TWI649495B - 動態控制空壓機之系統 - Google Patents

Abstract

本發明係一種動態控制空壓機之系統，其使用控制單元設於設備上，利用控制單元提供用氣時間以及用氣量，傳送至一空壓機，空壓機依據用氣時間以及用氣量，進行排程規劃計算較佳的控制模式，產生一動態管制管，用以啟動空壓機，其中該控制單元同時監測設備用氣量以及實際參數，用以判斷管線是否異常或漏氣。

Description

動態控制空壓機之系統

本發明係關於一種動態控制空壓機之系統，特別係指一種依據動態管制點啟動或停止空壓機之系統。

空氣壓縮機是指用來壓縮空氣藉以提高氣體壓力的機械，主要用於鋼鐵、電力、冶金、造船、紡織、電子、化工、石油天然氣、礦山、輕工業、機械製造、造紙印刷、交通設施、食品醫藥、鑄造噴塗、海運碼頭、軍工科技、汽車工業、航空航天及基礎設施等領域，為不同的工具、運輸設備、提拉設備和抓舉設備提供動力。

如歐盟專利證號：EP 2376783 B1，2017/2/15，德國 KAESER公司，以模擬的方法，決定各空壓機停止與啟動的壓力上下限值。為一種控制空壓機站(compressed air station)的方法。依歷史資料，建立多組時間相關的非線性方程式(控制策略)。依目前壓力變化，模擬計算，找出較佳的非線性方程式及其解，做為下個步驟(啟動/停止空壓機)的控制點，此專利聚焦在空壓機站。

如美國專利證號：US 9599118 B2，2017/3/21，美國Trane公司，控制器依傳感器的資料判斷是否 啟動/停止定頻空壓機 或 調整變頻空壓機的輸出。控制器可設定傳感器參數的控制上下限，此專利單向由傳感器的資訊決定空壓機的作動。

如台灣發明專利證號：I493361，2015/7/21, 新鼎公司，紀錄入口溫溼度與空壓機供氣量，依此紀錄，預測溫溼度，推估空壓機供氣量，此專利主要配合生產排程，預估能源需求及預排設備保養。

定頻空壓機啟動時耗電大，通常啟動後需用氣增壓時，重車高速運轉，不需用氣時，低速空車運轉。變頻空壓機則依控制指令，變速供氣。而空氣使用過程中，壓力低於下管制點，控制單元即會啟動空壓機，空壓機供氣過程中，當達到上管制點，便會減速或停止運轉。

變頻空壓機成本較高，故空壓系統通常規畫配置會包含定頻空壓機及變頻空壓機，降低成本，提高操作彈性。一開始，用氣量小，只要一台變頻空壓機即可應付，當用氣量逐漸升高，此時可依序啟動定頻空壓機。當用氣量減少時，則再依序關掉定頻空壓機。

以往實務上的空壓監控系統，以「供給端」的控制參數來進行系的監控，或固定使用端的控制參數來進行系統的監控，但使用端實際的需求通常是變動的，與使用端實際的需求差異若太大，可能增加不必要的能耗。本發明為解決以上問題，提供一種動態控制空壓機之系統，以使用端的需求，決定控制參數，而需求多少才供給多少，以達到供需平衡，減少能耗。

本發明之一目的，在於提供一種動態控制空壓機之系統，其依據使用端的需求，決定控制參數，而需求多少則供給多少，達到供需平衡減少能耗。

為了達到上述之目的，本發明之一實施例係揭示一種動態控制空壓機之系統，其包含：一設備，其係訊號連接一控制單元，該設備依據一工作計算並傳送一用氣時間點以及一用氣量至該控制單元；以及一空壓機，其係與該控制單元訊號連接，接收該用氣時間點以及該用氣量，並依據該用氣時間點以及該用氣量，進行一排程規劃並產生一動態管制點，以啟動該空壓機。

於本發明之一實施例中，其中動態控制空壓機之系統，更包含：一儲存裝置，其係與該設備以及該空壓機連接，用以儲存氣體。

於本發明之一實施例中，其中動態控制空壓機之系統，更包含：一資訊收集單元，其係訊號連接該控制單元，接收並傳送該用氣時間以及該用氣量至該空壓機。

於本發明之一實施例中，其中動態控制空壓機之系統，更包含：一運算單元，其係訊號連接該資訊收集單元，接收並傳送該用氣時間以及該用氣量至該空壓機。

於本發明之一實施例中，其中該空壓機訊號連接該資訊收集單元，其用以接收該用氣時間以及該用氣量。

於本發明之一實施例中，其中該空壓機訊號連接該運算單元，該運算單元係訊號連接該資訊收集單元，用以接收該用氣時間以及該用氣量。

於本發明之一實施例中，其中該控制單元監測一實際參數以及該用氣量。

於本發明之一實施例中，其中該動態管制點為一動態壓力下限。

於本發明之一實施例中，其中該空壓機更產生一動態壓力上限、一動態流量以及一動態運轉時間，以停止該空壓機。

為使對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

在下文中，將藉由圖式來說明本發明之各種實施例來詳細描述本發明。然而本發明之概念可能以許多不同型式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例式性實施例。

