ES2622985T3 - Procedimiento asistido por simulación para el control o la regulación de estaciones de aire comprimido - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el control o la regulación de una estación de aire comprimido (1), que comprende al menos una pluralidad de compresores (2) conectados en red entre sí, que puede iniciar estrategias de conmutación (10) mediante un control de instalación (3) electrónico para influir en una cantidad de un fluido comprimido (4) disponible en cualquier momento para uno o varios usuarios de la estación de aire comprimido (1) en la estación de aire comprimido (1), además de poder ajustar la cantidad de fluido comprimido (4) disponible en cualquier momento para uno o varios usuarios de la estación de aire comprimido (1) a condiciones de funcionamiento futuras de la estación de aire comprimido (1) de forma adaptativa a la cantidad de descarga de fluido comprimido (4) desde la estación de aire comprimido (1), comprobándose antes de iniciarse una estrategia de conmutación (10) diferentes estrategias de conmutación (10) en un procedimiento de simulación previa (20) basado en un modelo (21) de la estación de aire comprimido (1) y seleccionándose entre las estrategias de conmutación (10) comprobadas con ayuda de al menos un criterio de calidad (22) definido la estrategia de conmutación (10) relativamente más ventajosa y transmitiéndose la estrategia de conmutación (10) seleccionada al control de instalación (3) para ser iniciada en la estación de aire comprimido (1).

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Procedimiento asistido por simulacion para el control o la regulacion de estaciones de aire comprimido

La invencion se refiere a un procedimiento para el control o la regulacion de una estacion de aire comprimido, que comprende al menos una pluralidad de compresores conectados en red entre s^ en particular de diferentes especificaciones tecnicas, y opcionalmente otros aparatos de la tecnica de aire comprimido, que en particular en ciclos de control puede iniciar estrategias de conmutacion mediante un control electronico de la instalacion para influir en una cantidad de un fluido comprimido disponible para uno o varios usuarios de la estacion de aire comprimido en la estacion de aire comprimido, ademas de poder ajustar la cantidad de fluido comprimido disponible para uno o varios usuarios de la estacion de aire comprimido a condiciones de funcionamiento futuras de la estacion de aire comprimido de forma adaptativa a la cantidad de descarga de fluido comprimido desde la estacion de aire comprimido.

Ademas, la presente invencion se refiere a un procedimiento para el control o la regulacion de una estacion de aire comprimido, que comprende al menos una pluralidad de compresores conectados en red entre sf, en particular de diferentes especificaciones tecnicas, y opcionalmente otros aparatos de la tecnica de aire comprimido, procesando el procedimiento que esta implementado en un control electronico de una estacion de aire comprimido informaciones acerca de magnitudes de estado esenciales de la estacion de aire comprimido como informaciones de entrada, y emitiendo comandos de control para el control de al menos algunos compresores y opcionalmente de otros componentes de la estacion de aire comprimido como salida, segun el preambulo de la reivindicacion 34.

Ademas, la presente invencion se refiere a un control de instalacion de una estacion de aire comprimido.

El uso de estaciones de aire comprimido se ha implantado en muchos entornos industriales y tambien particulares. La puesta a disposicion de cantidades importantes de fluido comprimido son imprescindibles, por ejemplo en instalaciones de produccion industriales, no solo para el funcionamiento de dispositivos hidraulicos sino tambien por ejemplo para la puesta a disposicion de fluido comprimido en zonas de reacciones qmmicas, al igual que para entornos de produccion ffsicos para el uso del mismo. Las estaciones de aire comprimido que comprenden normalmente al menos una pluralidad de compresores, dispositivos de aire comprimido, asf como los medios de ajuste y los actuadores correspondientes requieren en muchos casos un control bien concebido y en la mayona de los casos complejo, que sea capaz de poner a disposicion de un numero posiblemente grande de usuarios en diferentes estaciones de descarga de la estacion de aire comprimido en cada momento suficiente fluido comprimido. Gracias a la realizacion de diferentes actos de conmutacion se abren o cierran por ejemplo valvulas, por lo que se produce un aumento o una reduccion de fluido comprimido en zonas predeterminadas de la estacion de aire comprimido pudiendo garantizarse el suministro de suficiente fluido comprimido a los usuarios. Otros actos de conmutacion posibles se refieren por ejemplo tambien a la conexion o desconexion de compresores individuales o de grupos de compresores o tambien a una regulacion continua de actuadores o medios de ajuste individuales a diferencia de una conexion o conexion adicional discreta.

Para poder realizar un control ventajoso de la estacion de aire comprimido, el control de instalacion de la estacion de aire comprimido requiere informaciones acerca del estado de la estacion de aire comprimido. Las informaciones de este tipo pueden ser parametros del sistema fijos, predeterminados por la estacion de aire comprimido, o tambien magnitudes de estado medibles, como por ejemplo la presion o tambien magnitudes de estado discretas o de la tecnica de informacion, como por ejemplo el estado de funcionamiento de un compresor (parada, marcha sin carga, marcha bajo carga)), que permiten conclusiones respecto al estado de la estacion de aire comprimido en un momento determinado. Ademas, para el control de la estacion de aire comprimido han de tenerse en cuenta condiciones supletorias, cuyo cumplimiento es deseable o en ocasiones tambien imprescindible para el funcionamiento de la estacion de aire comprimido. Entre ellas se encuentran por ejemplo especificaciones acerca de respetar presiones maximas admisibles en la red de tubenas solicitada con presion y la red de depositos a presion de la estacion de aire comprimido, como especificaciones acerca de una presion minima que debe respetarse en las estaciones de conexion para usuarios.

Por el estado de la tecnica se conocen ya una serie de procedimientos de control o regulacion, que se usan para el control de estaciones de aire comprimido. Un procedimiento de control relativamente sencillo usa un montaje en cascada, que asigna a cada compresor una banda de presion predeterminada. En caso de quedar por debajo del lfmite inferior de la banda de presion se conecta un compresor adicional. Al rebasar el lfmite superior de la banda de presion se desconecta correspondientemente un compresor. Gracias al solapamiento de diferentes bandas de presion de los distintos compresores que comprende la estacion de aire comprimido puede ajustarse una presion minima, que permite a los usuarios de la estacion de aire comprimido la descarga de una cantidad deseada de fluido comprimido de la instalacion.

El documento DE 198 26 169 A1 describe un control electronico para grupos de la generacion de aire comprimido o de vacfo con circuitos de conmutacion electronicos programables para el control, la regulacion y la supervision de la funcion tecnica de grupos de este tipo. El control electronico esta concebido como control estandar para el uso en una pluralidad de diferentes grupos de la generacion de aire comprimido y/o de vacfo y presenta un PC industrial o

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

microordenador industrial supervisado y controlado por un sistema operativo con uno o varios microprocesadores y con una memoria central de datos, que contiene al menos software de control y regulacion y una pluralidad de perfiles de datos espedficos para el grupo, que estan previstos respectivamente para un tipo de grupo determinado y pueden llamarse por separado.

Otros procedimientos de control usan un control secuencial, que requiere una banda de presion predeterminada comun. Al salir de la banda de presion, se conecta adicionalmente o se desconecta un compresor segun una secuencia anteriormente definida. En cada proceso de conmutacion se inicia un temporizador que mide un intervalo de tiempo predeterminado. En caso de que la presion existente en la estacion de aire comprimido no haya alcanzado el regimen de presion predeterminado por la banda de presion antes de haber transcurrido este intervalo de tiempo, se vuelve a conectar o desconectar otro compresor en la secuencia anteriormente definida.

Una variante del control secuencial esta basada en el control por banda de presion. En lugar de la conexion o desconexion de compresores individuales, relativamente inflexible, se conectan o desconectan compresores en secuencias de grupos anteriormente predeterminadas. La seleccion del compresor a conmutar en un grupo se realiza con ayuda de reglas heunsticas, que a lo largo del tiempo han resultado ser adecuadas para minimizar los costes de funcionamiento de una estacion de aire comprimido.

Todos estos procedimientos para el control de estaciones de aire comprimido son controlados meramente por el proceso. Por consiguiente, los actos de conmutacion en los actuadores que contiene la estacion de aire comprimido, como en los compresores, se realizan solamente como reaccion a eventos del aire comprimido anteriormente definidos en la estacion de aire comprimido. Aqrn, cada accion del control de la estacion de aire comprimido es solo una reaccion a un evento que tiene lugar en el presente o que tuvo lugar en el pasado. Es solo despues de una observacion adecuada de este evento cuando puede tener lugar una nueva regulacion de las condiciones del fluido comprimido en la estacion de aire comprimido. Por lo tanto, la reaccion del control solo tiene lugar a continuacion de un evento, que en caso de un control optimo de la estacion de aire comprimido debena haberse evitado.

Para poder iniciar suficientemente a tiempo la realizacion de actos de conmutacion, que deben contrarrestar el evento inminente cuya tendencia se esta previendo ya, algunos procedimientos de control conocidos por el estado de la tecnica usan un numero mas grande de bandas de presion entrelazadas unas con otras. Los diferentes rangos de presion definidos por las diferentes bandas de presion permiten definir a tiempo tambien las variaciones que posiblemente solo se detecten por indicios de las condiciones de presion y contrarrestar a tiempo con actos de ajuste adecuados que se alcance un valor superior o inferior a una presion maxima o minima en la estacion de aire comprimido. No obstante, tambien los procedimientos de este tipo pueden considerarse solo procedimientos de control puramente reactivos, puesto que no se realiza un acto de control correspondiente hasta presentarse condiciones de presion predeterminadas en la estacion de aire comprimido.

Los actos de ajuste realizados en los procedimientos de control representados tienen que tener en cuenta ademas los tiempos muertos de todos los elementos de ajuste, para impedir una reaccion desproporcionada a un acto de ajuste correspondiente en la estacion de aire comprimido. Correspondientemente, el calculo de nuevos actos de ajuste se realiza solo tras un tiempo de retardo tfpico condicionado por los tiempos muertos de los elementos de ajuste. No obstante, de este modo no pude evitarse que el efecto de un acto de ajuste realizado solo pueda observarse cuando se vuelve a evaluar nuevamente el estado en la estacion de aire comprimido y se vuelve a realizar por el calculo de una nueva reaccion mediante otros actos de ajuste. Por consiguiente, se produce una reduccion artificial de la velocidad de reaccion del control, lo que tiene un efecto negativo en la calidad de control de la estacion de aire comprimido.

Los procedimientos de control conocidos por el estado de la tecnica permiten ademas solo tener en cuenta las condiciones supletorias en la medida en la que estas pueden tenerse en cuenta explfcitamente en la parametrizacion de los calculos del control. No obstante, las interrelaciones de muchas variables ffsicas de las estaciones de aire comprimido solo pueden parametrizarse mediante las indicaciones de reglas empmcas, que representan solo condiciones puramente heunsticas, posiblemente en un regimen de presion que ademas esta muy limitado. Por ejemplo, es conocido que en muchos casos (no en todos) puede conseguirse un ahorro de energfa mediante la reduccion de la presion maxima admisible de la estacion de aire comprimido. Ademas, para reducir los costes de energfa tambien ha dado resultados ventajosos conectar o desconectar primero compresores o grupos de compresores pequenos, dandoles preferencia respecto a los grandes. La implementacion de los conocimientos de este tipo en un procedimiento de control para estaciones de aire comprimido se presenta, no obstante, muy diffcil y en muchos casos imposible, puesto que por la superposicion de diferentes ajustes de parametros pueden resultar efectos contrarios en una condicion supletoria en la que ha de influirse, por lo que la parametrizacion heunstica representa una complicacion no deseable para el explotador de la instalacion.

