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1、西安工程科技学院硕士学位论文基于CAN总线的纺织厂温湿度监测与控制系统设计姓名：王树晓申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：秦兰双20030301西安工程科技学院硕士论文摘要本文以纺织厂的实际情况为背景，详细的研究了温湿度监测控制系统的构成和系统的软件设计。论文共分为8 个部分。第一部分是绪论，主要对本论文总体作了概述。第二部分对温湿度监控系统的构成作了研究，对纺织厂现有系统存在的弊端作了阐述，研究了实行计算机监测和控制温湿度的可行性以及设计的系统结构。在这一部分中，先对纺织厂温湿度调节系统的现状作了介绍，然后列出现有系统的弊端。由于科学技术的发展，系统中的各个组成部分新的、数字
2、的、智能产品已经出现，在这样的基础上，设计一个计算机监控温湿度的系统完全可能。现场总线是2 0 世纪8 0 年代中期在国际上发展起来的，现场总线作为过程自动化、制造自动化、楼宇、交通等领域现场智能设备之间的互连通信网络，沟通了生产过程现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系，在本系统的设计中采用现场工业总线来做为通信媒介。在这部分的最后给出设计的系统的结构图。论文的第三部分是现场工业总线系统的研究，在这一部分中主要研究了C A N总线，先总体概括了现场总线的发展状况、现场总线的种类、现场总线的优点，选定C A N 总线作为系统的通信媒介，研究了C A N 总线的特点、优点及使用方法。
3、设计了应用于系统中的C A N 总线与计算机串口之间连接的多路C A N 卡。详细研究了C A N 卡的设计原理、功能，并在论文中附有C A N 卡的硬件电路图，对于C A N 卡各个功能的实现作了说明，并给出了各个主要程序的流程图。此外，还设计系统总线上的各个单元的C A N 接口电路和驱动程序。论文的第四部分主要研究了数字式温湿度监测器，在这一部分中，研究了温度传感器D S l 8 8 2 0 和湿度传感器H S l l 0 1，在新型数字式传感器为基础，设计了一款新型的数字式温湿度监测器，并在该仪器上设计了L E D 显示，可以将监测到的温度值和相对湿度值以分屏的方式显示出来，方便现场数
4、据的测量，在第二部分的基础上，将C A N 接口成功的运用到数字式温湿度监测器上，是该仪器具有了与C A N 总线接口的能力，还给该仪器设计了C A N 总线的通信命令，通过C A N 总线可以对该仪器进行远程操作，如启动、读取、设定温湿度转换值，为整个系统的构成奠定了一定的基础。论文的第五个部分对控制执行机构的执行单元进行了设计。由于采用了电动西安工程科技学院硕士论文阀门和电动风阀，该系列的阀门的控制信号是模拟信号，因此，执行单元上设计了数模转换的功能。此外，本单元仍具有C A N 总线接口，可以很方便的与C A N 总线连接。论文的第六部分研究了计算机的串口通信，因为系统通信的设计方案是通
5、过计算机的串口与C A N 总线进行通信，在这一部分中，详细的研究了计算机串口通信的方法，利用了W I N 3 2 提供的通信函数进行串口通信，并在系统软件中采用线程的方法来对串口进行操作。论文的第七部分研究了系统功能的实现和相应软件的编制，系统软件采用功能强大的V c+语言来编制，设计了系统的功能，如通信、数据采集、温湿度调节等，并用V c+十实现该功能。论文的最后部分是总结，对本论文进行了全面的总结。【关键词】温度、湿度、温湿度监测、现场总线、c A N 总线、串行通信、数据采集、C A N 卡、通信协议西安工程科技学院硕上论文A B S T R A C TT h i sp a p e r
6、i Sa b o u tt h ec o n s t r u c to ft h es y s t e mo ft h ec o m p u t e rs u p e r v i s i n ga n dc o n t r o l l i n gt h et e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t yw h i c hi Sb a s e do nt h eC A Nf i e l d b u sa n dt h ed e s i g no ft h es y s t e m Ss o f t w a r eo nt h et e x t i l ef a