本發明為解決參數與使用端實際需求差異太大，造成不必要之能耗，提供一種動態控制空壓機之系統。首先，請參閱第一圖，其為本發明之動態控制空壓機之系統示意圖，如圖所示；本發明之動態控制空壓機之系統，包含：一設備100、一空壓機300以及一控制單元120，該設備100訊號連接該控制單元120，該控制單元120訊號連接該空壓機300。

接著說明為達成本發明之動態控制空壓機之系統之流程，請參閱搭配第二圖，其為本發明之動態控制空壓機之系統之流程圖。如圖所示，本發明之動態控制空壓機之系統流程包含：

步驟S1：計算用氣時間點及用氣量；

步驟S3：傳送用氣時間點及用氣量；

步驟S5：進行排程規劃；

步驟S7：產生動態管制點；以及

步驟S9：啟動空壓機。

以下將說明本發明之一實施例之動態控制空壓機之系統之流程，請搭配參閱第一圖及第二圖。

於步驟S1中，該設備100依據一工作計算該用氣時間點及該用氣量。

於步驟S3中，該設備100傳送該用氣時間點及該用氣量至該控制單元120。

於步驟S5中，該空壓機300接收該控制單元120所傳送的該用氣時間點及用氣量後，依據該用氣時間點及該用氣量，進行一排程規劃。

於步驟S7中，該空壓機300進行該排程規劃後產生一動態管制點。

於步驟S9中，該空壓機300依據該動態管制點啟動。

請繼續參閱第三圖，其為本發明之動態控制空壓機之系統示意圖，其與第一圖差異在於儲存裝置500。如圖所示，本發明之動態控制空壓機之系統，更包含：一儲存裝置500，其與該設備100及該空壓機300連接，用以儲存氣體。

請繼續參閱第四圖，其為本發明之動態控制空壓機之系統示意圖，其與第三圖差異在於資訊收集單元700。如圖所示，本發明之動態控制空壓機之系統，更包含：一資訊收集單元700，其與該控制單元120及該空壓機300訊號連接。

請搭配參閱第五圖，其為本發明之動態控制空壓機之系統之流程圖。如圖所示，本發明之動態控制空壓機之系統流程包含：

步驟S11：計算用氣時間點及用氣量；

步驟S13：傳送用氣時間點及用氣量；

步驟S15： 訊號轉換；

步驟S17： 進行排程規劃；

步驟S19： 產生動態管制點；以及

步驟S21： 啟動空壓機。

以下將說明本發明之一實施例之動態控制空壓機之系統之流程，請參閱搭配第四圖及第五圖。

於步驟S11中，該設備100依據一工作計算該用氣時間點及該用氣量。

於步驟S13中，該設備100傳送該用氣時間點及該用氣量至該控制單元120。

於步驟S15中， 該資訊收集單元700接收該控制單元120所傳送的該用氣時間點及該用氣量，並將數位訊號轉換為類比訊號。

於步驟S17中，該空壓機300接收該資訊收集單元700所傳送的該用氣時間點及用氣量後，依據該用氣時間點及該用氣量，進行一排程規劃。

於步驟S19中，該空壓機300進行該排程規劃後產生一動態管制點。

於步驟S21中，該空壓機300依據該動態管制點啟動。

請繼續參閱第六圖，其為本發明之動態控制空壓機之系統示意圖，其與第四圖差異在於運算單元900。如圖所示，本發明之動態控制空壓機之系統，更包含：一運算單元900，其與該資訊收集單元700及該空壓機300訊號連接。

請搭配參閱第七圖，如圖所示，本發明之動態控制空壓機之系統之流程圖，本發明之動態控制空壓機之系統流程包含：

步驟S23：計算用氣時間點及用氣量；

步驟S25：傳送用氣時間點及用氣量；

步驟S27： 訊號轉換；

步驟S29： 運算數值；

步驟S31： 進行排程規劃；

步驟S33： 產生動態管制點；以及

步驟S35： 啟動空壓機。

以下將說明本發明之一實施例之動態控制空壓機之系統之流程，請參閱搭配第六圖及第七圖。

於步驟S23中，該設備100依據一工作計算該用氣時間點及該用氣量。

於步驟S25中，該設備100傳送該用氣時間點及該用氣量至該控制單元120。

於步驟S27中， 該資訊收集單元700接收該控制單元120所傳送的該用氣時間點及該用氣量，並將數位訊號轉換為類比訊號。

於步驟S29中，該運算單元900接收該用氣時間點及該用氣量，並運算出數值。

於步驟S31中，該空壓機300接收該用氣時間點及用氣量後，依據該用氣時間點及該用氣量，進行一排程規劃。

於步驟S33中，該空壓機300進行該排程規劃後產生一動態管制點。

於步驟S35中，該空壓機300依據該動態管制點啟動。

請繼續參閱第八圖及第九圖，其為本發明之動態控制空壓機之系統示意圖，其與第四圖及第六圖差異在於該資訊收集單元700及該運算單元900為該空壓機300本身之單元。

接著以下將說明本發明之一實施例之動態控制空壓機之系統於實際使用時之流程，請搭配第六圖至第七圖及第十圖至第十一圖。假設現有一機器手臂將執行一工作，本發明之動態控制空壓機之系統可事先取得機器手臂的用氣時間點以及用氣量，並透過排程規劃計算出空壓機運轉較佳模式。