La presente invencion tiene ahora el objetivo de proponer un procedimiento de control para estaciones de aire comprimido que evite los inconvenientes de las soluciones conocidas por el estado de la tecnica. En particular, el procedimiento de control de acuerdo con la invencion debe permitir prever cambios de la presion en la estacion de aire comprimido en el momento mas temprano posible para iniciar actos de conmutacion adecuados.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido segun las reivindicaciones 1 y 35 o mediante un control de instalacion de una estacion de aire comprimido segun la reivindicacion 37.

En particular, el objetivo se consigue mediante un procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido, que comprende al menos una pluralidad de compresores conectados en red entre sf, en particular de diferentes especificaciones tecnicas, y opcionalmente otros aparatos de la tecnica de aire comprimido, que en particular en ciclos de control puede iniciar estrategias de conmutacion mediante un control electronico de la instalacion para influir en una cantidad de un fluido comprimido disponible en cualquier momento para uno o varios usuarios de la estacion de aire comprimido en la estacion de aire comprimido, ademas de poder ajustar la cantidad de fluido comprimido disponible en cualquier momento para uno o varios usuarios de la estacion de aire comprimido a condiciones de funcionamiento futuras de la estacion de aire comprimido de forma adaptativa a la cantidad de descarga de fluido comprimido desde la estacion de aire comprimido, comprobandose antes de iniciarse una estrategia de conmutacion diferentes estrategias de conmutacion en un procedimiento de simulacion previa basado en un modelo de la estacion de aire comprimido y seleccionandose entre las estrategias de conmutacion comprobadas con ayuda de al menos un criterio de calidad definido la estrategia de conmutacion relativamente mas ventajosa y transmitiendose la estrategia de conmutacion seleccionada al control de instalacion para ser iniciada en la estacion de aire comprimido.

Aqu hay que indicar que los compresores asf como los otros aparatos de la tecnica de aire comprimido que la estacion de aire comprimido comprende de forma opcional no pueden controlarse o regularse exclusivamente mediante el control de instalacion sino tambien en aspectos parciales (p.ej. desconexiones por seguridad, realizacion de secuencias de conmutacion sencillas tras el cambio de magnitudes de ajuste externas) tambien mediante dispositivos internos de control o regulacion.

Ademas, el objetivo se consigue mediante un procedimiento para el control o la regulacion de una estacion de aire comprimido, que comprende al menos una pluralidad de compresores conectados en red entre sf, en particular de diferentes especificaciones tecnicas, y opcionalmente otros aparatos de la tecnica de aire comprimido, procesando el procedimiento, que esta implementado en un control electronico de una estacion de aire comprimido, informaciones acerca de magnitudes de estado esenciales de la estacion de aire comprimido como informaciones de entrada, y emitiendo comandos de control para el control de al menos algunos compresores y opcionalmente de otros componentes de la estacion de aire comprimido como salida, presentando el procedimiento las siguientes estructuras de funcionamiento: un nucleo de simulacion, en el que para la descripcion del comportamiento de al menos algunos componentes de la estacion de aire comprimido estan contenidos modelos dinamicos y preferentemente no lineales de estos componentes, estando configurado el nucleo de simulacion de tal modo que calcula previamente, como resultado de una simulacion, el desarrollo en el tiempo de todas las magnitudes de estado contenidas en el modelo de los componentes de la estacion de aire comprimido basandose en estrategias de conmutacion alternativas supuestas, teniendo en cuenta los modelos del nucleo de simulacion las no linealidades y/o discontinuidades y/o tiempos muertos esenciales en el comportamiento de los componentes, en particular de los compresores; un nucleo de algoritmo, que contiene parametros para la caracterizacion de los componentes de la estacion de aire comprimido, informaciones acerca de la interconexion de los componentes individuales, heunsticas para la formacion de estrategias de conmutacion alternativas y criterios de evaluacion para los desarrollos en el tiempo de las magnitudes de estado de los componentes de la estacion de aire comprimido determinados por el nucleo de simulacion para las estrategias de conmutacion alternativas y que selecciona basandose en ello la estrategia de conmutacion relativamente mas ventajosa y pone a disposicion o transmite comandos de control correspondientes a al menos algunos compresores; y una base de informaciones, que contiene, ademas de una imagen del proceso formada a partir de valores de sensores y dado el caso valores de actuadores puestos a disposicion por el nucleo de simulacion tambien los resultados de la simulacion para las estrategias de conmutacion alternativas, representando la base de informaciones al menos una parte de la base de datos comun del nucleo de algoritmo y del nucleo de simulacion y sirviendo para el intercambio de datos entre el nucleo de algoritmo y el nucleo de simulacion.

Segun la realizacion, la base de informaciones puede contener una imagen del proceso de la estacion de aire comprimido, es decir, sustancialmente los valores de medicion de magnitudes de estado y las magnitudes de ajuste actuales, completadas con los resultados de simulacion previa de los desarrollos en el tiempo de las magnitudes de estado para distintos escenarios. El nucleo de algoritmo puede contener ademas las informaciones acerca de la configuracion de la estacion de aire comprimido asf como de los tipos de componentes contenidos en la misma y sus parametros. Ademas, puede presentar heunsticas para la formacion de diferentes escenarios a examinar. El nucleo de algoritmo transmite a continuacion normalmente estas informaciones al nucleo de simulacion. Ademas, el nucleo de algoritmo transmite normalmente al nucleo de simulacion las informaciones acerca del estado que proceden de la base de informaciones y que son relevantes para la simulacion previa de la estacion de aire comprimido. El nucleo de simulacion puede presentar aqrn modelos para los componentes habituales de una estacion de aire comprimido. Ademas, puede formar a partir de estos modelos, usando las informaciones acerca de la estructura de la estacion de aire comprimido y los tipos de componentes contenidos en la misma y los parametros de estos obtenidas por el nucleo de algoritmo un modelo de la estacion de aire comprimido, que completa con otras informaciones acerca del estado actual de la estacion de aire comprimido de la base de informaciones. Basandose en ello, el nucleo de

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

simulacion puede simular normalmente durante el intervalo de tiempo de la simulacion previa el desarrollo en el tiempo de todas las magnitudes de estado del modelo de la estacion de aire comprimido y los deposita en la base de informaciones. Ademas, el nucleo de simulacion puede suministrar al nucleo de algoritmo mensajes de estado en relacion con la realizacion de las simulaciones previas.

Basandose en los desarrollos en el tiempo alternativos de todas las magnitudes de estado del modelo de la estacion de aire comprimido depositados en la base de informaciones, el nucleo de algoritmo puede evaluar estos ademas para los escenarios examinados y selecciona segun el criterio de calidad el escenario mas ventajoso relativamente y transmite las estrategias de conmutacion correspondientes a los componentes de la estacion de aire comprimido o pone a disposicion esta estrategia de conmutacion para poder llamarla. Por consiguiente, el nucleo de simulacion como parte relativamente amplia y compleja de la implementacion puede usarse independientemente de la estacion de aire comprimido concreta, es decir, de forma universal. Es recomendable que el modelado y la descripcion tambien se realicen con metodos de software orientados a objetos.

Ademas, el objetivo se consigue mediante un control de instalacion de una estacion de aire comprimido, que comprende al menos una pluralidad de compresores conectados en red entre sf, en particular de diferentes especificaciones tecnicas, y opcionalmente otros aparatos de la tecnica de aire comprimido, que en particular en ciclos de control puede iniciar tanto estrategias de conmutacion de elementos de ajuste de la estacion de aire comprimido y/o de diferentes compresores para influir en la cantidad de un fluido comprimido disponible en cualquier momento para uno o varios usuarios de la estacion de aire comprimido en la estacion de aire comprimido, como tambien ajustar la cantidad de fluido comprimido disponible para uno o varios usuarios de la estacion de aire comprimido a condiciones de funcionamiento futuras de la estacion de aire comprimido de forma adaptativa a la cantidad de descarga de fluido comprimido desde la estacion de aire comprimido, comprobandose antes de realizar una estrategia de conmutacion diferentes estrategias de conmutacion en un procedimiento de simulacion previa realizado en tiempo real basandose en un modelo de la estacion de aire comprimido y seleccionandose entre las estrategias de conmutacion con ayuda de al menos un criterio de calidad definido una estrategia de conmutacion relativamente mas ventajosa y generando el control de instalacion un comando de control basandose en la estrategia de conmutacion seleccionada.

Una idea principal en la que esta basada la invencion es calcular con ayuda de un procedimiento de simulacion previa diferentes estrategias de conmutacion de escenarios de actos de conmutacion diferentes aproximadamente comparables, permitiendo este procedimiento simular el comportamiento de toda la estacion de aire comprimido o tambien de componentes parciales individuales de la misma. Por consiguiente, no se realiza ningun calculo de optimizacion, que optimizana por ejemplo el valor de un funcional que describe la estacion de aire comprimido en el sentido matematico, sino que solo se determina un numero de escenarios de la estacion de aire comprimido para diferentes condiciones.

Por escenario debe entenderse aqu un desarrollo supuesto o pronosticado de magnitudes perturbadoras, en particular del consumo de aire comprimido en combinacion con una estrategia de conmutacion a examinar. Por estrategia de conmutacion debe entenderse ademas una secuencia de actos de conmutacion, es decir, un cambio discreto o continuo de magnitudes de ajuste, que provocan un cambio del funcionamiento de uno o varios componentes de la estacion de aire comprimido. Se encuentra entre estos actos de conmutacion por ejemplo una conmutacion entre una marcha bajo carga y una marcha sin carga o una parada, asf como cambios escalonados o continuos de la velocidad o del estado de estrangulacion o de purga de compresores y tambien incluyen cambios de ajustes de parametros en compresores u otros componentes opcionales de la estacion de aire comprimido.

Por actos de conmutacion deben entenderse, ademas, no solo acciones de conmutacion discretas individuales sino tambien deben entenderse en como secuencia escalonada en el tiempo de acciones de conmutacion en el sentido de una estrategia de conmutacion. Ademas, el concepto acto de conmutacion no solo comprende cambios discretos de un estado de funcionamiento de componentes (por ejemplo la conmutacion entre parada, marcha sin carga y marcha bajo carga), sino tambien cambios continuos, por ejemplo el cambio en el tiempo de la velocidad de un compresor de velocidad variable o el cierre o la apertura continua de valvulas.

Una ventaja clara del procedimiento de acuerdo con la invencion en comparacion con procedimientos que estan basados por ejemplo en la optimizacion de un funcional que describe una estacion de aire comprimido para provocar un control optimo de la estacion de aire comprimido durante un intervalo de tiempo predeterminado esta en que es posible implementar de forma relativamente sencilla modelos complejos, no lineales, que dependen del tiempo y que dado el caso son discontinuos, porque los modelos implementados no deben hacerse pasar con metodos matematicos a una forma analttica, en la que sean accesibles para un calculo de optimizacion para la determinacion de magnitudes de ajuste optimos. Tampoco representan restricciones para el procedimiento de acuerdo con la invencion las restricciones que van unidas a los calculos de optimizacion, por ejemplo magnitudes perturbadoras y magnitudes de ajuste constantes en un paso del tiempo.

El procedimiento de simulacion previa de acuerdo con la invencion se realiza basandose en un modelo de la estacion de aire comprimido, que puede ser parametrizado y descrito segun el numero y el tipo de los componentes implementados en el modelo de la estacion de aire comprimido. Por parametros han de entenderse normalmente

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

magnitudes caractensticas, que describen propiedades condicionadas por la construccion (en el presente caso, por ejemplo el numero de depositos a presion, actuadores o compresores, propiedades electricas de los motores de accionamiento, volumenes de tubenas y depositos a presion, naturaleza de las tubenas de presion que comprende la estacion de aire comprimido, etc.) o ajustes predeterminados (retardos de conmutacion programados etc.) y que estan integrados en la formacion del modelo. Los parametros no presentan normalmente ningun cambio en el tiempo, aunque pueden realizar eventualmente un seguimiento y/o pueden adaptarse de forma adaptativa, para tener en cuenta por ejemplo el desgaste de componentes individuales.