7、c t o r yb a c k g r o u n d T h i sp a p e rh a se i g h tp a r t s T h ef i r s tp a r ti st h es u m m a r yo ft h ep a p e r T h es e c o n dp a r ti Sa b o u tt h ec o n s t r u c to ft h es y s t e mo ft h ec o m p u t e rs u p e r v i s i n ga n dc o n t r o l l i n gt h et e m p e r a t u r
8、ea n dh u m i d i t y T h ed i s a d v a n t a g eo ft h es y s t e mo ft h et e x t i l ef a c t o r yi Sd i s c u s s e d T h ef e a s i b i l i t yo fr e a l i z i n gt h es y s t e mo ft h ec o m p u t e rs u p e r v i s i n ga n dc o n t r o l l i n gt h et e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t
9、 ya n dt h ec o n s t r u c to ft h es y s t e ma r er e s e a r c h e d I nt h i sp a r t，t h es i t u a t i o no ft h es u p e r v i s i n ga n dc o n t r o l l i n gt h et e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t yi sp r e s e n t e d，t h ed i s a d v a n t a g eo ft h es y s t e mo ft h et e x t i
10、l ef a c t o r yi Sd i s c u s s e d A st h ed e v e l o p m e n to ft h es c i e n c e，t h ep a r t so ft h es y s t e mw h i c ha r ed i g i t a la n di n t e l l e c t u a la r ed e s i g n e da n da p p l i e d O nt h eb a s e，t h ed e s i g n e do ft h es y s t e mo ft h ec o m p u t e rs u p e
11、 r v i s i n ga n dc o n t r o l l i n gt h et e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t yi sp o s s i b l e T h ef i e l d b u sh a sb e e nd e v e l o p e ds i n c et h e1 9 8 0 Si nt h ew o r l d T h ef i e l d b u si Su s e dt oc o n t r a c tt h ei n t e l l e c t u a la D p a r a t u so ft h en e
12、to ft h ep r o c e s sa u t o m a t i o n，m a n u f a c t u r ea u t o m a t i o n，b u i l d i n g，t r a f f i c e T h ef i e l d b u si Su s e di nt h e t h es y s t e mo ft h ec o m p u t e rs u p e r v i s i n ga n dc o n t r o l l i n gt h et e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y I nt h el a s
