Menge der Arbeitspunkte auf einer Verbindungslinie im Lufttemperatur-Luftfeuchtigkeits-Diagramm (oder Enthalpie-Feuchte-Diagramm) zwischen einem Sommerarbeitspunkt und einem Winterarbeitspunkt. The predetermined target value range is preferably the amount of operating points on a connecting line in the air temperature-humidity diagram (or enthalpy-moisture diagram) between a summer working point and a winter working point.
Vorzugsweise werden die Umgebungstemperatur und die Umgebungsfeuchte sowie die Verbindungslinie zwischen dem Sommerarbeitspunkt und dem Winterarbeitspunkt im Lufttemperatur-Luftfeuchtigkeits-Diagramm zur Berechnung von optimalen Stellgrößen und einem optimalen Soll-Wert verwendet. Preferably, the ambient temperature and the ambient humidity as well as the connecting line between the summer working point and the winter working point in the air temperature-humidity diagram are used for the calculation of optimal control values and an optimal setpoint value.
Die Verbindungslinie kann auch als Drying Line bezeichnet werden. Die Vorsteuerung ermöglicht vorzugsweise eine Koordinierung der einzelnen Konditioniervorrichtungen basierend auf einem, insbesondere physikalischen, Modell. The connection line can also be referred to as Drying Line. The precontrol preferably allows a coordination of the individual conditioning devices based on a, in particular physical, model.
Zur Optimierung der im ausgewählten Betriebszustand der Konditionieranlage erzielbaren Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms erfolgt vorzugsweise eine Nachregelung, beispielsweise durch eine Ausgangsrückführung. In order to optimize the actual values of the at least two parameters of the output air flow that can be achieved in the selected operating state of the conditioning system, readjustment, for example by an output feedback, preferably takes place.
Zur Realisierung der Regelung können vorzugsweise bekannte Lösungsverfahren, beispielsweise dezentrale Regler unter Verwendung von linearen PI-Reglern, vorgesehen sein. To implement the control, it is possible to provide, for example, known solution methods, for example decentralized controllers using linear PI controllers.
Vorzugsweise werden die Soll-Werte der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms berechnet, um konsistente Reglersignale bezogen auf die Steuersignale zu gewährleisten. Preferably, the desired values of the at least two parameters of the output air flow are calculated in order to ensure consistent control signals with respect to the control signals.
Der Stellgrößenanteil der Regelung wird vorzugsweise aus der Differenz zwischen den Ist-Werten der mindestens zwei Parameter des Ausgangsluftstroms und den zugehörigen Soll-Werten errechnet. The manipulated variable portion of the control is preferably calculated from the difference between the actual values of the at least two parameters of the output air flow and the associated setpoint values.
Alternativ oder ergänzend zu einer dezentralen Regelung kann auch eine modellbasierte, lineare MIMO-Regelung vorgesehen sein. Alternatively or in addition to a decentralized control, a model-based, linear MIMO control can also be provided.
Zusammen bilden die Vorsteuerung und die Regelung vorzugsweise eine koordinierende Temperatur- und Feuchteregelung. Together, the pilot control and the regulation preferably form a coordinating temperature and humidity control.
Durch Überwachung der Übereinstimmung des Systemverhaltens mit einem, insbesondere simulierten, Modellverhalten kann vorzugsweise die Konditionieranlage überwacht werden. Dabei muss ein Steuersignal einer Steuervorrichtung der Konditionieranlage mittels einer Regelvorrichtung umso weniger korrigiert werden, je besser das Modellverhalten mit dem Systemverhalten übereinstimmt. By monitoring the compliance of the system behavior with a, in particular simulated, model behavior, the conditioning system can preferably be monitored. In this case, a control signal of a control device of the conditioning system by means of a control device must be corrected the less, the better the model behavior matches the system behavior.
