[发明专利]一种测量与控制露点温度的装置及其实现方法

摘要

本发明涉及一种测量与控制露点温度的装置及其实现方法，包括主控制器、传感器模块、触摸屏、加湿模块、制冷控制电路、压缩机和加热器及其控制电路；所述传感器模块包括温湿度传感器和A/D转换器；一种测量与控制露点温度的实现方法，其包括测量露点温度的方法和以露点温度为控制目标的实现方法；包括以下步骤：采集步骤，计算露点温度步骤，计算露点温度的误差，计算PI控制器的输出，计算湿度执行机构动作时间；本发明的优点是露点温度测量精度较高，解决了湿度设定值为露点温度时需要将相对湿度转换为露点温度时影响测量精度的问题。

主权项

1.一种测量与控制露点温度的实现方法，其特征在于：其借助一种测量与控制露点温度的装置来实现，其包括测量露点温度的方法和以露点温度为控制目标的实现方法；所述测量与控制露点温度的装置，包括主控制器、传感器模块、触摸屏、加湿模块、制冷控制电路、压缩机和加热器及其控制电路；所述传感器模块包括温湿度传感器和A/D转换器；所述温湿度传感器经A/D转换器接到主控制器模拟量扩展端口；所述触摸屏通过通讯端口与主控制器双向连接；所述主控制器的第一输出端接所述加湿模块的输入端，所述主控制器的第二输出端经制冷控制电路接压缩机，所述主控制器的第三输出端接加热器及控制电路；所述主控制器为西门子公司的PLC226；所述温湿度传感器为由两支规格相同的Pt100热电阻组成的干湿球温度计；所述A/D转换器为西门子公司的模拟量扩展模块EM223；所述加湿模块采用浅水盘加湿法，其包括加热丝及控制电路；所述加热丝及控制电路由固态继电器SSR2和加热丝组EH2组成；所述加热丝组EH2与固态继电器SSR2的负载端串联后接在电源与地之间；所述固态继电器SSR2的控制端接所述主控制器PLC226的输出口Q0.1；所述制冷控制电路由继电器K、电磁阀YV3、电磁阀YV4.1组成；所述继电器K接主控制器PLC226的输出口Q0.2；所述继电器K的常开触点K‑1与制冷电磁阀YV4.1串联后接在电源与地之间；所述继电器K的常闭触点K‑2与液旁电磁阀YV3串联后接在电源与地之间；所述制冷电磁阀YV3、液旁电磁阀YV4.1分别经各自管路接压缩机相应端口；所述加热器及其控制电路由加热丝组EH1与固态继电器SSR1组成，所述加热丝组EH1与固态继电器SSR1的负载端串联后接在电源与地之间；所述固态继电器SSR1的控制端接所述主控制器PLC226的输出口Q0.0；所述触摸屏的型号为西门子公司的SmartIE1000；所述测量露点温度的方法包括以下步骤：(1)采集步骤：利用所述干湿球温度计采集到干球温度T1和湿球温度T2；(2)计算露点温度步骤：a.计算纯水平面的饱和水汽压：利用下述公式(1)计算出湿球温度T2对应的纯水平面的饱和水汽压ew，ew＝ewsexp[13.3185×(1‑Ts/T)‑1.9760×(1‑Ts/T)2‑0.6445×(1‑Ts/T)3‑0.1299×(1‑Ts/T)4]  (1)其中，T为热力学温度，单位为开尔文，符号为K，其数值与摄氏温度关系如关系式T＝t+273.15，t为摄氏温度，单位为摄氏度，符号为℃；ew为湿球温度T2所对应的纯水平面的饱和水汽压，单位为百帕，符号为hPa；Ts为沸点温度，为常数373.15K；ews为沸点温度下的饱和水汽压，常数1013.25hPa；b.计算当前环境水汽压：利用如下述公式(2)计算当前环境水汽压，e＝ew‑AP(T1‑T2)  (2)其中，e为当前环境空间的水汽压，单位为百帕，符号为hPa；ew为湿球温度T2所对应的纯水平面的饱和水汽压，单位为百帕，符号为hPa；A为湿度系数；P为当前大气压力，单位为百帕，符号为hPa；T1、T2分别为干球温度、湿球温度，单位为摄氏度，符号为℃；c.计算露点温度：利用下述公式(3)计算出露点温度Td，Td＝n0+n1ln(e)+n2[ln(e)]2+n3[ln(e)]3+n4[ln(e)]4+n5[ln(e)]5+n6[ln(e)]6   (3)其中，e为步骤(b)中计算得到的当前环境水汽压，单位为百帕，符号为hPa；Td为计算所得当前露点温度，单位为摄氏度，符号为℃；n0～n6为多项式系数，n0＝‑2.259529963×101，n1＝1.133418988×101，n2＝5.756940348×10‑1，n3＝3.025080051×10‑2，n4＝1.778276954×10‑3，n5＝7.443287646×10‑5，n6＝1.129170314×10‑5；(3)计算露点温度的误差：利用测量露点温度的方法，每隔固定的采样时间Ts测量一次露点温度，并将测量所得露点温度值与露点温度设定值做代数差，得出露点温度误差，见下述公式(4)：eTd＝SPTd‑PVTd  (4)其中，eTd为露点温度误差，单位为摄氏度，符号为℃；SPTd为露点温度设定值，单位为摄氏度，符号为℃；PVTd为测量露点温度值，单位为摄氏度，符号为℃；采样时间Ts的单位为秒，符号为s；(4)计算PI控制器的输出：以步骤(3)中得出的露点温度误差，建立PI控制器见下述公式(5)，并计算出输出，u＝kp*eTd+ki*eTd  (5)其中，u为PI控制器的输出值，并限定在0～1.0之间；kp为比例系数，ki为积分系数；(5)计算湿度执行机构动作时间：设定湿度执行机构的执行周期为T，利用下述公式计算出每个执行周期内高电平时间TH与低电平时间TL：TH＝T*u  (6)TL＝T‑TH  (7)将得出的每个执行周期内高电平时间TH与低电平时间TL分别输入到所述主控制器PLC226的输出口Q0.1来控制加热丝及控制电路中固态继电器SSR2的通断。