Ademas de los parametros, que describen los aparatos en cuanto a su forma constructiva o tambien funcional, los modelos requieren para la descripcion tambien magnitudes de estado, que son valores momentaneos de componentes individuales o procesos ffsicos que describen la estacion de aire comprimido. Entre ellas se encuentran por ejemplo el consumo de potencia electrica, el caudal a presion producido, las presiones internas, las velocidades de los motores de accionamiento, elementos compresores o motores de ventiladores, posiciones de actuadores y similares. No obstante, aqu hay que resaltar que por ejemplo los compresores presentan magnitudes de estado relevantes, cuyos valores no resultan de los valores actuales de las magnitudes perturbadoras o magnitudes de ajuste sino del desarrollo en el tiempo anterior, por lo que unos modelos adecuados tambien deben tener en cuenta eventos anteriores. Por consiguiente, para la creacion de un modelo de la estacion de aire comprimido o de componentes individuales es ventajoso un planteamiento dinamico con “memoria”, que puede realizarse de forma especialmente sencilla gracias al procedimiento de acuerdo con la invencion.

La estructura de modelos para la descripcion de la estacion de aire comprimido o de componentes individuales de la misma resulta ser sumamente ventajosa, especialmente en el caso de una implementacion orientada a objetos. El procedimiento de simulacion previa aplicado a estos modelos puede realizarse ademas en gran medida independientemente de la estructura de la estacion de aire comprimido concreta o de los modelos creados para ello.

Como resultados en el procedimiento de simulacion previa se calculan normalmente los desarrollos en el tiempo de las magnitudes de estado, preferentemente de todas las magnitudes de estado contenidas en un modelo de compresores o de otros aparatos de la tecnica de aire comprimido que comprende la estacion de aire comprimido opcionalmente. Para ello han de registrarse por ejemplo desarrollos en el tiempo de las magnitudes de estado que describen la estacion de aire comprimido en el modelo seleccionado en el intervalo de tiempo de simulacion previa, por ejemplo desarrollos de la presion, consumos de potencia electrica, caudales de aire comprimido, velocidades de motores de accionamiento, elementos compresores o motores de ventiladores o posiciones de actuadores internos. A continuacion, estos resultados se evaluan mediante un criterio de calidad para cada estrategia de conmutacion alternativa, por lo que puede establecerse un orden de preferencia. La estrategia de conmutacion que de una serie de estrategias de conmutacion examinadas queda finalmente en la primera posicion del orden de preferencia se selecciona como estrategia de conmutacion relativamente mas ventajosa y se pone a disposicion o se inicia correspondientemente. En este caso no hay que mantener una estrategia de conmutacion seleccionada, relativamente mas ventajosa hasta el final del intervalo de tiempo de simulacion previa, sino que puede ser sustituida ya en el siguiente ciclo de control por estrategias de conmutacion mas favorables eventualmente determinadas. Tambien puede ser variable la duracion del intervalo de tiempo de simulacion previa tenido en cuenta en la evaluacion del criterio de calidad y puede ser adaptado en particular de forma adaptativa dado el caso por el procedimiento de control a desarrollos de magnitudes perturbadoras, magnitudes de ajuste y/o magnitudes de estado.

Un punto esencial de la invencion esta ademas en que el procedimiento de control o regulacion puede tener en cuenta retardos (tiempos muertos) o magnitudes de estado que vanan bruscamente (discontinuidades) de forma adecuada en la simulacion previa, por ejemplo una descarga de aire comprimido de un compresor que comienza bruscamente tras la conmutacion de parada o marcha sin carga a la marcha bajo carga. Por los tiempos muertos y discontinuidades que se producen, cuyo retardo puede ser mas largo que la duracion de los ciclos de control, no solo es necesario tener en cuenta los efectos de actos de conmutacion al principio del ciclo de control actual en los desarrollos de las magnitudes de estado en un ciclo de control actual sino tambien tener en cuenta los efectos de actos de conmutacion en ciclos de control, en ciclos de control anteriores y los efectos de actos de conmutacion en ciclos de control futuros. Una observacion integral en cuanto al tiempo de este tipo puede realizarse de forma especialmente sencilla con el presente procedimiento. No obstante, solo una observacion de este tipo permite un modelado cercano a la realidad de estaciones de aire comprimido, es decir, un modelado que representa con gran precision en particular el desarrollo de la presion y el consumo de energfa.

A diferencia de procedimientos de control y regulacion conocidos, con el procedimiento de control y regulacion tambien pueden examinarse estrategias de conmutacion cuyos actos de conmutacion se realizan en el intervalo de tiempo de simulacion previa. De este modo tambien puede determinarse en que momento mas favorable relativamente debenan realizarse determinados actos de conmutacion. Ademas, el procedimiento de acuerdo con la invencion tambien tiene la gran ventaja de poder tener en cuenta en el intervalo de tiempo de simulacion previa desarrollos en el tiempo variables de magnitudes perturbadoras. Al usar pronosticos adecuados para las magnitudes perturbadoras, por ejemplo del desarrollo en el tiempo de la descarga de aire comprimido de la estacion de aire comprimido, es posible una simulacion previa con precision mejorada durante intervalos de tiempo mas largos y, por lo tanto, tambien una evaluacion mejor de los efectos de actos de conmutacion.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Otra idea de la invencion esta en una ampliacion de la base de informaciones basada en la realizacion del procedimiento de simulacion previa. Los conocimientos obtenidos gracias a la simulacion previa (resultados de simulacion) representan un juego de informaciones que hace referencia a cambios de estado futuros de la estacion de aire comprimido, pudiendo tenerse en cuenta tambien otras condiciones supletorias. El control de instalacion de la estacion de aire comprimido puede recurrir, por consiguiente, no solo a valores del proceso actualmente conocidos sino que tambien tiene conocimientos de efectos futuros y estados de actos de ajuste o de conmutacion, que ya se han realizado en el pasado o en el presente. Al mismo tiempo, la simulacion previa permite tambien generar valores de informacion que solo hacen referencia a estrategias de conmutacion futuras. Por lo tanto, el presente procedimiento de control se distingue como procedimiento de control “de accion” de los procedimientos de control “de reaccion” conocidos por el estado de la tecnica. Es la realizacion de la simulacion previa la que permite definir eventos de presion virtuales, que hacen referencia a eventos que se producen en la simulacion previa pero que no estan motivados por valores de medicion actuales de la estacion de aire comprimido real. Por lo tanto, el control en un momento temprano pero no precipitado de las condiciones reales de presion en la estacion de aire comprimido permite evitar eventos no deseados en la estacion de aire comprimido que solo se producinan en el futuro.

En combinacion con al menos un criterio de calidad definido, el procedimiento de simulacion previa permite la evaluacion de diferentes estrategias de conmutacion alternativas para el control de la estacion de aire comprimido. Aqrn pueden calcularse varias variantes de estrategias de conmutacion (en principio un numero a elegir libremente) en la simulacion previa, para poder determinar y evaluar por lo tanto la reaccion de la estacion de aire comprimido a las estrategias de conmutacion iniciadas. Segun la definicion del criterio de calidad puede seleccionarse de una cantidad de estrategias de conmutacion alternativas la que en unas condiciones supletorias predeterminadas ofrece el resultado mas ventajoso relativamente. Aqrn no solo es posible simular las estrategias de conmutacion para un siguiente momento de desconexion predeterminado sino que las estrategias de conmutacion pueden llegar practicamente sin limitaciones al futuro simulado. Ademas, tambien pueden procesarse en la simulacion consecuencias de estrategias de conmutacion que permiten la evaluacion de estrategias de conmutacion que estan basadas unas en otras. Ademas de la comprobacion de diferentes estrategias de conmutacion, tambien pueden simularse previamente diferentes condiciones supletorias. Mediante la variacion de las condiciones supletorias pueden determinarse por ejemplo estrategias de conmutacion para los actuadores que cumplen en un numero mas elevado posible de escenarios a esperar las condiciones de forma relativamente mas ventajosa (o al menos de forma satisfactoria).

En una forma de realizacion ventajosa del procedimiento de acuerdo con la invencion, el procedimiento de simulacion previa para la comprobacion de respectivamente una estrategia de conmutacion se realiza mas rapidamente de lo que corresponde al intervalo de tiempo simulado y preferentemente en un tiempo mas corto que la duracion de un ciclo de control. Una velocidad de calculo de este tipo permite la simulacion previa de un gran numero de estrategias de conmutacion de las que puede seleccionarse a continuacion una relativamente mas ventajosa mediante un criterio de calidad.

En otra forma de realizacion ventajosa del procedimiento de acuerdo con la invencion, el procedimiento de simulacion previa para la comprobacion de respectivamente una estrategia de conmutacion comprende en particular el desarrollo en el tiempo de magnitudes de estado contenidas en el modelo de la estacion de aire comprimido para el intervalo de tiempo de la simulacion previa. El desarrollo futuro de las magnitudes de estado permite una ampliacion de la base de informaciones permitiendose un control o una regulacion mas exactos y mejorados sobre esta base.

En otra forma de realizacion preferible del procedimiento de acuerdo con la invencion, el modelo de la estacion de aire comprimido esta basado en un juego de ecuaciones diferenciales que dependen del tiempo y/o no lineales, asf como para la representacion de discontinuidades y/o tiempos muertos en el comportamiento de los compresores y/o de otros aparato opcionales de la tecnica de aire comprimido, preferentemente de estructuras variables, que permiten en este sentido preferentemente tambien el registro del efecto de eventos pasados en las magnitudes de estado actuales de la estacion de aire comprimido. Por estructuras variables debe entenderse aqrn que del juego de ecuaciones diferenciales segun el caso se tiene en cuenta solo un subconjunto variable. Esto es importante, en particular, para la representacion de las discontinuidades y/o de los tiempos muertos en el comportamiento de los compresores y/o de los aparatos opcionales de la tecnica de aire comprimido, porque el comportamiento de los mismos puede o tiene que describirse en la mayona de los casos mediante ecuaciones diferenciales diferentes o variables en diferentes estados de funcionamiento o en la transicion entre diferentes estados de funcionamiento. La seleccion de las ecuaciones diferenciales a tener respectivamente en cuenta puede realizarse mediante la ecuacion diferencial propiamente dicha o mediante especificacion externa. Aunque en una forma de realizacion especialmente preferible las ecuaciones diferenciales dependen del tiempo, son no lineales y presentan una estructura variable, estas propiedades no deben cumplirse obligatoriamente todas juntas o no al mismo tiempo para todas las ecuaciones diferenciales. Por ejemplo pueden usarse en lugar de ecuaciones diferenciales no lineales tambien una pluralidad de ecuaciones diferenciales parcialmente lineales o lineales durante intervalos de tiempo como aproximacion; algunas ecuaciones diferenciales pueden depender del tiempo mientras que las otras no dependan del tiempo, algunas ecuaciones diferenciales pueden ser lineales mientras las otras no sean lineales y/o algunas ecuaciones diferenciales pueden tenerse en cuenta siempre, mientras que otras solo se tengan en cuenta segun el

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

caso.

