一種熱風干燥機溫度自動調節系統及方法
【專利摘要】本發明提供了一種熱風干燥機溫度自動調節系統及方法，所述方法包括：采集干燥機進口熱風的實際溫度值；接收代表實際溫度值的電流輸入信號和根據工藝要求規定的溫度設定值；將溫度設定值和實際溫度值進行比較，得到設定溫度值和實際溫度值的偏差值；對該偏差值進行濾波處理，得到參與邏輯運算的偏差值；對濾波處理后的偏差值進行邏輯運算處理，得到映射控制量；對設定溫度值下的控制變量和映射控制量進行邏輯運算，得到結果作為一控制變量；控制變量輸出調節電動閘板機構；調節干燥機進口的熱風溫度；穩定干燥機出口的熱風溫度。本發明是一個動態的調整方法，系統穩定，控制精度高，提高了干燥機溫度調節的自動化水平。
【專利說明】
-種熱風干燥機溫度自動調節系統及方法
技術領域
[0001 ]本發明設及自動控制領域，屬于石膏板廠輔助系統，尤其設及一種熱風干燥機溫 度自動調節系統及方法。
【背景技術】
[0002] 石膏板干燥是生產過程中一個重要的工序環節，干燥過程中，溫度控制精度要求 比較高，其干燥程度直接影響到產品的質量。干燥機是石膏板干燥工序中重要的工藝設備， 其熱能的提供主要是煤、天然氣等。
[0003] 目前，根據設計工藝不同，干燥熱能傳遞也不同。天然氣燃燒可直接加熱干燥機風 室的空氣，系統熱傳導慣性小，升溫降溫過程比較迅速穩定，熱傳導過程損失小，因此該系 統采用傳統的控制方法就可達到良好的效果，但使用天然氣提供熱能，工藝復雜、成本較 高。現設計的工藝控制大都使用沸騰爐燃煤提供熱能，此種方式工藝簡單，成本低。如圖1所 示干燥機熱能傳遞系統結構圖。
[0004] 參照圖1所示，沸騰爐燃煤的熱煙氣(在熱煙管道109內）不能直接干燥石膏板，通 過交換器107將熱能直接交換給鼓風機106吹進的冷風(干燥機烘干石膏板后的風），冷風變 成熱風通過熱風管道101進入第一風室102,去干燥害103烘干石膏板，然后，冷風通過第二 風室104、冷風管道105回到鼓風機106,加壓進入交換器107再變成熱風。在整個循環過程 中，溫度的調節是通過調節安裝在熱煙管道上的電動閩板機構108的開度，熱煙的溫度決定 了熱風的溫度高低，也就決定了干燥機進口溫度的高低。通過改變電動閩板機構108的開度 就能達到穩定干燥機出口溫度的目的，就可W保證石膏板干燥效果。此系統具有較大的慣 性，溫度調節滯后，熱負荷變化較大，因素復雜，是典型的大遲滯系統。不管是在石膏板進入 干燥機的初期、生產間隔期、停止生產，還是正常連續生產，由于此系統的影響參數較多，再 加上不連續時熱負荷的變化較大，溫度波動頻繁，容易造成板材干燥質量不合格。為減少溫 度變化產生的不合格品，有經驗的控制者往往采用手動控制縮短波動時間，運樣增加勞動 強度。同時，操作者的經驗決定了控制的準確性，還需提前對變化趨勢進行預測。因此，設計 一種干燥機溫度自動調節系統及方法是十分必要的。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種熱風干燥機溫度自動調節系統及方法，實 現對熱風干燥機溫度自動調節的目的。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種熱風干燥機溫度自動調節系統，包括：
[0007] 溫度檢測反饋模塊，輸入端與干燥機進口相連；
[000引控制裝置，輸入端與溫度檢測反饋模塊相連，輸出端與電動閩板機構相連；
[0009]所述控制裝置包括:輸入模塊、控制運算模塊、輸出模塊;輸入模塊將接收的設定 溫度值和干燥機進口溫度信號輸出到控制運算模塊，控制運算模塊輸出運算結果信號到輸 出模塊，輸出模塊輸出控制信號到電動閩板機構。
[0010] 優選的，所述溫度檢測反饋模塊包括:溫度檢測元件和溫度變送模塊。
[0011] 優選的，所述溫度檢測元件為安裝在干燥機進口的熱電阻。