Durch einen veränderten Regleranteil kann vorzugsweise ein fehlerhafter Betriebszustand erfasst werden. Insbesondere können abrupt auftretende Fehler, wie beispielsweise eine Fehlstellung eines Ventils, und/oder Langzeiteffekte, beispielsweise Verschleißerscheinungen, erkannt werden. By changing the controller component, a faulty operating state can preferably be detected. In particular, abruptly occurring errors, such as, for example, a misalignment of a valve, and / or long-term effects, for example signs of wear, can be detected.
Insbesondere können abrupt auftretende Fehler direkt erfasst und durch Warnmeldungen diagnostiziert werden. In particular, abrupt errors can be detected directly and diagnosed by warning messages.
Langzeiteffekte können vorzugsweise durch statistische Auswertungen der Regleranteile ermittelt werden. Long-term effects can preferably be determined by statistical evaluations of the controller components.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen. Further preferred features and / or advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of exemplary embodiments.
In den Zeichnungen zeigen: In the drawings show:
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference numerals in all figures.
Eine in
Die Werkstückbehandlungsanlage
Dieser Luftstrom wird nachfolgend als Behandlungsluftstrom
Die Werkstückbehandlungsanlage
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels der Filteranlage
Die Luftführungsvorrichtung
Mittels der Konditionieranlage
Die Konditionieranlage
Beispielsweise umfasst die Konditionieranlage
Mittels der Konditioniervorrichtung
Die Konditionieranlage
Bezüglich einer Strömungsrichtung
Insbesondere die Konditioniervorrichtungen
Ein Abluftkanal
Der Zuluftkanal
Der Wärmeüberträger
Die Konditionieranlage
Basierend auf den ermittelten Ist-Werten kann eine optimierte Steuerung oder Regelung der Konditionieranlage
Die in
Mittels der Messvorrichtung
By means of the measuring
Auf der Basis der Ist-Werte der mindestens zwei Parameter wird die Konditionieranlage
Der Ausgangsluftstrom
Dadurch, dass der Behandlungsluftstrom
Nach dem Durchströmen des Behandlungsraums
Die in dem gereinigten Behandlungsluftstrom
Eine in
Bei der Konditionieranlage
Bezüglich der Strömungsrichtung
Auf diese Filtervorrichtung
Die Schalldämpfungsvorrichtung
Insbesondere ist die Schalldämpfungsvorrichtung
Mittels der in
Im Übrigen stimmt die in
Nachfolgend wird anhand einer Konditionieranlage
Wie insbesondere
Die Kühlvorrichtung
Die Heizvorrichtung
Zur Kühlung des durch die Konditionieranlage
Zum Erhitzen des durch die Konditionieranlage
Die Wasserströme sind vorzugsweise über (nicht dargestellte) Ventile einstellbar, insbesondere steuerbar und/oder regelbar. The water flows are preferably adjustable via valves (not shown), in particular controllable and / or controllable.
Die Befeuchtungsvorrichtung
Mittels der Befeuchterpumpe
Der Volumenstrom des durch die Konditionieranlage
Wie insbesondere
Die Konditioniervorrichtungen
Wie insbesondere
Die Steuervorrichtung
Die Steuervorrichtung
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mittels der Speichervorrichtung
Auf der Basis und/oder unter Verwendung des Modells
Um die Konditionieranlage
Die Konditionieranlage
Die Regelvorrichtung
Mittels der Regelvorrichtung
Zwischen den Messvorrichtungen
Wie insbesondere
Dabei erfolgt mittels der Regelvorrichtung
Die Steuersignale
Insbesondere dann, wenn der Anteil der Regelvorrichtung
Basierend auf dem Modell
Vorzugsweise kann ein aufgeweiteter Soll-Wertebereich
Der Soll-Wertebereich
Die Arbeitspunkte
Der Sommerarbeitspunkt
Der Winterarbeitspunkt
Abhängig von den Ist-Werten der Luftfeuchtigkeit und der Lufttemperatur des Eingangsluftstromes
Wie beispielsweise anhand des Punktes A in
Bei heißer trockener Luft (Punkt B) kann eine Befeuchtung des Eingangsluftstroms
Bei zu feuchter Luft (Punkt C) kann vorgesehen sein, dass der Eingangsluftstrom
Wie
Wenn die Ist-Werte des Eingangsluftstroms
In Gebiet II kann eine Abkühlung und ein Befeuchten zur Einhaltung der Soll-Werte vorgesehen sein. In zone II, cooling and humidifying may be provided for compliance with the target values.