13、 to ft h et h i sp a r t，t h ec o n s t r u c td r a w i n gi Sp r e s e n t e d T h et h i r dp a r ti St h er e s e a r c ha b o u tt h ef i e l d b u s I nt h i sp a r t t h eC A Nb u si Sm a i n l yr e s e a r c h e d I nt h ef i r s t。t h ed e v e l o p m e n to ft h ef i e l db u s，t h ek i n
14、d s，t h ev i r t u ea n dt h ea p p l i c a t i o no ft h ef i e l db u sa r ep r e s e n t e d T h eC A Nb u si sa p p l i e di nt h es y s t e mo ft h ec o m p u t e rs u p e r v i s i n ga n dc o n t r o l l i n gt h et e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y T h ec h a r a c t e r,v i r t u ea n
15、 da p p l i c a t i o no ft h eC A Nb u sa r er e s e a r c h e d T h eC A Nc a r dw h i c hc o n t r a c t st h es e r i a lp o r to ft h ec o m p u t e rw i t l lt h eC A Nb u si Sd e s i g n e d T h ed e s i g np r i n c i p l ea n df u n c t i o na r er e s e a r c h e di nd e t a i l sa n dt h
16、ee l e c t r o c i r c u i ti Sg i v e ni nt h eP a D e r T h er e a l i z a t i o no ft h eC A Nc a r d Sf u n c t i o n sa r ep r e s e n t e di nd e t a i l s T h ec h a r to ft h eC A Nc a r d Sp r o g r a mi sp r e s e n t e di nt h ep a p e r T h ed e s i g no ft h ed i g i t a lt e m p e r a
17、t u r ea n dh u m i d i t ym o n i t o ri Sr e s e a r c h e di nt h ef o u r t hp a r to ft h i sp a p e r I nt h i sp a r t t h et e m p e r a t u r es e n s o rw h i c hi SD S18 8 2 0a n dt h e两安工程科技学院碗十论文h u m i d i t ys e n s o rw h i c hi SH S1 101a r er e s e a r c h e d O nt h eb a s e t h e
18、t e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t ym o n i t o ri Sd e s i g n e d T h eL E Dw h i c hc o u l dd i s p l a yt h er e s u l to ft e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t yi Sd e s i g n e di nt h i sm o n i t o r O nt h et h i r dp a r tb a s e t h eC A Nf i e l d b u si n t e r f a c ei Sa d d e