[0012] 優選的，控制運算模塊，將溫度設定值和干燥機進口溫度信號進行比較，得到偏差 值，對偏差值進行濾波運算得到控制信號。
[0013] 優選的，所述控制運算模塊，包括濾波單元和邏輯運算單元。
[0014] 優選的，所述控制裝置為可編程邏輯控制器。
[0015] 為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種熱風干燥機溫度自動調節方法，包 括：
[0016] 步驟501，采集干燥機進口熱風的實際溫度值；
[0017] 步驟502,接收代表實際溫度值的電流輸入信號和根據工藝要求規定的溫度設定 值；
[0018] 步驟503,將溫度設定值和實際溫度值進行比較，得到設定溫度值和實際溫度值的 偏差值；
[0019] 步驟504,對該偏差值進行濾波處理，得到參與邏輯運算的偏差值；
[0020] 步驟505,對濾波處理后的偏差值進行邏輯運算處理，得到映射控制量；
[0021] 步驟506,對設定溫度值下的控制變量和映射控制量進行邏輯運算，得到結果作為 一控制變量；
[0022] 步驟507，控制變量輸出調節電動閩板機構；
[0023] 步驟508,調節干燥機進口的熱風溫度；
[0024] 步驟509，穩定干燥機出口的熱風溫度。
[0025] 優選的，步驟504中對該偏差值進行濾波處理，包括：
[0026] 當 e<0時，4 ;
[0027] 當 e>0時，4 [002引 其中；
[0029] ei為周期t內第一次采樣值；
[0030] 62為周期t內第二次采樣值；
[0031 ] 63為周期t內第S次采樣值；
[0032] ……
[0033] et為周期t內第t次采樣值；
[0034] t為采樣周期，單位秒;X為t次采樣值的平均值，y為計算中間值，作為判斷e大于1 或是小于-1的依據。
[0035] 優選的，步驟505中對濾波處理后的偏差值進行邏輯運算處理，得到映射控制量， 包括：
[0036] 當0《e<l，U = U0 (式二）
[0037] 當 e = l 時，U = U0+U1 (式 S)
[003引 當 e>l 時，Ti=I^iU = UCHUII (式四）
[0039]當-l<e《0，U = U0 (式五）
[0040]當 e = -l 時，U = U0-U2 (式六）
[0041 ]當 e<-l 時，12 =化，11 = 1]〇-肥2 (式屯）
[0042] 其中；
[0043] e為溫度設定值和反饋實際溫度值進行比較，得到的偏差值；
[0044] U為控制輸出變量；
[0045] UO為當前溫度設定值下的控制變量；
[0046] Ul為映射控制量；
[0047] Ull為映射控制量；
[004引 U2為映射控制量；
[0049] U22為映射控制量；
[0050] Tl為溫度變化范圍內調節周期；
[0051] 化為溫度設定值下的調節周期；
[0052] T2為溫度變化范圍內調節周期；
[0053] 化為溫度設定值下的調節周期。
[0化4]優選的，111=875:1111 = 500:112 = 750:1122 = 500:1^ = 2403:113 = 4803 0
[0055] 本發明提供的系統及方法是一種動態的調整方法，有效實現了調節干燥機的進口 溫度，穩定出口溫度，相比直接調節干燥機出口的溫度更穩定。本發明通過對調節周期參數 的設定，緩解了調節的滯后性，提高了干燥機熱風溫度控制的可控性，控制精度遠高于手動 調節時溫度的精度。本發明一個優化方案是對偏差值進行了濾波處理，提高了系統的穩定 性，一方面可提高板材干燥質量。另一方面，操作者操作簡單，勞動強度明顯降低，提高了干 燥機溫度調節的自動化水平。
【附圖說明】
[0056] 圖1為干燥機熱能傳遞系統結構示意圖。
[0057] 圖2為本發明實施例的熱風干燥機溫度自動調節系統結構示意圖。
[005引圖3為本發明實施例的溫度檢測反饋模塊結構示意圖。
[0059] 圖4為本發明實施例的控制運算模塊結構示意圖。