En una forma de realizacion ventajosa del procedimiento de acuerdo con la invencion puede estar previsto que en el procedimiento de simulacion previa se calcula un desarrollo de las diferentes estrategias de conmutacion durante un intervalo de tiempo predeterminado en pasos discretos o continuos. La duracion del intervalo de tiempo puede predeterminarse aqu por ejemplo de forma externa por parte de un usuario de la estacion de aire comprimido o tambien puede estar fijamente parametrizada. Ademas, la duracion del intervalo de tiempo tambien puede adaptarse de forma adaptativa a los eventos en la estacion de aire comprimido. De este modo, el control de instalacion puede ajustarse a duraciones de penodos de fluctuaciones espedficas de las condiciones de presion que se producen normalmente en una estacion de aire comprimido.

En una variante del procedimiento de control puede estar previsto que la simulacion previa se realice durante un intervalo de tiempo predeterminado de 1 s a 1000 s, preferentemente de 10 s a 300 s. Un intervalo de tiempo de esta duracion permite normalmente registrar de forma segura los cambios y fluctuaciones de las condiciones de presion provocados por la iniciacion de estrategias de conmutacion en la estacion de aire comprimido, ademas de garantizar un intervalo de simulacion previa suficiente para la mayor parte de las aplicaciones.

En una forma de realizacion preferible del procedimiento de acuerdo con la invencion esta previsto que el intervalo de tiempo de la simulacion previa se adapte de forma adaptativa mediante un criterio de interrupcion basado en parametros y/o magnitudes de estado del modelo de la estacion de aire comprimido, en particular de eventos de presion y/o registros o pronosticos del consumo de presion. De este modo puede realizarse una adaptacion ventajosa de la duracion de la simulacion previa al desarrollo del consumo de aire comprimido lo que permite, por consiguiente, una simulacion previa mas rapida o mas extensa.

En otra forma de realizacion del procedimiento de acuerdo con la invencion esta previsto que las estrategias de conmutacion comprobadas con el procedimiento de simulacion previa comprendan cambios discretos o continuos del estado de funcionamiento de compresores y opcionalmente de otros aparatos de la estacion de aire comprimido al principio, al final y/o en cualquier momento durante el intervalo de tiempo de la simulacion previa. Por lo tanto, el procedimiento segun la realizacion permite tener en cuenta los cambios de magnitudes de ajuste o magnitudes perturbadoras en un intervalo de tiempo simulado y permite, por lo tanto, tener en cuenta el desarrollo en el tiempo de estas magnitudes de una forma mas realista.

Ademas, puede estar previsto que la duracion del intervalo de tiempo simulado del procedimiento de simulacion previa sea determinado en funcion de los datos de potencia tecnica de los compresores de la instalacion de compresores y/o en funcion de la carga actual de compresores individuales y/o de fluctuaciones de carga pasadas. Segun la configuracion de la estacion de aire comprimido puede restringirse de este modo la duracion de la simulacion previa de tal modo que se aprovechen los recursos de calculo necesarios para calcular los resultados de la simulacion previa de la forma mas ventajosa posible. La duracion del intervalo de tiempo simulado esta dimensionada preferentemente de tal modo que es mas larga que las fluctuaciones de carga de la estacion de aire comprimido mas cortas que se producen normalmente.

Segun la realizacion puede estar previsto, ademas, que la simulacion previa se realice en pasos discretos de 0,1 segundos a 60 segundos, preferentemente de 1 segundo. Segun esta duracion de los pasos tambien pueden detectarse en la simulacion previa con seguridad cambios inmediatos de las condiciones de presion en la estacion de aire comprimido, por ejemplo tras realizar un acto de conmutacion usandose al mismo tiempo de forma economica los recursos de calculos usados por el control de instalacion.

En una variante de esta forma de realizacion, el procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido tambien puede estar caracterizado por que en la simulacion previa se tienen en cuenta al menos algunas de las discontinuidades y/o de los tiempos muertos en el comportamiento de los compresores y/o de otros aparatos opcionales de la tecnica de aire comprimido, en particular el suministro de aire comprimido que empieza con retardo y el consumo de energfa adicional de los compresores en relacion con cambios de su estado de funcionamiento, de modo que ya no es obligatorio tenerlo en cuenta de forma separada fuera de la simulacion previa en el control de instalacion. Los actuadores existentes en la estacion de aire comprimido disponen de tiempos muertos tfpicos, que estan situados en el intervalo entre 1 segundo hasta varias decenas de segundos. A diferencia de los procedimientos de control conocidos por el estado de la tecnica, en el presente caso es posible calcular los tiempos muertos efectivos asf como otras discontinuidades en la simulacion previa y tener estas magnitudes de este modo tambien en cuenta en el calculo de los actos de conmutacion. No obstante, el requisito para tener en cuenta los tiempos muertos es que el modelo usado de la estacion de aire comprimido contenga el comportamiento de tiempos muertos de forma parametrizada. Por consiguiente, ya no es necesario tener en cuenta los tiempos muertos de los actuadores en el control de instalacion propiamente dicho. La superacion de los tiempos muertos se presenta de forma automatica, por asf decirlo, en los resultados de la simulacion previa. Esto permite averiguar, por un lado, si los actos de ajuste realizados en el pasado eran suficientes para evitar desarrollos no deseados de la presion y, por otro lado, puede comprobarse si realmente puede influirse positivamente en el comportamiento en el tiempo de las condiciones de presion en la estacion de aire comprimido mediante actos de ajuste iniciados en el presente.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

En otra realizacion del presente procedimiento de control puede estar previsto que como grupo de estrategias de conmutacion alternativas se consideran diferentes valores de presion superiores o valores de presion inferiores como criterio para iniciar una estrategia de conmutacion anteriormente definida en el marco del procedimiento de simulacion previa. A diferencia del control de la banda de presion conocido por el estado de la tecnica, los valores de presion no son fijos en el presente caso sino que pueden adaptarse a las condiciones en la estacion de aire comprimido. La determinacion de los valores de presion puede realizarse ademas incluso mediante el procedimiento de simulacion previa. La definicion de valores de presion superiores e inferiores adecuados puede determinarse a partir de simulaciones previas repetidas en muchas ocasiones con valores de presion respectivamente diferentes unos de otros. Si los valores de presion de este tipo estan en primer lugar predeterminados, pueden representar de forma definida la base para el calculo de diferentes simulaciones, en las que los valores de presion propiamente dichos son invariables, cambiandose, no obstante, unas variables, como por ejemplo magnitudes de ajuste caracterizadas por actos de conmutacion. Por lo tanto, en caso de un cambio de estado en la estacion de aire comprimido que no requiere una nueva definicion de los valores de presion superiores puede determinarse una estrategia de conmutacion lo mas ventajosa posible, porque se determina solo un numero predeterminado de magnitudes de ajuste que caracterizan los actos de conmutacion en el procedimiento de simulacion previa.

En una variante puede estar previsto, ademas, que como grupos de estrategias de conmutacion alternativas se consideran diferentes valores de presion superiores y/o valores de presion inferiores para al menos una estrategia de desconexion anteriormente definida o al menos una estrategia de conexion anteriormente definida en el marco del procedimiento de simulacion previa. Por consiguiente, puede realizarse por ejemplo en una simulacion previa simplificada en el caso de valores de presion invariables o al menos un valor de presion invariable, una serie de estrategias de desconexion o de estrategias de conexion de los compresores que comprende la estacion de aire comprimido, mediante las cuales puede determinarse una prevencion preferible de un evento de presion futuro en la estacion de aire comprimido.

Ademas, puede estar previsto en una variante de esta forma de realizacion que la al menos una estrategia de desconexion anteriormente definida o la al menos una estrategia de conexion anteriormente definida resulte de una secuencia de desconexion o de conexion fijamente predeterminada respectivamente en forma de listas. Las secuencias correspondientes para la desconexion o la conexion por ejemplo de compresores individuales o de grupos de compresores puede estar basada tambien en conocimientos heunsticos o tambien en resultados de calculos numericos. Gracias a la restriccion de la gama de variables restringida por la definicion de la secuencia predeterminada de desconexion o conexion puede acortarse el tiempo de calculo para calcular diferentes estrategias de conmutacion alternativas a una medida tecnicamente ventajosa.

Ademas, en una variante de la forma de realizacion puede estar previsto que como grupo de estrategias de conmutacion alternativas se observe tambien la conexion o desconexion de diferentes grupos de compresores con valores de presion superiores o valores de presion inferiores fijos o que aun han de evaluarse en el procedimiento de simulacion previa. La conexion o la desconexion de diferentes grupos de compresores puede estar basada aqrn nuevamente en conocimientos heunsticos o tambien en secuencias predeterminadas que se han creado mediante calculos numericos. Gracias a la conexion o desconexion de grupos enteros de compresores puede influirse de forma mas selectiva y a veces a mas largo plazo en el cambio de condiciones de presion en la estacion de aire comprimido.

En otra forma de realizacion del procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido puede estar previsto que el procedimiento de simulacion previa se realice basandose en la teona para automatas hfbridos. De este modo, para la realizacion del procedimiento de simulacion previa esta disponible una amplia base para el calculo, que puede realizarse con gran eficiencia. La realizacion del procedimiento de simulacion previa basado en automaticas hfbridos permite a diferencia del calculo convencional basado exclusivamente en magnitudes digitales tambien la inclusion de magnitudes analogicas, como p.ej. las magnitudes de medicion en tiempo real. Las magnitudes de medicion continuas no adoptan aqrn un valor de una serie de posibles valores sino que pueden ser cambiadas sin escalonamiento y requieren, por lo tanto, un tratamiento especial. Los automatas hfbridos representan una ampliacion del concepto de los automatas finitos, con los que pueden crearse modelos de practicamente cualquier sistema discreto.

Aunque los automatas hfbridos no deben usarse obligatoriamente para la realizacion del procedimiento de acuerdo con la invencion, segun la forma de realizacion son requisitos para la instalacion del modelo de simulacion que se considera aqrn ventajoso.

En una variante del procedimiento de control para el control de una estacion de aire comprimido tambien puede estar previsto que el procedimiento de simulacion previa se realice basado en un modelo que puede ser implementado en un ordenador y que preferentemente es determinista. Esto permite usar algoritmos implementados en ordenador ya conocidos y metodos matematicos, como estan disponibles en grandes cantidades para la matematica numerica.

Ademas, el procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido tambien puede estar caracterizado por que el criterio de calidad esta definido por un consumo de energfa lo mas bajo posible o que esto al menos es una

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

caractenstica esencial del mismo. El consumo de ene^a, que en el funcionamiento de una estacion de aire comprimido representa a veces el mayor factor de coste, puede ser determinado, por consiguiente, ya antes de producirse cambios concretos de las condiciones de presion en la estacion de aire comprimido y se puede influir de forma adecuada en el mismo mediante un criterio de seleccion, por ejemplo para bajar o reducir el consumo de energfa. Un gran aumento de la rentabilidad en el funcionamiento de la estacion de aire comprimido puede ser la consecuencia de ello.

En una variante de la forma de realizacion del procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido tambien puede estar previsto que el procedimiento de simulacion previa suministre al menos un juego de datos con desarrollos en el tiempo futuros, pronosticados de las magnitudes de estado del modelo de la estacion de aire comprimido en diferentes estrategias de conmutacion en momentos diferentes, no forzosamente equidistantes y/o con coeficientes derivados de estos, preferentemente para todo el ciclo de control. Por la creacion de un juego de datos de este tipo, del que hay al menos uno, para el control de instalacion de la estacion de aire comprimido es posible, por ejemplo, iniciar estrategias de conmutacion correspondientes, sin que el control de instalacion propiamente dicho deba usar el procedimiento de simulacion previa como algoritmo de control directo o una parte de un algoritmo de control directo. Por el contrario, el procedimiento de simulacion previa puede estar implementado como modulo numerico independiente, que en caso necesario es inicializado y ejecutado por el control de instalacion.