19、 di nt h em o n i t o r S ow ec a no p e r a t et h em o n i t o rt h r o u g hC A Nf i e l d b u s I nt h ef i f t hp a r tt h ee x e c u t a b l ec e l l sa r ed e s i g n e d B e c a u s et h ed y n a m o e l e c t r i cv a l v e sw h i c ha r ec o n t r o l l e db ys t i m u l a n te l e c t r i
20、 c a ls i g n a l s，S Ot h ec e i l sm u s th a v et h eD Af u n c t i o n s M o r e o v e r,t h ei n t e r f a c eo fC A Ni Sr e q u i r e di nt h ec e l l s S Ot h e yc a ni o i nt h eC A NB U Sc o n v e n i e n t l y C o m m u n i c a t i o nt h r o u g ht h ec o m p u t e r Ss e r i a lp o r ti
21、Sr e s e a r c h e di nt h es i x t hp a r t T h ec o m m u n i c a t i o nw a y st h r o u g ht h ec o m p u t e r Ss e r i a lp o r ta r er e s e a r c h e di nt h i sp a r t T h ec o m m u n i c a t i o ni Sc o m p l e t e db yt h ef u n c t i o no fW I N 3 2 T h ec o m m u n i c a t i o nt h r o
22、 u g ht h ec o m p u t e r Ss e r i a lp o r ti sr e a l i z e di nt h ep a p e rb yt h r e a d T h er e a l i z a t i o no ft h es y s t e m Sf u n c t i o n si Sp r e s e n t e di nt h es e v e n t hp a r to f t h eP a D e r T h er e a l i z a t i o no f t h es o f t w a r ei Sr e a l i z e db yt
23、h eV c+I nt h el a s tp a r t、t h es u m m a r yo ft h ep a p e ri sg i v e n K E YW o R D S：T E M P E R A T U R E，H U M I D I T Y S U R P R V I S I N GA N DC o N T R o L L I N GT H ET E M P E R A T U R EA N DH U M I D I T Y F I E L D B U S，C A NF I E L D B U S，S E R I A LC o M M U N I C A T I o N，D
24、 A T AC O L L E C T I N G，C A N C A R D，C o M M U N I C A T I o NP R o T o C o L4两立T 程科技学院坝I。学位论义第一章绪论纺织厂的生产活动需要在一定温度、一定相对湿度的环境下进行，如果离丌了特定的温度、湿度范围，生产的产品质量就得不到保证，产品就容易出现质量问题。因此，在纺织厂的生产车问里就必须设有温湿度调节系统，通过对生产环境温度和湿度的调节，使纺织厂车间的温度、相对湿度保持在纺织生产允许的范围内，以保证纺织生产顺利进行。目前，用于纺织厂中温湿度调节的主要方法是：通过人工定时测量车间的温度值和相对湿度值，根据测
25、得结果对车I 可的供热供湿进行调整。如果测得的温度值低于生产允许的范围值，就将供热暖气管道阀门的丌度增大。从而增加车间的供热量，使车间空气的温度升高；如果测到的温度值高于生产允许的范围值，就将供热暖气管道阀门的开度减小，从而减少车间的供热量，使车问空气的温度降低：如果测得的空气相对湿度值偏小，就将增大喷水室的喷水量，从而增加车间的相对湿度；如果测到的空气相对湿度值偏大，就将减小喷水室的喷水量，从而减小车间的相对湿度。使用人工对车问的温度、湿度值进行监控，存在一些缺点，例如当车间的温度、湿度值发生改变时，不能够及时地监测到，并进行相应的控制。此外，车蒯的供风量使用人工控制，只能大略地开启或关闭风
