本發(fā)明屬于電動(dòng)機(jī)節(jié)能控制方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種空壓機(jī)節(jié)能控制方法。技術(shù)背景現(xiàn)有空壓機(jī)的能源損耗主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是空壓機(jī)組的電動(dòng)機(jī)本體全壓運(yùn)行與頻繁啟停損耗，二是空壓機(jī)輔助控制裝置的運(yùn)行損耗，尤其是在空壓機(jī)的工作方式?jīng)]有得到科學(xué)控制時(shí)，其啟停效率低、運(yùn)行電流大、設(shè)備能耗大，但如果采用人工控制的方式，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且也不能保證控制的及時(shí)性與準(zhǔn)確性。申請(qǐng)?zhí)枮?00910112770.4的發(fā)明主要公開了一種空壓機(jī)節(jié)能控制方法,空壓機(jī)的電動(dòng)機(jī)設(shè)置有變頻啟動(dòng)和工頻啟動(dòng)兩種方式,該兩種方式的選擇由接觸器形成的控制電路來實(shí)現(xiàn)。變頻啟動(dòng)由變頻器驅(qū)動(dòng),變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制信號(hào)依據(jù)空壓機(jī)的儲(chǔ)氣罐上的壓力變送器而定。同時(shí),本發(fā)明中采用DCS(DistributedControlSystem分布式控制系統(tǒng),又稱集散控制系統(tǒng)),壓力傳送器就是DCS的數(shù)據(jù)采集站,變頻器為DCS的控制對(duì)象,遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或者工業(yè)計(jì)算機(jī)作為DCS的操作員站或工程師站。本發(fā)明具有節(jié)能、控制精度高、能耗小、性能優(yōu)異的特點(diǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?00910024858.0的發(fā)明是空壓機(jī)智能節(jié)能控制系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)是設(shè)定壓力參數(shù)的觸摸屏的輸出端連接PLC的第一輸入端,壓力變送器的輸出端連接PLC的第二輸入端,PLC的輸出端連接變頻器的輸入端,變頻器的輸出端連接空壓機(jī)的輸入端,空壓機(jī)的輸出端通過儲(chǔ)氣罐接壓力變送器輸入端。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):節(jié)能性好,節(jié)省電費(fèi)約20%以上,約半年即可回收投入的資金;運(yùn)行成本降低,能源成本降低44.3%;提高壓力控制精度,可以使管網(wǎng)的系統(tǒng)壓力變化保持在±0.2BAR范圍內(nèi),有效地提高了工況的質(zhì)量;延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命;降低了空壓機(jī)的噪音,噪音與原系統(tǒng)比較下降約3至7分貝;供氣壓力穩(wěn)定可靠性高,隨時(shí)可調(diào)。申請(qǐng)?zhí)枮?01210111805.4的發(fā)明公開了一種空壓機(jī)節(jié)能智能控制裝置，包括外部電源、切換單元、電路控制器、變頻調(diào)速器、PID算法單元和壓力傳感器，其中，切換單元包括市電接觸器和節(jié)電接觸器，市電接觸器的輸入端和節(jié)電接觸器的輸入端擇一導(dǎo)通于外部電源的輸出端，電路控制器電連接于市電接觸器的輸出端和空壓機(jī)電機(jī)之間；變頻調(diào)速器電連接于節(jié)電接觸器的輸出端和空壓機(jī)電機(jī)之間，另壓力傳感器能夠檢測(cè)儲(chǔ)氣罐中的空氣壓力信號(hào)，并將空氣壓力信號(hào)傳輸給PID算法單元，PID算法單元對(duì)空氣壓力信號(hào)進(jìn)行分析和計(jì)算，并將控制命令傳輸給變頻調(diào)速器，變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)空壓機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使得空壓機(jī)得以按設(shè)定壓力值穩(wěn)定運(yùn)行，減小機(jī)械沖擊力且節(jié)能。上述方法的基本節(jié)能原理均屬于對(duì)于空壓機(jī)電機(jī)的調(diào)速控制，涉及到DCS、PLC及PID調(diào)節(jié)原理的運(yùn)用，但是一方面，基于PLC或是DCS的PID算法雖然性能可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但無法克服負(fù)載參數(shù)大范圍變化和非線性因素對(duì)系統(tǒng)造成的影響，如果要完善PID算法，就需要借助功能模塊，由此也帶來技術(shù)行對(duì)封閉、靈活性缺乏，通用性差、成本增加等一系列缺點(diǎn)，另一方面，缺乏對(duì)空壓機(jī)輔助控制裝置，如輔助散熱風(fēng)機(jī)的節(jié)能措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種空壓機(jī)節(jié)能控制方法，通過對(duì)空壓機(jī)本體電機(jī)的調(diào)速控制以及對(duì)輔助散熱風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制，使空壓機(jī)系統(tǒng)可以隨時(shí)運(yùn)行在一個(gè)高效節(jié)能的工作模式下，具有很好的實(shí)用價(jià)值。