En otra forma de realizacion, el procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido tambien puede comprender una adaptacion dado el caso automatica del modelo de la estacion de aire comprimido a parametros de la instalacion actualizados y/o que en un principio solo se conocen como parametros de la instalacion aproximados y/o no exactamente ajustados. Esta actualizacion garantiza que en cualquier momento en el que se realice el procedimiento de simulacion previa esten disponibles parametros adecuados de la instalacion durante todo el tiempo del funcionamiento de la estacion de aire comprimido. Una adaptacion automatica del modelo de la estacion de aire comprimido respecto a los parametros actualizados de la instalacion puede conllevar ademas de la garantfa de un pronostico mas exacto a veces tambien una mayor velocidad para la realizacion del procedimiento de simulacion previa.

Ademas, el procedimiento de acuerdo con la invencion puede estar caracterizado en una forma de realizacion tambien por que se produce una adaptacion del modelo de la estacion de aire comprimido a parametros actualizados de la instalacion seleccionandose entre varios juegos alternativos de parametros de la instalacion aquel con el que la simulacion posterior del funcionamiento de la estacion de aire comprimido para un intervalo de tiempo pasado mejor coincide con el desarrollo real observado del funcionamiento de la estacion de aire comprimido. Esta estrategia de seleccion puede ser apoyada ademas realizandose cambios selectivos secuenciales del estado de funcionamiento de compresores respectivamente individuales y/o aparatos de la estacion de aire comprimido y examinandose y seleccionandose en el marco de la simulacion posterior solo parametros alternativos del compresor correspondiente y/o del aparato.

Segun la realizacion tambien puede estar previsto que en el procedimiento de simulacion previa se tengan en cuenta magnitudes de estado del sistema variables actuales de la estacion de aire comprimido, en particular informaciones acerca del estado de funcionamiento de al menos un deposito de fluido comprimido, por ejemplo la presion del mismo y/o la temperatura del mismo y/o informaciones acerca de los estados de funcionamiento de compresores individuales, por ejemplo los estados de control actuales de estos y/o los estados de funcionamiento actuales y/o tambien informaciones acerca del cambio de la cantidad de fluido comprimido en la estacion de aire comprimido, por ejemplo la reduccion de la cantidad de fluido comprimido por unidad de tiempo. Gracias a tener en cuenta magnitudes de estado del sistema variables actuales de la estacion de aire comprimido puede realizarse un calculo mas completo y mas preciso, de los que resulta una mayor calidad de control.

El procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido tambien puede estar caracterizado por que en el procedimiento de simulacion previa se tienen en cuenta como parametros fijos del sistema de la estacion de aire comprimido informaciones acerca de la cantidad de suministro de fluido comprimido de compresores individuales y/o acerca del consumo de potencia de compresores individuales en diferentes estados bajo carga y/o informaciones acerca de los tiempos muertos de los compresores y/o lfmites de presion mmimos o maximos caractensticos para la instalacion de compresores. Gracias a tenerse en cuenta los parametros fijos del sistema de la estacion de aire comprimido es posible ademas una descripcion mas detallada de la estacion de aire comprimido propiamente dicha asf como de las condiciones supletorias importantes para la realizacion del procedimiento de simulacion previa y por consiguiente resulta de ello un pronostico mejorado de las condiciones de presion en la estacion de aire comprimido mediante la simulacion previa.

El procedimiento para el control de la estacion de aire comprimido tambien puede prever que durante el intervalo de tiempo simulado en la simulacion previa no se produzca ningun cambio en la configuracion de los compresores que en la simulacion previa estan bajo carga y de los compresores que no se encuentran bajo carga en la simulacion previa de la estacion de aire comprimido. Gracias a una reduccion de este tipo de la gama de variables posibles, la simulacion previa puede realizarse mas rapidamente y aumenta por consiguiente la velocidad de pronostico. Aqrn hay que distinguir que la configuracion de los compresores que en la simulacion previa estan bajo carga o de los que

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

no estan bajo carga de la estacion de aire comprimido no debe coincidir necesariamente con la configuracion actualmente existente de compresores que estan bajo carga o compresores que no estan bajo carga de las instalaciones de compresores en el momento de la realizacion de la simulacion previa. Por el contrario, puede ser decisivo suponer en una simulacion previa una configuracion de compresores que estan bajo carga o de compresores que no estan bajo carga que no coincida con la situacion actual real, para determinar por consiguiente la estrategia de conmutacion mas favorable relativamente para el control de la estacion de aire comprimido.

El procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido puede prever, ademas, que se seleccione un compresor de compensacion de la presion del numero de compresores que en la simulacion previa estan bajo carga que respecto a la potencia del compresor es el compresor mas pequeno, que segun la simulacion previa presenta el tiempo de marcha restante mas largo en un estado de marcha sin carga, en caso de pasar este compresor de un compresor que en la simulacion previa esta bajo carga a ser un compresor que en la simulacion previa no esta bajo carga. La clasificacion de los compresores en compresores que en la simulacion previa estan bajo carga o en compresores que no estan bajo carga se produce basandose en informaciones acerca del proceso y la parametrizacion depositada en el control. Para realizar una futura compensacion de la presion en la estacion de aire comprimido, puede determinarse un compresor de compensacion de la presion que en el futuro ha de encargarse de realizar una compensacion de la presion real correspondiente. Normalmente, este compresor de compensacion de la presion se seleccionara de la cantidad de los compresores que en la simulacion previa estan bajo carga. Para la seleccion del compresor de compensacion de la presion pueden usarse tanto parametros preajustados como tambien informaciones acerca del proceso (magnitud de estado) de la estacion de aire comprimido. Gracias a la seleccion del compresor mas pequeno respecto a la potencia de compresor como compresor de compensacion de la presion del numero de compresores que en la simulacion previa estan bajo carga puede reducirse ademas el consumo de potencia de la estacion de aire comprimido y pueden reducirse los costes para el funcionamiento de la estacion de aire comprimido.

Ademas, el procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido puede prever que la determinacion del valor de presion inferior se realicen al menos dos simulaciones previas con la misma parametrizacion pero con diferentes valores numericos seleccionados para el valor de presion inferior y determinen los momentos simulados cuando el valor quede por debajo del valor de presion inferior. Aqrn, la determinacion del valor de presion inferior normalmente solo tiene lugar cuando el compresor de compensacion de la presion actualmente no esta bajo carga. El control del compresor de compensacion de la presion puede ser realizado aqrn por un algoritmo, que trabaja con los valores de presion (valor de presion inferior y valor de presion superior), que pueden adaptarse siempre a las condiciones variables en la estacion de aire comprimido. En un procedimiento estocastico pueden predeterminarse diferentes valores de presion y pueden, por asf decirlo, probarse mediante el procedimiento de simulacion previa. En este caso, una determinacion del valor de presion inferior normalmente solo tiene lugar si el compresor de compensacion de la presion actualmente no esta bajo carga. Con ayuda del procedimiento de simulacion previa puede determinarse, por consiguiente, el momento estimado en el que el valor quede por debajo de una presion minima previamente parametrizada de la estacion de aire comprimido. Con ayuda de reglas heunsticas tambien puede definirse cuando el compresor de compensacion de la presion es tratado en el procedimiento de simulacion previa como compresor bajo carga. Si el compresor esta por ejemplo 5 segundos antes de quedar el valor por debajo de la presion minima en un estado de marcha sin carga, el valor de presion inferior es la presion que hay 5 segundos antes de quedar el valor por debajo de la presion minima. Si por el contrario el compresor de compensacion de la presion esta en un estado desconectado 5 segundos antes de quedar el valor por debajo de la presion minima, el valor de presion inferior es la presion que hay en el momento de 15 segundos antes de quedar el valor por debajo de la presion minima. El intervalo de tiempo de 5 segundos puede corresponder en este caso al tiempo muerto aproximado de un compresor para el cambio de estado de un estado de marcha sin carga a un estado bajo carga. El intervalo de tiempo de 15 segundos puede corresponder, por el contrario, al tiempo muerto aproximado de un compresor para el cambio de estado de un estado desconectado a un estado bajo carga.

El procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido tambien puede estar caracterizado por que para la determinacion del valor de presion superior se realizan al menos dos simulaciones previas con la misma parametrizacion pero valores numericos seleccionados de diferentes maneras para el valor de presion superior haciendose pasar el compresor de compensacion de la presion en este caso a un compresor que en la simulacion previa esta bajo carga, cuando la presion del fluido comprimido en la estacion de aire comprimido queda por debajo del valor de presion inferior y haciendose pasar a continuacion a un compresor que no esta bajo carga cuando la presion del fluido comprimido en la estacion de aire comprimido queda por encima del valor de presion superior. Antes de cada simulacion previa se define normalmente de nuevo el valor de presion superior. Para el valor de presion superior puede predefinirse un valor mmimo asf como un valor maximo. El valor mmimo coincide en este caso normalmente con el valor de presion inferior. El valor maximo del valor de presion superior puede resultar ademas de la presion maxima admisible para el funcionamiento de la estacion de aire comprimido. Cuando la presion en la estacion de aire comprimido rebasa por ejemplo la presion maxima, el compresor de compensacion de la presion debe desconectarse automaticamente. Todos los valores para el valor de presion superior que estan situados entre el valor mmimo y maximo son valores de presion que son admisibles en la simulacion previa. Mediante una division de este regimen de presion, por ejemplo en lfmites de presion equidistantes, pueden examinarse un numero predeterminado de valores de presion superiores mediante la simulacion previa para comprobar sus propiedades adecuadas para el control de la estacion de aire comprimido. Puede estar previsto que

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

se determine aquel valor de presion como valor de presion superior que durante el desarrollo en el tiempo simulado de las condiciones de presion en la estacion de aire comprimido haga esperar el desarrollo mas estable de la presion. En una variante del procedimiento para el control de una estacion de aire comprimido puede estar previsto que el valor de presion superior determinado en la simulacion previa como ventajoso relativamente proceda de la totalidad de todos los valores de presion superiores ajustados en las simulaciones previas y que haya sido seleccionado como relativamente ventajoso respecto al consumo de energfa en relacion con el consumo de energfa simulado de todos los compresores. Por consiguiente, mediante la seleccion adecuada de un valor de presion superior ya puede contribuirse considerablemente a la reduccion de los costes de funcionamiento de la estacion de aire comprimido.

En este lugar se indica que los valores de presion superiores e inferiores no han de entenderse como lfmites de una banda de presion real o incluso fija sino como valores de presion superiores o inferiores alternativos, que pueden “probarse sucesivamente” como disparo para actos de conmutacion respecto a compresores en momentos de conmutacion diferentes y alternativos.

Ademas, puede estar previsto que los valores de presion superiores ajustados en las simulaciones previas se ajusten para la determinacion de un valor de presion superior ventajoso en incrementos de <0,5 bar, especialmente en incrementos de <0,1 bar, no siendo obligatorio que sean equidistantes los incrementos de los valores de presion superiores ajustados o examinados sucesivamente o no siendo obligatorio que sea constante el incremento entre los valores de presion superiores examinados. Estos incrementos permiten una determinacion fiable del valor de presion superior que ha de clasificarse el mas ventajoso relativamente. Aqrn, los incrementos se refieren a presiones de funcionamiento o fluctuaciones de presiones de funcionamiento en instalaciones de compresores como se usan por ejemplo en un entorno industrial.

En una variante del procedimiento de control para el control de una estacion de aire comprimido puede estar previsto que la simulacion previa use modelos estocasticos durante el desarrollo en el tiempo del comportamiento del consumidor respecto a la descarga de fluido comprimido desde la estacion de aire comprimido. Por consiguiente, tambien en la simulacion previa pueden tenerse en cuenta las descargas de fluido comprimido como se realizan aproximadamente en el funcionamiento regular de la estacion de aire comprimido.