26、道中的一些电机，而不能很好的满足生产需求，做到能耗最低。在目前纺织厂中，温湿度的监测通常采用人工定时到车间读取干湿球温度计来完成。干湿球温度计的测量值误差大，不能够很好的记录车间温湿度的变化并做出相应的调整，也很难通过记录找出车间温湿度变化的规律，从而找到最有效的调整方案。鉴于以上情况，我们急需在其现有的基础上，对纺织厂的温湿度调节系统进行改造，实现计算机监测并借助计算机控制温度、湿度值，使纪录的数据更准确，温湿度的控制更迅捷，系统消耗的能量更少，从而提高生产效率。随着计算机技术的不断发展和硬件成本的不断下降，将计算机应用于温湿度监控系统中成为发展的趋势。因此，本论文研究用计算机系统实现对车间
27、的温湿度进行自动调节。在计算机监测和控制纺织厂的温湿度系统中，计算机与车问监控单元之间的通信环节是个重要的方面，因为通信环节是把计算机和监控单元连接起来的一个纽带，信息只有通过该环节才能够在计算机和监控单元之间流通。通信环节必须西安工程科技学院硕：士学位论文具备很强的抗干扰、结构简单、易于施工、便于维护的特点。技术的发展促使现场总线技术日渐成熟，现场总线是一个工业过程控制新时代的开端。它具有很多优点，如抗干扰强、结构简单、便于维护等，对现代工业控制起着越来越重要的作用。因此在本系统中，作者将采用现场总线作为通信环节。传感器技术也飞速发展，产生了很多很多应用于各个方面的传感器，并且很多传感器的体
28、积越来越小，测量的精度越来越高，价格也越来越便宜，使用也越来越方便。为了顺应数字化发展的潮流和要求，越来越多的传感器直接输出数字信号，便于读取和远距离传输。很多传感器的操作非常方便，输出的测量值很容易读取。又由于单片机技术的进步，很多传感器将传感技术和控制技术融合在一起，产生了智能传感器。因此，在计算机监测和控制纺织厂的温湿度系统中，作者将运用温度传感器和相对湿度传感器来测量温度值和相对湿度值。电动阀门的出现使得在控制领域中，特别是在温湿度控制领域中对流体的控制更加方便，使流体控制的自动化更易实现。因此，在本次计算机监测和控制纺织厂的温湿度系统中，作者将采用电动阀门来控制蒸汽的流量，从而控制车
29、间空气的温度。对于车间风道中的风机将采用变频风机来替代，喷水室中的喷水电机也采用变频电机来替代，这样就可以很方便的调节风速和喷水室的喷水量了。单片机技术的发展使单片机成为高科技领域中的有力工具，单片机的功能越来越强大，使用越来越方便，抗干扰性能越来越强，在工业控制系统中也被大量的使用，因此，作者在本次系统设计中就使用了单片机技术。计算机技术飞速发展的同时，也促使计算机的操作系统的更新和编程语言的迅速发展，使得计算机的使用越来越方便，操作界面越来越友好。V c+就是一门可视化编程语言，在本论文中系统软件就是用V c+语言来编制的。使用该语言来编制操作系统，可以做到界面友好、操作方便。在本论文中，
30、主要设计了可以监测温湿度的新式数字温湿度监测器，该监测器可以很准确、快速的测量环境的温度值和相对湿度值，并且该监测器还配有C A N 接口，可以方便的与C A N 总线连接，便于远程监测。通过C A N 总线和相应的通信协议，可以对该监测器发出命令，将测量到的温度值、相对湿度值传送到中央控制计算机。该监测器还配有L E D 显示，可以将测量到的温度、相对湿度值分屏显示，便于操作人员的读取。本系统中还设计了工业现场总线(C A N 总线)西安工程科技学院硕士学位论文的板卡和通信协议，该C A N 总线的板卡具有8 个通信端口，可以将C A N 信号转换成为计算机的R 2 3 2 信号，计算机可以
31、通过该板卡与现场的监测器和执行机构迸行通信，设计该板卡的通信协议不仅可以保证通信的畅通和准确，还可以有效的防止外界的干扰，保证通信质量，使中央控制计算机获取准确的信息，并使中央控制计算机的命令得J 以很好的执行。此外，本论文对执行单元也进行了设计，用来控制新型执行机构，如电动阀门、电动风阀合和变频器，这些执行单元使用了C A N 总线的通信协议，使用起来很方便。在对电动阀门、电动风阀进行控制的执行单元设计中，设计了D A 接口，可以将控制计算机发来的设定阀门开度的数字信号转换为模拟信号，便于对电动阀门的控制。用V c+设计了中央控制计算机的监控软件，从而实现了操作的可视化。在系统的监控软件中，