[0060] 圖5為本發明實施例的熱風干燥機溫度自動調節方法流程圖。
【具體實施方式】
[0061] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部。基于本發明中的 實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發明保護的范圍。
[0062] 參照圖2所示，為本發明實施例的干燥機溫度自動調節系統結構示意圖，所述系統 包括:溫度檢測反饋模塊201 JLC輸入模塊202、控制運算模塊203 JLC輸出模塊204和電動 閩板機構205,通過上述模塊實現對干燥機207的溫度進行調節。
[0063] 其中溫度檢測反饋模塊201由溫度檢測元件2011，溫度變送模塊2012組成，如圖3 所示。
[0064] 參照圖3所示，溫度檢測元件2011即安裝在干燥機進口的熱電阻，用于采集干燥機 進口溫度。溫度變送模塊2012與化C輸入模塊202連接，將熱電阻測定的溫度信號變換成4- 20mA標準電流信號，發送到化C輸入模塊202。
[0065] PLC輸入模塊202用于接收含有溫度值的4-20mA標準電流信號和根據工藝要求規 定的溫度設定值206。
[0066] 控制運算模塊203是該系統的核屯、，參照圖4所示。控制運算模塊203包括濾波單元 4011和邏輯運算單元4012,用于將溫度設定值206和反饋實際溫度值進行比較，得到一個偏 差值e，對偏差值e進行濾波處理，邏輯運算得到一控制信號，不同的偏差e的大小，根據不同 的邏輯控制，得到不同的控制信號。
[0067] G = SV-PV (式一）
[006引 其中；
[0069] e為溫度設定值和反饋實際溫度值進行比較，得到的偏差值；
[0070] SV是根據工藝要求規定的溫度設定值；
[0071 ] PV是干燥機反饋實際溫度值。
[0072] 根據工藝控制要求當-l<e<l時，不需要對干燥機進口溫度進行調整，當e《-l或 e>l時，才需對干燥機溫度做出相應的調整，由于采集的干燥機進口實時溫度變化率大，必 須對偏差值e進行濾波處理：
[0073]
[0074]
[0075] 其中；
[0076] ei為周期t內第一次采樣值；
[0077] 62為周期t內第二次采樣值；
[0078] 63為周期t內第S次采樣值；
[0079] ……
[0080] et為周期t內第t次采樣值；
[0081] t為采樣周期，單位秒，本實施例中t = 15s。
[0082] 對偏差值e進行邏輯運算：
[0083] 當0《e<l，U = U0 (式二）
[0084] 當 e = l 時，U = U0+U1 (式 S)
[00 化]當 e>l 時，Ti=I^iU = UCHUII (式四）
[0086] 當-l<e《0，U = U0 (式五）
[0087] 當 G = -I 時，U = U0-U2 (式六）
[008引 當 e<-l 時，12 =化，11 = 1]〇-肥2 (式屯）
[0089] 其中；
[0090] e為溫度設定值和反饋實際溫度值進行比較，得到的偏差值；
[0091] U為控制輸出變量；
[0092] UO為當前溫度設定值下的控制變量；
[0093] Ul為映射控制量，本實施例中Ul =875;
[0094] Ul 1為映射控制量，本實施例中Ul 1 = 500;
[0095] U2為映射控制量，本實施例中U2 = 750;
[0096] U22為映射控制量，本實施例中U22 = 500;
[0097] Tl為溫度變化范圍內調節周期；
[0098] 化為溫度設定值下的調節周期，本實施例中化= 240s;
[0099] T2為溫度變化范圍內調節周期；
[0100] 化為溫度設定值下的調節周期，本實施例中化= 480s;
[0101] 上述控制運算模塊203與化C輸出模塊204連接，運算得到的控制信號整定成4- 20mA標準電流信號，由化C輸出模塊204輸出，控制電動閩板機構。