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種空壓機(jī)節(jié)能控制方法，包括如下步驟：1）建立空壓機(jī)本體電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括采樣單元、PLC控制器和調(diào)速電位器，其中，PLC控制器包括PID算法單元，并連接微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)；2）建立空壓機(jī)輔助散熱風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制模塊，模塊包括控制芯片、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、溫度檢測(cè)表和驅(qū)動(dòng)調(diào)壓電路，所述驅(qū)動(dòng)調(diào)壓電路與調(diào)速電位器連接；3）采樣單元采集本體電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳輸給PLC控制器，作為PLC控制器的輸入信號(hào)；PLC控制器根據(jù)所設(shè)定的輸入和反饋信號(hào),計(jì)算實(shí)際位置和理論位置的偏差以及當(dāng)前的偏差變化，并將變化量送入微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)；4）微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)將變化量作為量化參數(shù)因子，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線查詢離散論域控制表，選取最優(yōu)控制方案，經(jīng)在線動(dòng)態(tài)處理變?yōu)镻ID控制量，再經(jīng)量化設(shè)定因子將其精確化，便可得到PID控制器的控制參量；5）將微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得出的控制參量引入PLC的PID算法單元，得出PID控制值，進(jìn)而將控制值引入回路，得到PLC輸出值；PLC輸出值進(jìn)入調(diào)速電位器，得到PWM輸出，并通過脈寬調(diào)制產(chǎn)生可調(diào)的直流平均電壓，進(jìn)行本體電機(jī)轉(zhuǎn)速控制。6）輔助散熱風(fēng)機(jī)調(diào)速控制模塊的溫度檢測(cè)表測(cè)量當(dāng)前環(huán)境溫度值，并由控制芯片實(shí)時(shí)讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的溫度臨界值，進(jìn)行比對(duì)，如果達(dá)到臨界值，則輔助散熱風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行；如果未能達(dá)到，由調(diào)速電位器向驅(qū)動(dòng)調(diào)壓電路輸出PWM脈寬調(diào)制，使本體電機(jī)與輔助散熱風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行。所述采樣單元為轉(zhuǎn)速傳感器，連接所述PLC控制器的輸入通道；所述調(diào)速電位器包括PWM波形發(fā)生器，連接所述PLC控制器的輸出通道；相鄰裝置間均采用雙向信號(hào)傳輸通道連接。所述控制芯片為DSP芯片，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空壓機(jī)環(huán)境溫度報(bào)警值，所述調(diào)壓電路包括BUCK降壓式變換電路。本方案中所提供的空壓機(jī)節(jié)能控制方法包括兩方面內(nèi)容，一方面是以PLC控制器為核心對(duì)空壓機(jī)本體電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，另一方面通過溫度檢測(cè)判定，對(duì)空壓機(jī)輔助散熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。本發(fā)明的空壓機(jī)本體調(diào)速方法不同于傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)算法，即調(diào)節(jié)控制參數(shù)是離散可變的，基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的離散論域，尤為適用于負(fù)載參數(shù)大范圍變化和非線性因素的場(chǎng)合，該方法根據(jù)系統(tǒng)偏差和偏差變化率，在線對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行修改，其思想是先找出PID各個(gè)參數(shù)與偏差和偏差變化率之間的不確定性關(guān)系，在運(yùn)行中通過不斷檢測(cè)來對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修改，以滿足在不同負(fù)載狀態(tài)下對(duì)控制參數(shù)的不同要求，使控制對(duì)象具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)的量化因子只是一種微調(diào)。從調(diào)試步驟看，往往先看量化因子，對(duì)于簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，通常只要改變量化因子即可達(dá)到基本的控制要求，對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，既要調(diào)節(jié)量化因子還要調(diào)節(jié)比例因子，達(dá)到共同控制系統(tǒng)的目的。在本體電機(jī)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)速信號(hào)作為PLC的輸入信號(hào)，PLC根據(jù)輸出和設(shè)定值進(jìn)行模糊控制計(jì)算，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用脈寬調(diào)制PWM產(chǎn)生可調(diào)的直流平均電壓，實(shí)現(xiàn)本體電機(jī)轉(zhuǎn)速的模糊控制，使電動(dòng)機(jī)有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，穩(wěn)定性也得到加強(qiáng)。