In Gebiet III wird vorzugsweise ein Kühlen samt dabei erfolgendem Entfeuchten sowie ein Heizen des Eingangsluftstroms
In Gebiet IV wird der Eingangsluftstrom
In Gebiet V erfolgt sowohl ein Befeuchten als auch ein Heizen des Eingangsluftstroms
Insbesondere aufgrund von Wetterumschwüngen können sich sehr schnelle Änderungen der Ist-Werte der mindestens zwei Parameter des Eingangsluftstroms
Beispielsweise kann eine Zustandsänderung von Gebiet I zu Gebiet IV erfolgen, so dass der Betriebszustand der Konditionieranlage
Bei zunehmender absoluter Feuchte, beispielsweise bei einsetzendem Regen, kann beispielsweise ein Wetterumschwung von Gebiet I zu Gebiet III stattfinden. Von isenthalper Befeuchtung muss somit auf Entfeuchtung, insbesondere mittels der Entfeuchtungsvorrichtung
Mittels des Modells
In
Wie
Auf der Basis des Modells
Die Berechnung des Steuersignals
Als zu minimierende Funktion, insbesondere Kostenfunktion und/oder Gütefunktion, wird beispielsweise eine lineare Energiefunktion verwendet:
Die Variablen ud1, ud2 und ud3 sind Stellgrößenanteile der Vorsteuerung, über welche die Energiefunktion E vorzugsweise minimiert wird. Die Größe adl gibt vorzugsweise den Soll-Wert innerhalb des Soll-Wertebereichs
Für adl = 0 wird der Soll-Wert auf den Winterarbeitspunkt
Gleichung 1 wird vorzugsweise unter folgenden Nebenbedingungen minimiert:
Nebenbedingung
Die Vektoren vKühl, vHeiz und vBefeuchter sind vorzugsweise Richtungsvektoren im Enthalpie-Feuchte-Diagramm. Länge und Richtung der Vektoren ergeben sich vorzugsweise aus dem momentanen Zustand des Eingangsluftstroms
Der Richtungsvektor vWinter beschreibt vorzugsweise den Vektor vom Zustand (Arbeitspunkt) des Eingangsluftstroms
Die Gleichung 1 und die Nebenbedingungen 1 und 2 beschreiben ein lineares Optimierungsproblem. Equation 1 and constraints 1 and 2 describe a linear optimization problem.
Das Optimierungsproblem kann vorzugsweise durch einen Simplex-Algorithmus iterativ gelöst werden, um die Lösung, insbesondere online, an die sich ändernden Wetterbedingungen anzupassen. Bei einer Änderung der Umgebungsvariablen ändert sich vorzugsweise die stationäre Lösung des Modells und somit das Optimierungsproblem.The optimization problem can preferably be solved iteratively by a simplex algorithm in order to adapt the solution, in particular online, to the changing weather conditions. When the environment variable changes, it is preferable to change the stationary solution of the model and thus the optimization problem.
Durch die modellbasierte Betriebszustandsauswahl kann dabei vorzugsweise stets ein optimaler Betrieb der Konditionieranlage
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: DUERR SYSTEMS AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DUERR SYSTEMS GMBH, 74321 BIETIGHEIM-BISSINGEN, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE, DE |
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R163 | Identified publications notified | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: DUERR SYSTEMS AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DUERR SYSTEMS GMBH, 74321 BIETIGHEIM-BISSINGEN, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: DTS PATENT- UND RECHTSANWAELTE SCHNEKENBUEHL U, DE Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DTS PATENT- UND RECHTSANWAELTE SCHNEKENBUEHL U, DE |
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R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |