一种基于PID调节的封闭式切割设备净化系统的制作方法

本实用新型涉及风机净化技术领域，具体涉及一种基于PID调节的封闭式切割设备净化系统。

背景技术：
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传统的开放式机床加工设备因在加工过程中产生大量的烟尘，不仅对人体有害，而且污染周围环境，随着国家对环境保护力度的加大，传统开放式机床加工设备逐渐被淘汰，带有粉尘净化系统的封闭式加工设备得到推广和使用。

现有封闭式加工设备中其中封闭式切割设备使用较多，在切割过程中产生大量的烟尘，而现有的粉尘净化系统通常采用风机进行净化，但风机本身耗能较大，长期使用将明显增加使用费用，并且风机在额定功率下长时间运行，还会产生热效应，降低风机寿命。如何在保证粉尘净化效果的前提下，风机以较低的能耗运行成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现要素：
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本实用新型的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种基于PID调节的封闭式切割设备净化系统，它具有结构设计合理、自动调速、耗能小、粉尘净化效果好等优点，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于PID调节的封闭式切割设备净化系统，包括至少一套净化除尘装置，所述净化除尘装置包括设置在封闭式切割设备内的粉尘浓度传感器，所述粉尘浓度传感器与PID控制器通讯连接，所述PID控制器与变频器通讯连接或通过模拟量连接，所述变频器输出端与除尘风机输入端连接，所述除尘风机设置在封闭式切割设备上。

所述封闭式切割设备上设有两套净化除尘装置，其中设置在封闭式切割设备顶部的为上净化除尘装置，设置在封闭式切割设备底部的为下净化除尘装置，上净化除尘装置中的粉尘浓度传感器设置在封闭式切割设备的罩壳顶部，下净化除尘装置红的粉尘浓度传感器设置在封闭式切割设备中切割头下部的机身上。

所述PID控制器接收和发送模拟信号。

所述PID控制器中的PID参数自整定或人工整定。

所述PID参数包括P参数、I参数和D参数。

所述通讯连接为Modbus通讯或以太网通讯或不限于以上两种方式。

所述PID控制器替换为具有PID功能的PLC控制器。

本实用新型采用上述方案，针对现有封闭式切割设备风机除尘存在的技术问题，设计了一种基于PID调节的封闭式切割设备净化系统，通过设计粉尘浓度传感器，实现精确检测封闭式切割设备内的粉尘浓度，并将粉尘浓度转换成电信号发送给PID控制器；通过设计PID控制器，实现PID算法，将检测的粉尘浓度值与设定的值进行PID运算，并将输出信号发送给变频器，变频器在调整除尘风机转速，进而实现根据粉尘浓度调节与其相适应的除尘风机转速，即达到除尘效果，又能降低风机能耗；通过设计两套净化除尘装置，可以实现当切割头工作时，两套净化除尘装置同时工作，当切割头不工作时，上净化除尘装置继续以低转速进行净化，而下净化除尘装置则停止工作，从而实现既能快速净化除尘，又能低耗除尘的目的。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型闭环控制系统示意图；

图3是本实用新型的风机除尘示意图；

图4是本实用新型的PID算法示意图；

图5是本实用新型的风机在工频和变频下功耗对比线图；

图中，1、粉尘浓度传感器，2、PID控制器，3、变频器，4、除尘风机。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1-5，一种基于PID调节的封闭式切割设备净化系统，包括至少一套净化除尘装置，所述净化除尘装置包括设置在封闭式切割设备内的粉尘浓度传感器1，粉尘浓度传感器1与PID控制器2通讯连接，PID控制器2与变频器3通讯连接或通过模拟量连接，变频器3输出端与除尘风机4输入端连接，除尘风机4设置在封闭式切割设备上。通过设计粉尘浓度传感器1，实现精确检测封闭式切割设备内的粉尘浓度，并将粉尘浓度转换成电信号发送给PID控制器2；通过设计PID控制器2，实现PID算法，将检测的粉尘浓度值与设定的值进行PID运算，并将输出信号发送给变频器3，变频器3再调整除尘风机4转速，进而实现根据粉尘浓度调节与其相适应的除尘风机4转速，即达到除尘效果，又能降低风机能耗。

封闭式切割设备上设有两套净化除尘装置，其中设置在封闭式切割设备顶部的为上净化除尘装置，设置在封闭式切割设备底部的为下净化除尘装置，上净化除尘装置中的粉尘浓度传感器1设置在封闭式切割设备的罩壳顶部，下净化除尘装置红的粉尘浓度传感器1设置在封闭式切割设备中切割头下部的机身上。通过设计两套净化除尘装置，可以实现当切割头工作时，两套净化除尘装置同时工作，当切割头不工作时，上净化除尘装置继续以低转速进行净化，而下净化除尘装置则停止工作，从而实现既能快速净化除尘，又能低耗除尘的目的。

PID控制器2接收和发送模拟信号。

PID控制器2中的PID参数自整定或人工整定。

所述PID参数包括P参数、I参数和D参数。

通讯连接为Modbus通讯或以太网通讯或不限于以上两种方式。

PID控制器2替换为具有PID功能的PLC控制器。

本实用新型以在封闭式切割设置中安装两套净化除尘装置为例进行工作过程说明：

当切割头工作时，会产生大量的粉尘(烟尘)，此时两套净化除尘装置同时工作，提高除尘效率，首先粉尘浓度传感器检测封闭式切割设备中的粉尘浓度，并将粉尘浓度转换成电信号(DC0-20mA模拟量电信号)，并传输给PID控制器，PID控制器根据输入的模拟量与设定的粉尘浓度值(设定值为20mg/m³)进行PID算法，并实时输出DC0-10V模拟量给变频器，变频器根据输入的模拟量对除尘风机的转速进行调节。当切割头不工作时，上净化除尘装置继续工作，下净化除尘装置停止工作。

PID(比例-积分-微分)算法是一种简单而优秀的算法。比例(P)控制中，控制器的输出与输入误差信号成比例关系；在积分(I)控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系，可以纠正由比例控制带来的稳态误差；微分(D)控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。消除惯性环节或滞后，具有抑制误差的作用，它能预测误差变化的趋势，调节过程中的动态特性。PID控制系统框图如图4。

PID控制的微分方程如下：

PID参数可由PLC自带的整定工具或控制器/仪表自动生成，也可由人工整定。运行时经过两到三次波动后，即可迅速达到设定值，将罩壳中的烟尘浓度维持在一个较低的设定值，达到净化的目的。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。