空壓機(jī)輔助散熱風(fēng)機(jī)調(diào)速方法是在本機(jī)調(diào)速的基礎(chǔ)上，建立的二位式調(diào)速方法，先由溫度檢測(cè)表檢測(cè)當(dāng)前空壓機(jī)運(yùn)行環(huán)境的溫度值，并由控制芯片調(diào)取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的溫度臨界值，進(jìn)行比對(duì)，如果達(dá)到臨界值，則輔助散熱風(fēng)機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，反之，由調(diào)速電位器向驅(qū)動(dòng)調(diào)壓電路輸出PWM脈寬調(diào)制，使本體電機(jī)與輔助散熱風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能高效控制的目的。通過以上方法的綜合運(yùn)用，可以靈活確定空壓機(jī)及其輔助裝置的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)智能化控制，不僅可以有效延長(zhǎng)設(shè)備壽命，還可以節(jié)約能耗，在成本和可靠性方面均有很大優(yōu)勢(shì)。附圖說明下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行描述：圖1為本發(fā)明控制方法的調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明空壓機(jī)本體電機(jī)調(diào)速原理圖。圖3為本發(fā)明空壓機(jī)輔助散熱風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)壓電路圖。具體實(shí)施方式如圖1至圖3所示，一種空壓機(jī)節(jié)能控制方法，包括以PLC控制器為核心對(duì)空壓機(jī)本體電機(jī)進(jìn)行的調(diào)速控制，以及通過溫度檢測(cè)判定對(duì)空壓機(jī)輔助散熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行的調(diào)速控制，具體步驟如下：1）建立空壓機(jī)本體電機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括采樣單元、PLC控制器和調(diào)速電位器，其中，PLC控制器選擇西門子S7-224XP型，包括PID算法單元，并連接微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)；采樣單元為轉(zhuǎn)速傳感器，選用GM-AV系列測(cè)速傳感器，可實(shí)現(xiàn)寬電壓輸入與靈敏輸出，連接PLC控制器的輸入通道；調(diào)速電位器可選用BLDC-5015A型，包括PWM波形發(fā)生器，連接PLC控制器的輸出通道；相鄰裝置間均采用雙向信號(hào)傳輸通道連接。2）建立空壓機(jī)輔助散熱風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制模塊，模塊包括控制芯片、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、溫度檢測(cè)表和驅(qū)動(dòng)調(diào)壓電路，驅(qū)動(dòng)調(diào)壓電路與調(diào)速電位器連接；溫度檢測(cè)表用來檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境溫度值；控制芯片為DSP芯片；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空壓機(jī)環(huán)境溫度的報(bào)警值，便于控制芯片的調(diào)用和對(duì)比；調(diào)壓電路包括BUCK降壓式變換電路，如圖3所示，將依據(jù)PWM脈寬調(diào)制的電壓經(jīng)過降壓變換后加到輔助散熱風(fēng)機(jī)上。3）采樣單元采集本體電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳輸給PLC控制器，作為PLC控制器的輸入信號(hào)；PLC控制器根據(jù)所設(shè)定的輸入和反饋信號(hào),計(jì)算實(shí)際位置和理論位置的偏差以及當(dāng)前的偏差變化，并將變化量送入微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)；利用PLC控制器控制本體電機(jī)設(shè)備時(shí)，PLC對(duì)模擬量信號(hào)的識(shí)別是通過PLC的模擬量輸入輸出模塊來完成的。模擬量輸入輸出模塊采用A/D轉(zhuǎn)換原理，輸入端接收來自轉(zhuǎn)速傳感器的模擬信號(hào)，輸出端輸出的模擬信號(hào)作用于PLC的控制對(duì)象，這樣能充分利用PLC的智能運(yùn)算，提高調(diào)速系統(tǒng)的智能化程度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)本體電機(jī)轉(zhuǎn)速的有效控制；在具體實(shí)施例中，將理論位置的偏差設(shè)為e，將當(dāng)前的偏差變化設(shè)為e’，并將參變量e與e’送入微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)，目的在于找出PID算法單元所需三個(gè)參數(shù)Kp、Ki、Kd分別與e、e’之間的在線關(guān)系，在運(yùn)行中通過不斷檢測(cè)e和e’，得到PID參數(shù)的修正量。4）微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)將變化量作為量化參數(shù)因子，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線查詢離散論域控制表，選取最優(yōu)控制方案，經(jīng)在線動(dòng)態(tài)處理變?yōu)镻ID控制量，再經(jīng)量化設(shè)定因子將其精確化，便可得到PID控制器的控制參量；微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)將e和e’作為量化參數(shù)因子，經(jīng)模糊控制規(guī)則動(dòng)態(tài)處理變?yōu)槟：刂屏?