En una forma de realizacion alternativa tambien puede estar previsto que la simulacion previa use rutinas numericas dotadas de inteligencia artificial y/o con la facultad de aprendizaje respecto al desarrollo en el tiempo del comportamiento de los consumidores respecto a la descarga de fluido comprimido desde la estacion de aire comprimido. Por consiguiente, queda garantizado un registro relativamente preciso del comportamiento de los consumidores tras un tiempo prolongado del uso de la estacion de aire comprimido. Por lo tanto, la consideracion del comportamiento de los consumidores respecto al desarrollo en el tiempo puede realizarse de forma especialmente favorable.

En otra forma de realizacion del procedimiento de acuerdo con la invencion puede estar previsto que la realizacion en cuanto a la tecnica de programas del procedimiento este definida usandose metodos de programacion orientados a objetos, considerandose al menos los compresores como objetos. Por consiguiente, el desarrollo y la implementacion del modelo de la estacion de aire comprimido estan configurados de forma especialmente sencilla.

En una forma de realizacion preferible del control de instalacion de una estacion de aire comprimido se usa para la realizacion de la simulacion previa un hardware separado, que comunica mediante un sistema de bus con el control de instalacion, que tiene a su vez una conexion de comunicacion con los compresores y opcionalmente con otros aparatos de la tecnica de aire comprimido.

En otra forma de realizacion preferible del procedimiento de acuerdo con la invencion se realizan heunsticas para la formacion de estrategias de conmutacion alternativas mediante un modelo de un control de instalacion de una estacion de aire comprimido contenido en el modelo de simulacion, realizando el modelo del control de instalacion en la simulacion el control y la regulacion de la estacion de aire comprimido simulada y formandose estrategias de conmutacion alternativas mediante la especificacion de parametros de control y regulacion alternativos para el modelo del control de instalacion, de los que se selecciona respectivamente la estrategia de conmutacion relativamente mas ventajosa para ser iniciada en la estacion de aire comprimido real.

Otras formas de realizacion de la invencion resultan de las reivindicaciones subordinadas.

A continuacion, se describira la invencion con ayuda de ejemplos de realizacion, que se explicaran mas detalladamente con ayuda de las Figuras. Aqrn muestran:

La Figura 1 una representacion esquematica de una estacion de aire comprimido con un control de instalacion segun una primera forma de realizacion de la presente invencion.

La Figura 2 una representacion esquematica de una estacion de aire comprimido con un control de instalacion segun otra forma de realizacion de la presente invencion.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

La Figura 3 La Figura 4 La Figura 5

La Figura 6 La Figura 7 La Figura 8 La Figura 9

La Figura 10

La Figura 11

un modelo de la estacion de aire comprimido segun la forma de realizacion de la estacion de aire comprimido real en la Figura 2.

una representacion del desarrollo en el tiempo de la presion en una estacion de aire comprimido en funcion del cambio de una magnitud de ajuste mediante un acto de ajuste.

un diagrama de flujo para ilustrar el procedimiento usandose una simulacion previa para el control de una estacion de aire comprimido segun una forma de realizacion del procedimiento de acuerdo con la invencion.

un diagrama de flujo para representar el uso de una simulacion previa en una forma de realizacion del procedimiento de control o regulacion de acuerdo con la invencion.

una representacion del desarrollo de la presion en el tiempo de una estacion de aire comprimido usandose lfmites de banda de presion.

una representacion del desarrollo de la presion en una estacion de aire comprimido que usa un procedimiento de control de presion usando tres bandas de presion entrelazadas.

el desarrollo en el tiempo de la presion en una estacion de aire comprimido segun una forma de realizacion de la invencion durante un intervalo de tiempo simulado futuro con cambios virtuales de magnitudes de ajuste.

un desarrollo de la presion en el tiempo en una estacion de aire comprimido segun una forma de realizacion de la invencion durante un intervalo de tiempo simulado futuro con cambios virtuales de magnitudes de ajuste para la determinacion de una estrategia de conmutacion preferible.

un cambio de la presion en el tiempo en una estacion de aire comprimido mediante un procedimiento de control teniendose en cuenta el tiempo muerto de dos elementos de control.

En la descripcion siguiente se usaran los mismos signos de referencia para piezas iguales o piezas que tienen la misma funcion.

La Figura 1 muestra una representacion esquematica de una primera realizacion de una estacion de aire comprimido

1, que coopera con una forma de realizacion de un control de instalacion 3 de acuerdo con la invencion y que tambien es controlada o regulada por este. Ademas, la estacion de aire comprimido 1 comprende tres compresores

2, que estan conectados mediante tubenas a presion 9 asf como actuadores 5 realizados como valvulas con dos secadores de aire comprimido 14. El fluido comprimido 4 (no mostrado en este caso) puesto a disposicion para uno o varios usuarios, se almacena en el deposito de fluido comprimido 8. Para poder realizar los cambios necesarios de las magnitudes de ajuste mediante el control de instalacion 3, cada actuador 5 puede ser mandado mediante una conexion con el control de instalacion 3, en el presente caso no detalladamente indicada. El principio de funcionamiento del control de instalacion 3 corresponde aqrn en principio al de la otra forma de realizacion algo mas compleja segun la Figura 2.

La Figura 2 muestra una representacion esquematica de una estacion de aire comprimido 1 algo mas compleja en comparacion con la forma de realizacion segun la Figura 1, que coopera con un control de instalacion 3 y es controlada o regulada por este. La estacion de aire comprimido 1 comprende tres compresores 2 en el control de instalacion 3, que en caso de un control o una regulacion correspondiente para poner a disposicion fluido comprimido 4 (no mostrado en el presente caso) en tres depositos de fluido comprimido 8. El fluido comprimido 4 es distribuido aqrn desde cada compresor 2 mediante una tubena a presion 9 entre respectivamente tres actuadores 5, que en el presente caso estan realizados como valvulas 5, que tienen una conexion flmdica con los tres depositos de fluido comprimido 8 y que en caso necesario pueden alimentar fluido comprimido a cada deposito de fluido comprimido 8. El fluido comprimido 4 puede ser descargado en caso necesario por un usuario o varios usuarios de la estacion de aire comprimido 1. La descarga se realiza aqrn en una estacion de descarga (puesto de descarga) no detalladamente designada de tal modo que puede descargarse fluido comprimido 4 de todos los depositos de fluido comprimido 8. Segun los actos de conmutacion realizados en los actuadores 5 mediante el control de instalacion 3 puede conducirse, por un lado, de forma selectiva fluido comprimido 4 de los depositos de fluido comprimido 8 a la estacion de descarga hasta el usuario y, por otro lado, tambien es posible una compensacion de la presion entre los depositos de fluido comprimido 8 individuales. Para poder realizar los cambios necesarios de las magnitudes de ajuste o las estrategias de conmutacion mediante el control de instalacion 3, cada actuador 5 puede ser mandado mediante una conexion con el control de instalacion 3 no detalladamente descrita en el presente caso. Por razones de claridad, en el presente caso no esta provisto cada actuador 5 expresamente de una conexion con el control de instalacion. No obstante, el experto debena entender que puede estar realizada una conexion de este tipo. Las senales de ajuste transmitidas por el control de instalacion 3 a los actuadores 5 para los actos de conmutacion pueden ser de los tipos mas diversos y pueden ser, ademas, tanto de naturaleza discreta como continua. Las senales de ajuste normalmente habituales de los actuadores 5, en particular en valvulas, pueden comprender una

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

apertura, un cierre o tambien una apertura o un cierre gradual. De este modo pueden establecerse mediante actuadores 5 controlables conexiones entre la estacion de descarga de los depositos de fluidos 8 individuales. Ademas, pueden instalarse posibles actuadores iniciales (p.ej. valvulas reductoras de presion) entre los depositos de fluido comprimido 8 y la estacion de descarga. Tambien es concebible la conexion de varias estaciones de descarga con una estacion de aire comprimido 1. Ademas, la estacion de aire comprimido 1 puede comprender sensores que registran magnitudes de estado del sistema 56 que vanan en el tiempo (no representadas en el presente caso) y que las ponen a disposicion del control de instalacion 3 para el control o la regulacion de la estacion de aire comprimido 1. Por ejemplo los depositos de fluido comprimido 8 pueden estar provistos de sensores no detalladamente designados en este caso, que permiten la medicion de las presiones en los depositos de fluido comprimido 8 individuales. Ademas, la estacion de aire comprimido tambien puede estar provista de otros sensores no representados en el presente caso, que permiten el registro de magnitudes de la tecnica de fluidos para la caracterizacion de la estacion de aire comprimido 1.

La Figura 3 representa un modelo de la estacion de aire comprimido como se muestra en la Figura 2, que se usa por ejemplo en un control de instalacion 3 para el control de la estacion de aire comprimido real. Aqrn, el control de instalacion 3 puede usar un procedimiento de simulacion previa 20 (no designado en el presente caso) segun una forma de realizacion de la presente invencion o puede representar solo una reparacion simbolica para la parametrizacion de una estacion de aire comprimido 1. Si el modelo de la estacion de aire comprimido 21 se usa en un procedimiento de control o regulacion segun una forma de realizacion de la invencion, cada componente esencial para el funcionamiento de la estacion de aire comprimido esta caracterizado por una definicion numerica de los parametros (parametrizacion). El formato de esta parametrizacion debe ser adecuado para ser usado de forma adecuada por el control de instalacion 3 o un procedimiento de simulacion previa 20 (no mostrado en el presente caso). La parametrizacion puede realizarse aqrn no solo mediante valores numericos sino tambien simbolicos, por ejemplo la especificacion y seleccion de principio de funcionamiento, formas de construccion, denominaciones de series de construccion o de tipo de compresores.

La Figura 4 representa el desarrollo en el tiempo de la presion en la estacion de aire comprimido 1 o de un deposito de fluido comprimido 8 no detalladamente designado en el presente caso bajo la accion de una estrategia de conmutacion 10 (acto de conmutacion, cambio de magnitudes de ajuste). Aqrn, el acto de conmutacion se produce en un momento del presente. La estrategia de conmutacion 10 se realiza, por ejemplo, para compensar correspondientemente la presion cafda en el pasado de la estacion de aire comprimido 1. Aqrn se ve claramente que en caso de un acto de conmutacion correspondiente en el presente, por ejemplo una apertura de una valvula de presion, se produce en el desarrollo en el tiempo del futuro un aumento de la presion en la estacion de aire comprimido 1. Segun el grado en el que tiene lugar el cambio de la magnitud de ajuste se produce un aumento de presion mas reducido o mas grande en el futuro. En el caso de un cambio de magnitud de ajuste S3 relativamente pequeno se produce un desarrollo de la presion en el futuro que se designa con T3. Segun el cambio de la magnitud de ajuste S2, se produce un desarrollo de la presion T2 en el futuro y en caso de un cambio de la magnitud de ajuste S1 se produce un desarrollo de la presion segun la curva T1. Los tres cambios de la magnitud de ajuste S1, S2 y S3 pueden impedir una cafda de la presion quedando por debajo de una presion minima Pmin predeterminada. Segun un criterio de decision, ahora el cometido del control de instalacion 1 es decidir que cambio de magnitud de ajuste es adecuado para conseguir un desarrollo de la presion deseado en el futuro. Un criterio de decision de este tipo podna ser responsable, por ejemplo, de que el desarrollo del cambio de magnitud de ajuste S3 representado con lmea continua sea considerado por el control de instalacion 1 como la estrategia de conmutacion 10 preferible.

Una seleccion de una estrategia de conmutacion 10 preferible se realiza segun el presente procedimiento de acuerdo con la invencion para el control de una estacion de aire comprimido tambien mediante una simulacion previa.