接續上述，當機器手臂現有一工作，則機器手臂計算出該工作所需的用氣時間點以及用氣量，如步驟S23；機器手臂將用氣時間點以及用氣量傳送至該控制單元120，如步驟S25；該資訊收集單元700訊號連接該控制單元120，並將用氣時間點以及用氣量之數位訊號轉換為類比訊號，如步驟S27；該運算單元900訊號連接該資訊收集單元700運算出數值，如步驟S29；該空壓機接收用氣時間點以及用氣量後，進行一排程規劃，如步驟S31；空壓機進行排程規劃後產生一動態管制點，如步驟S33；空壓機將依據該動態管制點啟動，該動態管制點為一動態壓力下限，如步驟S35，而其中空壓機進行排程規劃時更產出一動態壓力上限、一動態流量以及一動態運轉時間，用以停止空壓機運轉，如此將完成本發明之動態控制空壓機之系統，可事先取得機器手臂的用氣時間點以及用氣量，並透過排程規劃計算出空壓機運轉較佳模式。而空壓機啟動後產出之氣體將傳送至儲存裝置500，再由儲存裝置500傳送至機器手臂，而控制單元120將隨時監測實際氣量是否與傳送至空壓機之用氣量相同，而該實際參數為實際氣量，若不相同則代表空壓機異常或者管線漏氣。而如第十圖所示此為傳統空壓機運作方式，該壓力上限及壓力下限為固定值，壓力上限用於停止空壓機，壓力下限用於啟動空壓機，而達到壓力上限時空壓機轉為空車，達到壓力下限時空壓機轉為重車。接著如第十一圖所示此為本發明之動態控制空壓機之系統運作方式示意圖，若事先經過排程規劃計算出空壓機運轉較佳模式，則能得到該圖所示，動態壓力上限設置較高、動態壓力下限設置較低，以儲存更多氣體，減少空壓機重車之次數以及時間，達到降低能耗之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

100‧‧‧設備

120‧‧‧控制單元

300‧‧‧空壓機

500‧‧‧儲存裝置

700‧‧‧資訊收集單元

900‧‧‧運算單元

第一圖：其係本發明之一第一實施例之動態控制空壓機之系統示意圖； 第二圖：其係本發明之一第一實施例之動態控制空壓機之系統之流程圖； 第三圖：其係本發明之一第一實施例之動態控制空壓機之系統示意圖； 第四圖：其係本發明之一第一實施例之動態控制空壓機之系統示意圖； 第五圖：其係本發明之一第一實施例之動態控制空壓機之系統之流程圖； 第六圖：其係本發明之一第一實施例之動態控制空壓機之系統示意圖； 第七圖：其係本發明之一第一實施例之動態控制空壓機之系統之流程圖； 第八圖：其係本發明之一第一實施例之動態控制空壓機之系統示意圖； 第九圖：其係本發明之一第一實施例之動態控制空壓機之系統示意圖； 第十圖：其係本發明之一第一實施例之動態控制空壓機之系統示意圖； 以及 第十一圖：其係本發明之一第一實施例之動態控制空壓機之系統示意圖。

Claims (9)

1. 一種動態控制空壓機之系統，其包含： 一設備，其係訊號連接一控制單元，該設備依據一工作計算並傳送一用氣時間點以及一用氣量至該控制單元；以及 一空壓機，其係與該控制單元訊號連接，接收該用氣時間點以及該用氣量，並依據該用氣時間點以及該用氣量，進行一排程規劃並產生一動態管制點，以啟動該空壓機。
2. 如申請專利範圍第1項所述之動態控制空壓機之系統，更包含： 一儲存裝置，其係與該設備以及該空壓機連接，用以儲存氣體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之動態控制空壓機之系統，更包含： 一資訊收集單元，其係訊號連接該控制單元，接收並傳送該用氣時間以及該用氣量至該空壓機。
4. 如申請專利範圍第3項所述之動態控制空壓機之系統，更包含： 一運算單元，其係訊號連接該資訊收集單元，接收並傳送該用氣時間以及該用氣量至該空壓機。
5. 如申請專利範圍第1項所述之動態控制空壓機之系統，其中該空壓機訊號連接該資訊收集單元，其用以接收該用氣時間以及該用氣量。
6. 如申請專利範圍第5項所述之動態控制空壓機之系統，其中該空壓機訊號連接該運算單元，該運算單元係訊號連接該資訊收集單元，用以接收該用氣時間以及該用氣量。
7. 如申請專利範圍第1項所述之動態控制空壓機之系統，其中該控制單元監測一實際參數以及該用氣量。
8. 如申請專利範圍第1項所述之動態控制空壓機之系統，其中該動態管制點為一動態壓力下限。
9. 如申請專利範圍第1項所述之動態控制空壓機之系統，其中該空壓機更產生一動態壓力上限、一動態流量以及一動態運轉時間，以停止該空壓機。