32、设计了温湿度控制软件，利用该软件和车间的监测单元可以很好的对车间空气的温度值、湿度值进行控制。在数据监测中，该软件将监测到的数据存入数据库中，可根据该数据，绘制温度、相对湿度变化曲线，以便总结规律。本论文由八部分组成，它们分别是：温湿度监控系统的总体构成、现场工业总线系统的研究、温湿度监测器的设计、执行单元的设计、R S 一2 3 2 端口的串口通信的研究、系统软件的设计、总结。两安T 程科技学院坝1 学位论文第二章温湿度监控系统的总体构成科学技术的不断发展和应用促使温湿度调节技术不断前进。温湿度调节在生产应用中的任务主要是：通过采取一切必要的手段对生产所需的空气环境进行调节和控制。生产所需的
33、空气环境是指在某一特定的空间内，对空气的温度、湿度、洁净度和其流动速度通过调节和控制使其达到并保持在一定的范围内，从而满足生产工艺的需要。纺织厂中，由于生产工艺的特殊需要，必须对生产的空气环境温度和相对湿度值进行监测和控制，使空气环境的温度和相对湿度保持在一定范围内，从而保证生产的顺利进行。在纺织厂中，当生产所需的空气环境达不到生产的要求时，即空气的温度和湿度不在生产所需的范围内，生产就不能正常进行，因此在纺织厂中对生产所需的空气环境的湿度和相对湿度进行监测和调节尤为重要。科技的发展给空气温度和相对湿度的调节带来了新的方法和动力，大大的促进了该项技术的发展。2 1 目前纺织厂温湿度调节系统的状
34、况纺织厂典型的温湿度调节系统结构如图2 l 所示。西安工程科技学院硕士学位论文图2-1 纺织厂温湿度调节系统的结构图8西安工程科技学院硕士学位论文纺织厂中，温湿度调节系统的结构一般由新风部分、空气净化部分、空气的热湿处理部分、空气的输送和分配控制部分、温湿度调节系统的冷热源部分组成。新风部分：在温湿度调节系统的运行过程中必须采用一部分室外的新鲜空气(即新风)，这部分新风必须满足室内操作人员所需的最小新鲜空气量，因此温湿度调节系统的新风量取决于温湿度调节系统的服务用途和卫生要求，在纺织生产中，新风量主要取决于生产区中工人的需要。新风的导入口一般设在周围不受污染影响的地方，这些新风的导入口和温湿度
35、调节系统的新风管道以及新风的虑尘装置、新风预热器共同组成了温湿度调节系统的新风系统。空气的净化部分：温湿度调节系统根据其用途不同，对空气的净化处理方式也不同。因此，在空调净化系统中有设置一级初效空气过滤器，一级中效空气过滤器和一级高效空气过滤器的三级过滤装置的高净化系统。在纺织厂中，一般只设有一级初效空气过滤器。空气的热湿处理郝分：该部分对空气进行加热、加湿和降温、去湿，将有关的处理过程组合在一起，称为温湿度调节系统的热湿处理部分。在对空气进行热、湿处理过程中，采用表面式空气换热器。设置在系统的新风入口，一次回风之前的空气加热器称为空气的一次加热器；设置在降温去湿之后的空气加热器，称为空气的二
36、次加热器：设置在空调车问送风口之前的空气加热器，称为空气的三次加热器。三次空气加热器主要起调节空调车间温度的作用，常用的热媒为热水、热水蒸汽或电加热，在纺织厂常用的是热水蒸汽。在表面式换热器内通过低温冷水或制冷剂的称为水冷式表面冷却器或直接蒸发式表面冷却器，也有采用喷淋冷水或热水的喷水室，还有采用直接喷水蒸汽的处理方法，来实现空气的热湿处理过程。纺织厂中的加湿一般采用喷水室的方法进行加湿。空气的输送和分配控制部分t 温湿度调节系统中的风机和送、回风管道称为空气的输送部分。风管中的调节风阀、蝶阀、防火阀、启动阀及风口等称为空气的分配、控制部分。根据空气系统中空气阻力的不同，设置风机的数量也不同。
37、如果温湿度调节系统中设置一台风机，该风机既起送风作用，又起回风作用的称为单风机系统：如果温湿度调节系统中设置两台风机，一台为送风机，另一台为回风机的温湿度调节系统称为双风机系统。温湿度调节系统的冷热源。温湿度调节系统中所使用的冷源一般分为天然冷源和人工冷源。天然冷源一般指地下深井水，人工冷源一般是指利用人工制冷方西安工程科技学院硕士学位论义式来获得的，它包括蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷以及蒸汽喷射式制冷等多种形式。车间中的空气由新风和部分回风空气组成，新风的流入量由新风阀控制，当需求多的新风量时，就将新风阀开大一些，使车间中进入更多的新鲜空气，新风量主要取决于生产区中工人的需要。回风来自于车间的