La Figura 5 representa un diagrama de flujo de un procedimiento de seleccion de este tipo mediante simulacion previa. Aqrn, se inicializa un procedimiento de simulacion previa (simulacion previa) en el momento t=0 s (presente) con las variables de estado que representan el estado actual de la estacion de aire comprimido 1. El procedimiento de simulacion previa se inicia inmediatamente despues de la inicializacion t=0 s, es decir, un momento que en el marco de los intervalos de tiempo de simulacion aun se denomina presente y suministra despues de haberse realizado el procedimiento o despues de haberse realizado el procedimiento de simulacion previa 20 varias veces con parametros de salida cambiados tres estrategias de conmutacion 11 alternativas en el presente caso (Alt. 1, Alt. 2 y Alt. 3), entre las que se selecciona mediante un criterio de calidad 22 la estrategia de conmutacion 11 alternativa adecuada para hacer que el control de instalacion genere un comando de control 30 para la generacion de una estrategia de conmutacion 10. Las estrategias de conmutacion 11 alternativas pueden dar como resultado segun la realizacion desarrollos futuros y pronosticados en el tiempo de la presion en la estacion de aire comprimido 1, como por ejemplo los desarrollos de la presion T1, T2, y T3 del desarrollo de la presion en la Figura 4.

La Figura 6 muestra otro diagrama de flujo para la representacion de un juego de datos 6, que contiene resultados de simulacion de la simulacion previa 20. Como ya se ha explicado en relacion con la Figura 5, en una forma de realizacion del procedimiento de control de acuerdo con la invencion puede determinarse mediante un criterio de calidad 22 del juego de datos 65 una estrategia de conmutacion 10 preferible. Para la inicializacion de una simulacion previa o tambien una secuencia de simulaciones previas se necesita una entrada de magnitudes

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

relevantes del sistema. Las magnitudes relevantes del sistema pueden ser, por un lado, parametros fijos del sistema 55, que contienen por ejemplo informaciones acerca de la cantidad de suministro de fluido comprimido de compresores individuales o tambien acerca del consumo de potencia de compresores individuales en diferentes estados de carga, informaciones acerca de los tiempos muertos de los compresores o actuadores, como tambien acerca de los lfmites de la presion minima y de la presion maxima caractensticas para la estacion de aire comprimido. Ademas, los parametros relevantes del sistema tambien pueden estar formados por magnitudes de estado del sistema 56, que representan magnitudes variables en el tiempo. Los magnitudes de estado del sistema 56 de la estacion de aire comprimido 1 pueden contener las informaciones acerca del estado de funcionamiento de al menos un deposito de fluido comprimido 8 o la presion de este, la temperatura de este, pueden comprender informaciones acerca de los estados de funcionamiento de compresores 2 individuales, asf como de los estados de control o de funcionamiento actuales, como tambien informaciones respecto al cambio de la cantidad de fluido comprimido 4 en la estacion de aire comprimido 1, como por ejemplo el cambio de fluido comprimido por unidad de tiempo, el flujo del mismo u otros parametros ffsicos del mismo. La calidad de la simulacion previa 20 esta basada en la calidad o en el numero de parametros fijos del sistema 55 y magnitudes de estado del sistema 56, en los que esta basada la simulacion previa 20.

La Figura 7 muestra la representacion de un desarrollo de la presion de una estacion de aire comprimido respecto a una banda de presion, que define un lfmite inferior de la banda de presion 42 con una presion minima Pmin asf como un lfmite superior de la banda de presion 41 con una presion maxima Pmax. Al usar una sola banda de presion fijamente predeterminada para el control de una estacion de aire comprimido 1, como es el caso, por ejemplo en un control secuencial conocido por el estado de la tecnica, al salirse el desarrollo de la presion de la banda de presion se produce un acto de conmutacion correspondiente. Al salir, por ejemplo el desarrollo de la presion hacia abajo quedando por debajo del lfmite inferior de la banda de presion 42, puede iniciarse un acto de conexion, que pone a disposicion un compresor adicional para suministrar fluido comprimido. Un acto de conmutacion de este tipo se inicia en el momento en el que el desarrollo de la presion queda por debajo del lfmite inferior de la banda de presion 42, por lo que se produce el suministro de fluido comprimido adicional de tal modo que tras un intervalo de tiempo corto en el que el desarrollo de la presion ha quedado por debajo del valor lfmite o el mismo vuelve a quedar dentro de los lfmites de la banda de presion fijamente predeterminada. Si el desarrollo de la presion sale, por otro lado, hacia arriba, quedando por encima del lfmite superior de la banda de presion 41, puede corregirse el desarrollo de la presion por ejemplo mediante un acto de desconexion en el momento en el que el valor queda por encima del lfmite superior de la banda de presion 41 de tal modo que tras un intervalo de tiempo corto en el que el valor quedaba por encima del valor lfmite el desarrollo de la presion vuelve a quedar dentro de los lfmites de la banda de presion.

Para poder influir en el desarrollo de la presion en la estacion de aire comprimido 1 mediante la tecnica de control, ya antes de quedar el valor por debajo de la presion minima Pmin o antes de quedar el valor por encima de la presion maxima Pmax, en los calculos para iniciar los actos de conmutacion pueden definirse tambien otras bandas de presion entrelazadas. La Figura 8 muestra por ejemplo aproximadamente el desarrollo de la presion de una estacion de aire comprimido 1 respecto a tres bandas de presion entrelazadas. La banda de presion mas baja con el lfmite inferior de presion 42 de Pu1 y el lfmite superior de la presion 41 con la presion P01 esta situada dentro de la banda de presion siguiente mas grande con el lfmite inferior de la presion 42 de Pu2 y el lfmite superior de la presion 41 con la presion P02. Las dos bandas de presion anteriormente descritas vuelven a estar situadas dentro de la banda de presion mas alta, que presenta un lfmite inferior de presion 42 de Pmin y una presion maxima del lfmite superior de la banda de presion 41 de Pmax. Para impedir ahora que el desarrollo de la presion se salga quedando mas alla de los lfmites de la banda de presion de la banda de presion mas amplia, el control de instalacion 3 (no representado en el presente caso) puede iniciar actos de conmutacion ya en los momentos en lo que el desarrollo de la presion rebasa los lfmites de banda de presion de la banda de presion mas baja o de la siguiente mas grande. Por los tiempos de retardo inherentes en la estacion de aire comprimido tras realizarse un acto de conmutacion, tras intervalos de tiempo correspondientemente cortos se produce una correccion del desarrollo de la presion.

Los desarrollos de la presion representados en las Figuras 7 y 8 resultan de actos de conmutacion que han sido iniciados por procedimientos de control puramente reactivos. Solo cuando en un momento se ha producido un evento de presion predeterminado (por ejemplo, el valor sale de los lfmites de la banda de presion), se inicia un acto de conmutacion correspondiente. A diferencia de ello, segun la presente invencion se simulan estrategias de conmutacion en el futuro, para ajustar un desarrollo deseado de la presion:

La Figura 9 muestra una simulacion de este tipo durante un intervalo de tiempo 23 simulado en el futuro. Aqrn se realiza una estrategia de conmutacion 10 en un momento situado en el presente que reduce la magnitud de ajuste de un valor a) a un valor b) inferior. El desarrollo futuro de la presion a esperar en la estacion de aire comprimido sigue una cafda ligeramente retardada. Para evitar una cafda de presion por debajo de un valor predeterminado o para ajustar un desarrollo estable de la presion, se realiza en un momento futuro en la simulacion previa virtualmente un cambio de la magnitud de ajuste del valor b) al valor c) superior. Este cambio virtual de la magnitud de ajuste conlleva un aumento virtual de la presion en la estacion de aire comprimido 1. Aqrn, el cambio virtual de la magnitud de ajuste puede ser por ejemplo una estrategia de conexion 13 de un compresor. Para evitar, no obstante, un aumento virtual excesivo de la presion, en un momento simulado posterior se realiza otro cambio de la magnitud de ajuste del valor c) al valor d). Este segundo cambio virtual de la magnitud de ajuste al valor d) puede ser, por ejemplo, una estrategia de conmutacion 12. Gracias a la combinacion de los dos cambios virtuales de la magnitud

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

de ajuste es posible ajustar hacia el final del intervalo de tiempo 23 simulado un desarrollo virtual estable de la presion. Si ahora se realizan por ejemplo los dos cambios virtuales de la magnitud de ajuste en los momentos correspondientes en el futuro real como estrategia de conmutacion 10 real, ha de esperarse un ajuste de un desarrollo estable de la presion. Gracias a la realizacion de la simulacion previa puede pronosticarse, por lo tanto, por asf decirlo, el comportamiento futuro de la estacion de aire comprimido y la base de informaciones respecto al estado de la estacion de aire comprimido puede ampliarse a momentos futuros.

La Figura 10 representa en comparacion con el desarrollo de la presion que se muestra en la Figura 9 tres desarrollos virtuales posibles de la presion, como resultanan en consecuencia de diferentes cambios de las magnitudes de ajuste segun la simulacion previa 20 durante el intervalo de tiempo 23 simulado. Segun las estrategias virtuales de conexion 13 o las estrategias virtuales de desconexion 12 resulta un desarrollo de la presion estable o ascendente o descendente al final del intervalo de tiempo 23 simulado. Aqu tambien hay que mencionar que las estrategias de conmutacion 10 virtuales realizadas en las diferentes simulaciones tambien pueden realizarse en momentos diferentes. Ademas, tambien el comportamiento de descarga de fluido comprimido por uno o varios usuarios desde la estacion de aire comprimido 1 puede influir en los diferentes cambios de las magnitudes de ajuste. Correspondientemente, la secuencia de actos de conmutacion que se designa con S1 conduce a un desarrollo de la presion T1 ascendente hacia el final del intervalo de tiempo 23 simulado. La secuencia de actos de conmutacion designada con S2 conduce a un desarrollo de la presion en gran media estable en la estacion de aire comprimido 1 hacia el final del intervalo de tiempo 23 simulado. La secuencia de actos de conmutacion designada con S3 conduce a un desarrollo de la presion T3 descendente hacia el final del intervalo de tiempo 23 simulado. Si mediante los tres desarrollos de la presion simulados, posibles se seleccionana mediante un criterio de calidad 22 (no indicado en el presente caso) aquel desarrollo de la presion que al final del intervalo de tiempo 23 simulado presenta las fluctuaciones mas bajas relativamente, por la simulacion previa 20 realizada es recomendable realizar actos de conmutacion 10 segun la secuencia de actos de conmutacion designada con S2 en los momentos futuros correspondientes. Como entendera el experto, tambien pueden generarse mediante la variacion de numerosos otros parametros en la simulacion previa numerosos desarrollos virtuales posibles de la presion, de los que puede seleccionarse a continuacion el mejor segun un criterio de calidad 22.

Gracias a la introduccion de un procedimiento de simulacion previa 20 es posible calcular los tiempos muertos efectivos de los elementos usados en la estacion de aire comprimido 1 en la simulacion y tenerlos implfcitamente en cuenta al calcular los momentos en los que se realizan las estrategias de conmutacion 10. No obstante, el requisito es que los modelos usados de la estacion de aire comprimido 21 comprendan el comportamiento de tiempos muertos. Por consiguiente, ya no es necesario tener en cuenta explfcitamente los tiempos muertos de actuadores 5 individuales en el control de instalacion 3. Los actuadores 5 pueden estar contenidos tambien por los compresores 2 y otros aparatos opcionales de la estacion de aire comprimido, que pueden ser mandados por ejemplo mediante senales de ajuste adecuados para el fin de un cambio de las magnitudes de ajuste. Por consiguiente, los actuadores 5 no estan limitados solo a valvulas 5 externas, como esta representado en la Figura 2. La superacion de los tiempos muertos se realiza automaticamente con ayuda de la simulacion previa generada. Esta permite, por un lado, averiguar si los cambios de las magnitudes de ajuste realizadas en el pasado eran suficientes para evitar eventos no deseados, pudiendo comprobarse, por otro lado, si puede influirse adicionalmente de forma positiva en el comportamiento en el tiempo del desarrollo de la presion mediante cambios de las magnitudes de ajuste iniciados en el presente.

