[发明专利]一种工作环境控制工作站

说明书

一种工作环境控制工作站，它适用于对如纺织工业、生物制品、矿井通风、大型地下设施以及如礼堂、体育馆等公共场所的工作环境控制。

在上面所述的工作环境中，都需要对其中的温度、湿度、二氧化碳以及含氧量进行控制。目前多数采用人工定时换气的方法进行控制，通过不断输入满足要求的空气替换原来的空气，达到保持环境参数要求的目的。现在也有一些大型的自动控制设备，使用自动化仪表的方法测量环境条件以决定控制的参数，但由于自动化仪表测量控制策略是由硬件逻辑决定的，不能根据环境条件的不同而变化，此外，其控制策略也很简单，它只考虑了单因素影响。

本发明的目的是发明一种工作环境控制工业站，采用机电一体化的方法，结构简单，使用可以适应不同环境条件的控制策略，节省环境控制的能耗。

本发明的结构如附图1所示，它有通风机1、通风机驱动电机2、在通风机通风通道中有热源3、冷源4、加湿器5，在被控建筑中有温度传感器6、湿度传感器7、含氧量及二氧化碳含量传感器8，其特征在于：有标准工业控制介面9，标准工业控制介面9通过标准接口与可编程控制器10连接，在标准工业控制介面9中插有与传感器6、7和8相连的适配模块11、12和13，在通风机驱动电机2的输入端接有可调频逆变电源14，在标准工业控制介面9中还插有控制可调频逆变电源14的适配模块15、控制热源3和冷源4工作的适配模块16和17以及控制加湿器5工作的适配模块18，在通风机1的进风风源处装有温度传感器19和湿度传感器20，在标准工业控制介面中插有与传感器19和20相连的适配模块21和22。

本发明在工作时，通过通风机送入一定流量的空气，由可编程控制器10测量被控制环境的温度、湿度、含氧量等参数和风源的温度、湿度等参数，然后分别控制通风机1的转速、热源3或冷源4的工作和加湿器5的工作等，进行环境空气的调节。在本发明中，传感器6、7、8、19和20都只是一个敏感元件，通过导线与插于标准工业控制介面9中的适配模块11、12、13、21和22相连。适配模块把由敏感元件得到的电信号直接转换为可编程控制器10所需要的数字信号，可编程控制器10在需要测量被控环境的温度、湿度、含氧量或是空气源的温度、湿度中的某一个参数时，通过向标准工业控制介面9相连的接口发出地址选通信号，标准工业控制介面9选通相应的适配模块，适配模块把相应的测量值送回可编程控制器10中。同时，可编程控制器10把测量得到的参数进行处理后，将通过输出地址选通信号给标准控制介面9选通相应的控制适配模块，然后送出修改的控制数据，通过控制适配模块使相应的执行装置动作。例如，测得含氧量降低后，可编程控制器10通过标准接口送出选通可调频逆变电源14的适配模块15，随后送出增大可调频逆变电源14输出频率的数据指令，适配模块15收到数据后，改变可调频逆变电源14的频率，使驱动电机2的转速增加，从而增大通风量。如象加温、加湿等控制也与通风量的控制一样。可编程控制器10采用定时扫描的方法对环境参数和风源参数不断地进行测量，并通过计算处理，实时对通风量、加热、制冷以及加湿等进行控制，而控制策略与输入参数的关系可以是比较复杂的函数关系，例如，在被控环境含氧量降低时，增加通风量的同时，还可以根据风源温度、湿度与被控环境要求的关系，决定在增大通风量的同时是否加温（或降温）、加湿等，以达到最佳的控制效果。更主要的是，控制策略可以通过软件输入的方法输入到可编程控制器10中，这样可以根据被控环境现场条件，临时修改控制策略和特征参数，以适应不同的环境要求。由于在可编程控制器10中可以使用比较复杂的控制策略，可以考虑到诸如增大通风量对温度、湿度的影响，因而预先作出处理，减少了对环境参数调节时的能耗。

在本发明中，各种传感器通过电线与相应的适配模块相连，没有使用传统的自动化仪表的形式，由传感器直接得到的电信号被适配模块直接数字化后送入可编程控制器，而各个传感器的非线性、灵敏度和漂移误差由可编程控制器进行数字运算校正，不使用校正控制补偿电路。而各传感器的调校标定也由可编程控制器（或外接计算机）自动完成，把各种修正数据存入控制器中。这既简化了电路结构，降低了成本，也减少了人工调校的工作量，提高了计量精度。同时，只有传感器装于被控环境和风源环境中，而其它的电路都装于一个箱体内，不受外界环境影响。

本发明中的标准工业控制介面和可编程控制器可以适用美国OPTO    22公司的LC4控制器，也可以选用美国ME公司（MECHATRONIC    EQUIPMENT    INC.）的DPA-ID和PCS-1。各个输入测量适配模块可以采用OPTO    22公司的AD3或类似的A/D转换模块。用于控制可调频逆变电源14的适配模块15可选用OPTO    22公司的DA3或类似的D/A转换模块。用于控制热源3、冷源4和加湿器5的适本模块16、17和18都可以选用OPTO    22公司的OAC5模块或相似的开关量模块。可调频逆变电源14可以是日本富士公司的G7系列逆变器或其它固态逆变器。