[0102] 電動閩板機構接收化C輸出模塊204的4-20mA標準電流信號，對應0-100%的閩板 開度，調節閩板的開度大小，控制熱煙的流量，從而調節干燥機熱風的溫度。
[0103] 上述干燥機溫度自動調節系統的控制方法原理，參照圖5所示的干燥機溫度自動 調節控制方法流程圖。由圖5可知，本發明實施例的干燥機溫度自動調節控制方法，包括：
[0104] 步驟501，采集干燥機進口熱風的實際溫度值；
[0105] 步驟502,接收代表實際溫度值的電流輸入信號和根據工藝要求規定的溫度設定 值；
[0106] 步驟503,將溫度設定值和實際溫度值進行比較，得到設定溫度值和實際溫度值的 偏差值；
[0107] 步驟504,對該偏差值進行濾波處理，得到參與邏輯運算的偏差值；
[0108] 步驟505,對該偏差值進行邏輯運算處理，得到映射控制量；
[0109] 步驟506,對設定溫度值下的控制變量和映射控制量進行邏輯運算，得到結果作為 一控制變量；
[0110] 步驟507，控制變量輸出調節電動閩板機構；
[0111] 步驟508，調節干燥機進口的熱風溫度；
[0112] 步驟509，穩定干燥機出口的熱風溫度。
[0113] 其中，步驟504中對該偏差值進行濾波處理，包括：
[0114] 當 e<0 時，^
[0115] 當 e>0 時，^
[0116] 其中；
[0117] ei為周期t內第一次采樣值；
[01 1引62為周期t內第二次采樣值；
[0119] 63為周期t內第S次采樣值；
[0120] ……
[0121 ] et為周期t內第t次采樣值；
[0122] t為采樣周期，單位秒;X代表t次采樣值的平均值;y為計算中間值，作為判斷e大于 1或是小于-1的依據。
[0123] 其中，步驟505中對偏差值進行運算處理，得到映射控制量，包括：
[0124] 當0《e<l，U = U0 (式二）
[0125] 當 e = l 時，U = U0+U1 (式 S)
[0126] 當 e>l 時，Ti=I^iU = UCHUII (式四）
[0127] 當-l<e《0，U = U0 (式五）
[012 引 當 G = -I 時，U = U0-U2 (式六）
[0129] 當 e<-l 時，12 =化，11 = 1]〇-肥2 (式屯）
[0130] 其中；
[0131] e為溫度設定值和反饋實際溫度值進行比較，得到的偏差值；
[0132] U為控制輸出變量；
[0133] UO為當前溫度設定值下的控制變量；
[0134] Ul為映射控制量，本實施例中Ul =875;
[0135] Ul 1為映射控制量，本實施例中Ul 1 = 500;
[0136] U2為映射控制量，本實施例中U2 = 750;
[0137] U22為映射控制量，本實施例中U22 = 500;
[0138] Tl為溫度變化范圍內調節周期；
[0139] 化為溫度設定值下的調節周期，本實施例中化= 240s;
[0140] T2為溫度變化范圍內調節周期；
[0141] 化為溫度設定值下的調節周期，本實施例中化= 480s。
[0142] 本系統有效實現了調節干燥機的進口溫度，穩定出口溫度控制方式，相比直接調 節干燥機出口的溫度更穩定，緩解調節的滯后性，提高了干燥機熱風溫度控制的可控性，控 制精度遠高于手動調節時溫度的精度，系統更加穩定，提高板材干燥質量。另一方面，操作 者操作簡單，勞動強度明顯降低，提高了干燥機溫度調節的自動化水平，達到預期的設計效 果。