38、空气，其中一部分被排掉了，另外一部分由回风阀进入被重新利用，回风量的大小由回风阀来控制。新风与回风混合后，经过滤后就进入加热或冷却阶段(冬季加热、夏季制冷)，这个阶段是由表面式换热器完成的，改变换热器的媒介就可以给空气加热和冷却了，加热时使用的媒介是高温水蒸汽，是由纺织厂的锅炉房提供的；冷却时，使用的媒介是低温的冷水，是由纺织厂的制冷站提供的。例如，在冬天，需对空气加热，就通过调节蒸汽阀门来控制，将蒸汽阀门的开度加大，就会使表面式换热器内蒸汽的流动速度加快，供热量加大，使被加热空气的温度升高显著；相反，将蒸汽阀门的开度减小，就会使表面式换热器内蒸汽的流动速度减小，供热量减小，使被加热空气的温度
39、升高不显著。被加热后的空气经过过滤后，进入喷水室进行加湿，当增加喷水量时，空气带走的水蒸汽量就相对多一些，空气的相对湿度就显著升高：当减小喷水量时，空气带走的水蒸汽就相对少一些，空气的相对湿度就升高的不显著。加热加湿后的空气经送风机输送到车间中。同时，车间中设有很多温湿度测量仪器对车间空气的温度和湿度值进行监测，工作人员每隔一定的时间就对车间空气的温度和相对湿度值进行监测，如果车间空气的温度和湿度值超出了生产允许的范围，就对加热或加湿的量进行调整，使之处于生产的允许范围内。纺织厂中空气的温湿度调节主要是由人工来完成的，工作人员在一定的时间内读取车间的干湿球湿度计，记录干湿球湿度计测量的相对湿度
40、值和温度值，按照工作手册所规定的要求来调整空气调节系统的各个部分，使室内的环境温度值和相对湿度值在生产允许的范围内。例如对新风阀的调节、对回风阀的调节、对加热的蒸汽阀门的调节、对制冷的冷水阀门的调节、对用来加湿的喷水室的喷水量的调节、对送风机和回风机的调节，等等。目前，纺织厂的温湿度调节系统有很多不足之处，主要有以下几点：控制精度不高：由于使用的是干湿球湿度计来测量生产车间的相对湿度，该仪器的测量精度不够高，其湿球温度计湿纱布的周围需要通过0 5 m s 的自然风西安工程科技学院硕士学位论文速，但在实际情况中，这种条件往往得不到满足。因此，该种湿度计的测量误差有时可达1 5，测量仪器的精度限制
41、了控制精度，所以，纺织厂温湿度控制精度很差。调节的周期太长：由于靠人工定时查表然后进行调节，调节的周期过长，往往靠经验去调试，空气的温度和相对湿度相互制约又相互影响，如果由于某种原因使生产车间的温度上升，就会引起空气中水蒸气的饱和分压力发生变化，在含湿量不变的情况下，就会引起了室内相对湿度的变化(温度升高，相对湿度则会降低，温度的降t 氐,m,J j 会使相对湿度升高)，因此，调节温度和湿度，不仅仅是单纯的温湿度调节，对其中的任何一个参量进行调节，同时就会引起另一参数的变化，这种影响互相影响，互相牵制。这样就有可能造成，在调节过程中，调调停停，停停调调，不容易达到生产所需的温度和相对湿度值。能
42、耗高：在目前纺织厂的温湿度调节系统中，由于修建的时间较早，温湿度调节系统的设备老化，控制机构和执行单元的可调范围很窄，使得控制机构和执行单元的可调性很差，即当生产环境的温度和湿度值发生变化时，不能根据要求进行调节，来满足生产的需要。这样，就遭成了大量能量的浪费。例如，需减小送风量时，一般采用的方法是将风阀开小一些。而风机还是以足额的功率在工作，仍然消耗着大量的电能。此时如果使用变频风机，将风机的转速调小，就可以达到同样的调节效果，同时，节省了电能，降低了能耗。调节困难：由于各个空调的调节部分是孤立的，这就使得调节起来非常困难。在实际情况中，往往顾此失彼，有时只能以牺牲其它的参量来满足生产的需要
43、。温湿度的监控的点少、面小，误差很大，记录的数据的量小：在实际生产中，使用干湿球湿度计来测量温度和相对湿度，只是取几个点来测量，而且这些湿度计一般挂放在人员很方便读取的地方。因此，只能在车间中选几个具有代表性的点，进行测量，不能完全代表整个生产车间的温度和相对湿度值。对于那些人工读取比较困难的地方，就根本不测量温度和相对湿度。由于采用人工读表，在实际操作中，免不了有这样或那样的读取误差。监控的点少，面小，使实际纪录的数据量很少，不便于准确的分析车间空气环境的变化规律。使用监控的人员多且效率不高，劳动强度大：在工厂中一般设有多人控制温湿度调节系统，温湿度调节系统在白天一般条件较好，但在夜晚，由于
44、人员疲惫，监控力度不够，使得车间的空调条件较差。采用人工抄表的方法，抄表人员要在两安T 程科技学院硕L 学位论文很大范围内抄表，劳动强度大，效率低下。2 2新型温湿度监控系统的设计鉴于以上对纺织厂空气温湿度调节系统现状的分析，可以看出有很多不足之处。纺织厂温湿度调节系统控制自动化程度低下的主要原因是执行机构不先进，不能够组成可控系统。当前，科学技术的迅猛发展的同时，也推动了执行单元的发展，出现了新型的传感器和可执行机构，如温度传感器、湿度传感器、电动阀门以及变频风机。这些新型传感器和执行机构的出现使温湿度监测和调控系统的自动监控成为可能。因此，在此基础上，对该系统进行改造和重新设计，可使之成为