，再?jīng)量化設(shè)定因子Up、Ui、Ud將其精確化，便可得到PID控制器的控制參量△Kp、△Ki和△Kd，微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)的使用原理是運(yùn)用查表法來尋找最符合當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境的離散論域，因?yàn)閷?duì)于離散論域，量化的輸入量是一定個(gè)數(shù)的，能夠針對(duì)不同的輸入組合，通過離線計(jì)算的方法得到相應(yīng)的控制量，經(jīng)過修正調(diào)試，從而生成一張控制查詢表，再把查詢表作為數(shù)據(jù)塊經(jīng)PID算法單元導(dǎo)入到PLC存儲(chǔ)器中。微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)只需根據(jù)輸入，通過查表子程序訪問該數(shù)據(jù)塊，查詢表中輸出，就能完成控制計(jì)算。5）將微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得出的控制參量引入PLC的PID算法單元，得出PID控制值，進(jìn)而將控制值引入回路，得到PLC輸出值；PLC輸出值進(jìn)入調(diào)速電位器，得到PWM輸出，并通過脈寬調(diào)制產(chǎn)生可調(diào)的直流平均電壓，進(jìn)行本體電機(jī)轉(zhuǎn)速控制；設(shè)Kp’、Ki’、Kd’為常規(guī)PID算法單元的預(yù)整定值，則PID控制值Kp=Kp’+△Kp，Ki=Ki’+△Ki，Kd=Kd’+△Kd，從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)定精度等方面來考慮，Kp有利于改善調(diào)速精度，使響應(yīng)速度加快，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)特性；Ki有效消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，Ki越大，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差消除越快，不過Ki過大時(shí)，在響應(yīng)過程的初期會(huì)產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過程的較大超調(diào)，Ki過小時(shí)，將使系統(tǒng)靜態(tài)誤差難以消除，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度；Kd能有效改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，在響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向的變化，對(duì)偏差變化進(jìn)行提前預(yù)報(bào)，但Kd過大，會(huì)使響應(yīng)過程提前制動(dòng)，從而延長(zhǎng)調(diào)節(jié)時(shí)間，降低系統(tǒng)的抗干擾性能；微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)自主設(shè)定可以采用比較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)響應(yīng)曲線，即通過加入積分環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)積分增益模塊，使響應(yīng)速度有所加快，并且穩(wěn)定性加強(qiáng)，達(dá)到較好的消除系統(tǒng)余差的目的，最終根據(jù)PLC的輸出控制PWM輸出電路板進(jìn)行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生可調(diào)的直流平均電壓，從而實(shí)現(xiàn)本體電機(jī)轉(zhuǎn)速控制。6）輔助散熱風(fēng)機(jī)調(diào)速控制模塊的溫度檢測(cè)表測(cè)量當(dāng)前環(huán)境溫度值，并由控制芯片實(shí)時(shí)讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的溫度臨界值，進(jìn)行比對(duì)，如果達(dá)到臨界值，則輔助散熱風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行；如果未能達(dá)到，由調(diào)速電位器向驅(qū)動(dòng)調(diào)壓電路輸出PWM脈寬調(diào)制，使本體電機(jī)與輔助散熱風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行。空壓機(jī)輔助散熱風(fēng)機(jī)調(diào)速方法是在本機(jī)調(diào)速的基礎(chǔ)上，建立的二位式調(diào)速方法，先由溫度檢測(cè)表檢測(cè)當(dāng)前空壓機(jī)運(yùn)行環(huán)境的溫度值，并由控制芯片調(diào)取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的溫度臨界值，進(jìn)行比對(duì)，如果達(dá)到臨界值，則輔助散熱風(fēng)機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，反之，由調(diào)速電位器向驅(qū)動(dòng)調(diào)壓電路輸出PWM脈寬調(diào)制，使本體電機(jī)與輔助散熱風(fēng)機(jī)同步運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能高效控制的目的。通過以上方法的綜合運(yùn)用，可以靈活確定空壓機(jī)及其輔助裝置的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)智能化控制，不僅可以有效延長(zhǎng)設(shè)備壽命，還可以節(jié)約能耗，在成本和可靠性方面均有很大優(yōu)勢(shì)。