[0143] W上所述的【具體實施方式】，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步 詳細說明，所應理解的是，W上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發明 的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含 在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種熱風干燥機溫度自動調節系統，其特征在于，包括： 溫度檢測反饋模塊，輸入端與干燥機進口相連； 控制裝置，輸入端與溫度檢測反饋模塊相連，輸出端與電動閘板機構相連； 所述控制裝置包括:輸入模塊、控制運算模塊、輸出模塊;輸入模塊將接收的設定溫度 值和干燥機進口溫度信號輸出到控制運算模塊，控制運算模塊輸出運算結果信號到輸出模 塊，輸出模塊輸出控制信號到電動閘板機構。2. 如權利要求1所述的熱風干燥機溫度自動調節系統，其特征在于，所述溫度檢測反饋 模塊包括:溫度檢測元件和溫度變送模塊。3. 如權利要求2所述的熱風干燥機溫度自動調節系統，其特征在于，所述溫度檢測元件 為安裝在干燥機進口的熱電阻。4. 如權利要求1所述的熱風干燥機溫度自動調節系統，其特征在于， 控制運算模塊，將溫度設定值和干燥機進口溫度信號進行比較，得到偏差值，對偏差值 進行濾波運算得到控制信號。5. 如權利要求4所述的熱風干燥機溫度自動調節系統，其特征在于，所述控制運算模 塊，包括濾波單元和邏輯運算單元。6. 如權利要求1所述的熱風干燥機溫度自動調節系統，其特征在于，所述控制裝置為可 編程邏輯控制器。7. -種熱風干燥機溫度自動調節方法，其特征在于，包括： 步驟501，采集干燥機進口熱風的實際溫度值； 步驟502，接收代表實際溫度值的電流輸入信號和根據工藝要求規定的溫度設定值； 步驟503,將溫度設定值和實際溫度值進行比較，得到設定溫度值和實際溫度值的偏差 值e; 步驟504，對該偏差值e進行濾波處理，得到參與邏輯運算的偏差值； 步驟505,對濾波處理后的偏差值進行邏輯運算處理，得到映射控制量； 步驟506,對設定溫度值下的控制變量和映射控制量進行邏輯運算，得到結果作為一控 制變量； 步驟507，控制變量輸出調節電動閘板機構； 步驟508，調節干燥機進口的熱風溫度； 步驟509，穩定干燥機出口的熱風溫度。8. 如權利要求7所述的方法，其特征在于， 步驟504中對該偏差值進行濾波處理，包括： 其中：m為周期t內第一次采樣值； e2為周期t內第二次采樣值； e3為周期t內第三次采樣值； et為周期t內第t次采樣值； t為采樣周期，單位秒;X代表t次采樣值的平均值，y為計算中間值，作為判斷e大于1或 是小于-1的依據。9. 如權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟505中對濾波處理后的偏差值進行邏輯 運算處理，得到映射控制量，包括： 當0 彡 e<l，U = U0 (式二） 當e = l時，U = IXHUl (式三） 當e>l時，Tl = Ta，U = U0+Ull (式四） 當-l<e<0，U = U0 (式五） 當 e = -l 時，U = U0-U2 (式六） 當 e<-l 時，T2 = Tb，U = U0-U22 (式七） 其中： e為溫度設定值和反饋實際溫度值進行比較，得到的偏差值； U為控制輸出變量； UO為當前溫度設定值下的控制變量； Ul為映射控制量； Ull為映射控制量； U2為映射控制量； U22為映射控制量； Tl為溫度變化范圍內調節周期； Ta為溫度設定值下的調節周期； T2為溫度變化范圍內調節周期； Tb為溫度設定值下的調節周期。10. 如權利要求9所述的方法，其特征在于， Ul = 875;Ull = 500;U2 = 750;U22 = 500;Ta = 240s;Tb = 480s。
【文檔編號】F26B21/10GK106017050SQ201610344186
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】房建賓, 徐濤
【申請人】北新集團建材股份有限公司