45、计算机监控的温湿度调控系统，其结构图如图2 2 所示：西安工程科技学院硕士学位论文图2 2 温湿度自动控制系统结构图1 3西安T 程科技学院坝士学位论文如图2 2 所示，系统中的风阀、蒸汽阀门、冷水阀门采用电动风阀，电动阀门在自动控制系统中属于执行器，其作用是接收控制器送来的控制信号，改变被调介质的流量，从而使生产过程的被调参数维持在要求的范围内。电动调节阀门接收电动、电子式调节器输出的调节信号，切断或调节输送管道内的流动介质的流量，以达到自动调节被控参数的目的。电动调节阀的工作原理图如图2 3 所示。图2-3 电动调节阀的工作原理图电动调节阀因结构、安装方式及阀芯型式的不同，可以分为多种类型
46、，有平板形、柱塞形、窗口形和套简形。不同的阀芯结构，其调节阀的流量特性也各不一样。电动阀门的原理是当阀门调节器接收传感器(或变送器)的信号，经过比较、放大后，使电机转动，阀芯向所需的方向产生位移，开启或关闭以及使阀门有一定的丌启量，阀芯的位移由位置发讯器发生信号，送入调节器，而调节器不断与检测信号进行比较，再向调节阀发出命令，以控制调节阀的丌启度，达到调节通过调节阀的介质流量，当被调参数达到给定值后，调节器无输出信号，电机停止转动，保持原来阀的开度，使被调量稳定在一定值。系统中采用数字温度传感器测温，常用的温度传感器一般分为接触式测温传感器和非接触式传感器。接触式传感器结构简单、可靠，测温精度
47、高，但因测温传感器与被测介质需要进行充分的热交换，故需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温延迟的现象，同时受耐高温材料的影响，因此不能用于很高的温度测量。而非接触式测温传感器是通过热辐射原理来测温的，测温传感器不需与被测介质接触，该类传感器的测温的范围很广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体或环境的温度场，反应速度较快，但受到被测物体或环境的发射功率，测量距离等的影响，测量的误差较大。在温湿度调节系统自动控制中常用的温度传感器是热电阻温度传感器，热电阻传感器是根据金属导体或半导体的电阻值随温度的变化而变化的原理工作的。西安T 程科技学院硕七学位论文热电阻传感器结构简单、工作可靠、灵敏度
48、高、精度高且测量范围较广，不受冷端温度影响等特点，可以实现单点和多点温度的远送、变送、显示和自动控制。使用这类温度传感器时，要进行温度的远送和变送就必须与变送器配套使用。将传感器输出的信号变换成为标准信号(电压、电流)的器件称为变送器。为了使用方便，现在生产带有热电阻一体化的温度变送器，该变送器由温度传感器与两线制温度变送器组成。显示型产品通常加有电流表，该种温度传感器可以很好的应用到温湿度调节系统的自动控制中。随着半导体技术的飞速发展和实际控制的需要，世界上很多公司生产数字式温度传感器，这种传感器的体积很小，管脚少，消耗电流少，易于操作，测温时问短，测温精度高，直接是数字输出，便于与计算机接
49、口，其中以D A L L A S 公司生产的具有1 一W I R E 协议的系列温度传感器为代表，如1 6 2 0 1 7 2 0、1 7 8 0、D S l 8 8 2 0。本系统中采用D A L L A S 公司生产的D S 1 8 8 2 0 数字传感器。系统中采用新型湿度传感器，在温湿度调节系统自动控制中，常用干湿球电信号传感器，这种传感器可以将湿度值转换成电信号，工作原理与干湿球湿度计完全相同。主要的差别是该湿度计将干湿球湿度计的干球和湿球分别用两只微型套管式镊电阻所代替，还增加了一个轴流风扇，以便在镊电阻周围造成恒定风速为2 5 m s 以上的气流。此外还有T H 型干湿球信号发送
50、器、氯化锂电阻湿球传感器(如D W S P 系列温湿度传感器、D B W S 一1 3 型氯化锂湿度变送器)、电容式相对湿度传感器(如H 7 0 1 2 A B 温湿度房间式传感器)。系统中的风机、喷水电机采用变频器控制。在温湿度调节系统运行中，各种风机(送、回、排风机)需要有电动机拖动才能正常启动并且按照所需的转数来源源不断地输送空气。温湿度调节系统中一般选用三相交流异步电动机作为风机的动力源，它具有结构简单，使用方便的特点。三相交流异步电动机的转速与供电电源的频率有直接关系，当供电电源的频率升高时，三项交流异步电动机的转速变快。变频风机的工作原理是改变供电电源的频率和电压来达到电动机变速的