En la Figura 11 esta representado el desarrollo de la presion de una estacion de aire comprimido 1 a lo largo de un desarrollo en el tiempo. En el pasado se realizo en el presente caso un acto de conmutacion en el momento T1 en el primer actuador. Debido al tiempo muerto del primer actuador 5 aun no puede verse el efecto de este acto de conmutacion en el desarrollo de la presion en el presente. En el presente existe, por lo tanto, la posibilidad de realizar otro acto de conmutacion en un segundo actuador. No obstante, hasta que no pueda simularse el desarrollo de la presion en el futuro, no puede decidirse si el acto de conmutacion en el segundo actuador puede mejorar el grado de cumplimiento de una condicion supletoria (por ejemplo, evitar que el valor quede por debajo de la presion minima Pmin) o si realimente era necesario. Si se realiza la simulacion previa para dos estrategias de conmutacion posibles durante el intervalo de tiempo 23 simulado se ve que el acto de conmutacion en el segundo actuador 5 no es necesario para garantizar el cumplimiento de las condiciones supletorias. Ademas, puede verse que el tiempo muerto del segundo actuador 5 no se supera hasta que la presion en la estacion de aire comprimido 1 ya este claramente por encima de la presion minima Pmin. Por consiguiente, podna decidirse sobre la base del procedimiento de simulacion previa 20 realizado que debe suprimirse la realizacion del acto de conmutacion en el segundo actuador para mejorar el desarrollo de la presion en la estacion de aire comprimido 1.

En este lugar se indica que todas las partes anteriormente descritas se reivindican por separado y en cualquier combinacion como esenciales para la invencion, en particular los detalles representados en los dibujos. El experto conoce bien las variantes

Signos de referencia

1 Estacion de aire comprimido

2 Compresor

3

4

5

6

8

9

10

11

12

13

14

20

21

22

23

30

41

42

54

55

56

60

61

70

71

72

Control de la instalacion

Fluido comprimido

Actuador

Juego de datos

Deposito de fluido comprimido

Tubena a presion

Estrategia de conmutacion Estrategia de conmutacion alternativa Estrategia de desconexion Estrategia de conexion Secador de aire comprimido

Procedimiento de simulacion previa Modelo de la instalacion de compresores Criterio de calidad Intervalo de tiempo

Comando de control

Lfmite superior de la banda de presion

Lfmite inferior de la banda de presion

Compresor de compensacion de la presion Parametros del sistema Magnitud de estado del sistema

Hardware Sistema de bus

Nucleo de simulacion Nucleo de algoritmo Base de informaciones

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para el control o la regulacion de una estacion de aire comprimido (1), que comprende al menos una pluralidad de compresores (2) conectados en red entre sf, que puede iniciar estrategias de conmutacion (10) mediante un control de instalacion (3) electronico para influir en una cantidad de un fluido comprimido (4) disponible en cualquier momento para uno o varios usuarios de la estacion de aire comprimido (1) en la estacion de aire comprimido (1), ademas de poder ajustar la cantidad de fluido comprimido (4) disponible en cualquier momento para uno o varios usuarios de la estacion de aire comprimido (1) a condiciones de funcionamiento futuras de la estacion de aire comprimido (1) de forma adaptativa a la cantidad de descarga de fluido comprimido (4) desde la estacion de aire comprimido (1),

   comprobandose antes de iniciarse una estrategia de conmutacion (10) diferentes estrategias de conmutacion (10) en un procedimiento de simulacion previa (20) basado en un modelo (21) de la estacion de aire comprimido (1) y seleccionandose entre las estrategias de conmutacion (10) comprobadas con ayuda de al menos un criterio de calidad (22) definido la estrategia de conmutacion (10) relativamente mas ventajosa y transmitiendose la estrategia de conmutacion (10) seleccionada al control de instalacion (3) para ser iniciada en la estacion de aire comprimido (1).
2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que en el procedimiento (20) se tienen en cuenta lfmites superiores de la presion y/o lfmites inferiores de la presion predefinidos como condiciones supletorias que deben respetarse.
3. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el modelo (21) de la estacion de aire comprimido (1) esta basado en un juego de ecuaciones diferenciales que dependen del tiempo y/o no lineales, asf como segun el caso para la representacion de discontinuidades y/o tiempos muertos en el comportamiento de los compresores y/o de estructuras variables, que permiten tambien el registro del efecto de eventos pasados en las magnitudes de estado actuales de la estacion de aire comprimido (1).
4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el procedimiento de simulacion previa (20) se pronostica o calcula un desarrollo de las diferentes estrategias de conmutacion (10) durante un intervalo de tiempo (23) predeterminado en pasos discretos o continuos.
5. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el intervalo de tiempo de la simulacion previa (20) se adapta de forma adaptativa mediante un criterio de interrupcion basado en parametros y/o magnitudes de estado del modelo de la estacion de aire comprimido (1) y/o de registros o pronosticos del consumo de aire comprimido.
6. 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como grupo de estrategias de conmutacion (10) alternativas se consideran diferentes valores de presion superiores (41) o valores de presion inferiores (42) como criterio para iniciar una estrategia de conmutacion (10) anteriormente definida en el marco del procedimiento de simulacion previa (20).
7. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como grupo de estrategias de conmutacion (10) alternativas para al menos uno de los compresores conectados en red entre sf se consideran diferentes valores de presion superiores (41) o valores de presion inferiores (42) para al menos una estrategia de desconexion (12) definida previamente o al menos una estrategia de conexion (13) definida previamente en el marco del procedimiento de simulacion previa (20).
8. 8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como grupo de estrategias de conmutacion (10) alternativas se consideran tambien la conexion o la desconexion de diferentes grupos de compresores (5a, 5b) en caso de valores de presion superiores (41) o valores de presion inferiores (42) definidos o que aun han de evaluarse en el procedimiento de simulacion previa (20).
9. 9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el criterio de calidad (22) esta definido o al menos en gran medida determinado por un consumo de energfa lo mas bajo posible.
10. 10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el procedimiento de simulacion previa (20) suministra al menos un juego de datos (6) con desarrollos en el tiempo futuros, pronosticados de las magnitudes de estado del modelo de la estacion de aire comprimido (1) en diferentes estrategias de conmutacion (10) en momentos diferentes, no forzosamente equidistantes y/o con coeficientes derivados, preferentemente para todo el ciclo de control.
11. 11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el procedimiento comprende una adaptacion dado el caso automatica del modelo de la estacion de aire comprimido (1) a parametros de la instalacion actualizados y/o que en un principio solo se conocen de manera aproximadamente y/o no exactamente ajustados.

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55
12. 12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el procedimiento de simulacion previa (20) se tienen en cuenta magnitudes de estado del sistema (56) variables actuales de la estacion de aire comprimido (1) y/o informaciones acerca de los estados de funcionamiento de compresores (2) individuales y/o tambien informaciones acerca del cambio de la cantidad de fluido comprimido (4) en la estacion de aire comprimido (1), por ejemplo la reduccion de la cantidad de fluido comprimido por unidad de tiempo y/o que en el procedimiento de simulacion previa (20) se tienen en cuenta como parametros del sistema (55) fijos de la estacion de aire comprimido (1) informaciones acerca de la cantidad de suministro de fluido comprimido (4) de compresores (2) individuales y/o acerca del consumo de potencia de compresores (2) individuales en diferentes estados de carga, y/o informaciones acerca de los tiempos muertos de los compresores (2) y/o lfmites de la presion minima y de la presion maxima caractensticas para la estacion de aire comprimido (1).
13. 13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que la simulacion previa (20) usa rutinas numericas dotadas de inteligencia artificial y/o con la facultad de aprendizaje respecto al desarrollo en el tiempo del comportamiento del consumidor respecto a la descarga de fluido comprimido (4) desde la estacion de aire comprimido (1).
14. 14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, procesando el procedimiento, que esta implementado en un control electronico de una estacion de aire comprimido (1), informaciones acerca de magnitudes de estado esenciales de la estacion de aire comprimido (1) como informaciones de entrada y emitiendo comandos de control para el control de al menos algunos compresores (2) como salida, caracterizado por que el procedimiento presenta las siguientes estructuras de funcionamiento:

    - un nucleo de simulacion (70), en el que para la descripcion del comportamiento de al menos algunos componentes de la estacion de aire comprimido (1) estan contenidos modelos dinamicos de estos componentes, estando configurado el nucleo de simulacion (70) de tal modo que calcula previamente, como resultado de simulacion, el desarrollo en el tiempo de todas las magnitudes de estado contenidas en el modelo de los componentes de la estacion de aire comprimido (1) basandose en estrategias de conmutacion (10) alternativas supuestas, teniendo en cuenta los modelos del nucleo de simulacion (70) las no linealidades y/o discontinuidades y/o tiempos muertos esenciales en el comportamiento de los componentes;

    - un nucleo de algoritmo (71), que contiene parametros para la caracterizacion de los componentes de la estacion de aire comprimido (1), informaciones acerca de la topologfa de la interconexion de los componentes individuales, heunsticas para la formacion de estrategias de conmutacion (10) alternativas y criterios de evaluacion para los desarrollos en el tiempo de las magnitudes de estado de los componentes de la estacion de aire comprimido (1) determinados por el nucleo de simulacion (70) para las estrategias de conmutacion (10) alternativas y que selecciona basandose en ello la estrategia de conmutacion (10) relativamente mas ventajosa y pone a disposicion o transmite comandos de control correspondientes a al menos algunos compresores (2); y

    - una base de informaciones (72), que contiene, ademas de una imagen del proceso formada a partir de valores de sensores y dado el caso valores de actuadores puestos a disposicion por el nucleo de algoritmo (71), tambien los resultados de simulacion para las estrategias de conmutacion (10) alternativas, representando la base de informaciones (72) al menos una parte de la base de datos comun del nucleo de algoritmo (71) y del nucleo de simulacion (70) y sirviendo para el intercambio de datos entre el nucleo de algoritmo (71) y el nucleo de simulacion (70).
15. 15. Control de instalacion (3) de una estacion de aire comprimido (1), que comprende una pluralidad de compresores (2) conectados en red entre sf, que puede iniciar estrategias de conmutacion (10) de elementos de ajuste (7) de la estacion de aire comprimido (1) y/o de diferentes compresores (2) para influir en la cantidad del fluido comprimido (4) disponible en cualquier momento para uno o varios usuarios de la estacion de aire comprimido (1) en la estacion de aire comprimido (1), ademas de poder tambien ajustar la cantidad de fluido comprimido (4) disponible en cualquier momento para uno o varios usuarios de la estacion de aire comprimido (1) a condiciones de funcionamiento futuras de forma adaptativa a la cantidad de descarga de fluido comprimido (4) desde la estacion de aire comprimido (1), comprobandose antes de realizar una estrategia de conmutacion (10) diferentes estrategias de conmutacion (10) en un procedimiento de simulacion previa (20) basandose en un modelo (21) de la estacion de aire comprimido (1) y seleccionandose entre las estrategias de conmutacion (10) con ayuda de al menos un criterio de calidad (22) definido la estrategia de conmutacion (10) relativamente mas ventajosa y generando el control de instalacion (3) un comando de control (30) basandose en la estrategia de conmutacion (10) seleccionada.