基于CC-Link的可视化节能管理平台的开发

论文摘要

能源的合理节约使用不仅是一个经济问题,而且已成为重要的战略问题,从政府到普通民众对此都达成了广泛的共识。传统的节能都是以设备改善为主体,不能从根本上解决能源浪费的问题。而可视化节能管理是依据可视管理具体把握能量消耗的动向,做到最适合化。这种将设备改善与运用改善综合链接的活动才是有效节能的重点所在。随着自动化仪表技术、计算机网络技术和过程控制技术的发展,工业控制领域发生了一次又一次的变革,最新的一次变革的基础就是现场总线技术的产生,现场总线技术迅速发展并得到广泛的实际应用。本文根据国内外节能环保的现状,利用现场总线技术、计算机技术结合PLC、变频器、触摸屏、工业控制中的特殊功能模块等电气设备,设计出了可视化节能管理平台。本文在结合工厂具体情况的基础上,对系统的实现进行了可视化节能的可行性分析,确定了控制网络结构。提出将系统分为生产管理系统、空调管理系统两个个子系统,并对这两个子系统进行了详细的叙述,给出了整体设计方案和底层的硬件设备,将设备划分为CC-Link现场总线网络中的子站,通过接口模块与CC-Link总线建立通信,与主站PLC进行信息交互。上位机采用工控机或服务器,利用工业以太网与CC-Link主站PLC连接,实现数据的传输和交换。将采集来的数据存储到数据库里供上位机查询,同时也可使用上位机发送控制信号至各子站设备。现场的数据采集、数据交换、命令信号传输、站点选择和监控系统由主站和各子站通过组建CC-Link现场总线通信网络的方式来实现。CC-Link的通信网络构建主要包括:主站与远程I/O,主站与远程设备站、主站与智能站之间通信的实现方法以及同上位机的连接和相关硬件设备的驱动程序和测试程序、PLC梯形图程序等。上位机上使用组态软件来开发监控平台,使用外部关系型数据库来实现上位机和底层网络之间的信息交互,最后给出可视化节能管理平台的部分界面和能耗曲线,并分析节能效果,结果表明本平台运行稳定、安全性、可靠性高、较好的满足了可视化节能的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景与意义
• 1.2 可视化节能技术
• 1.3 传统节能与可视化节能
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 论文的主要工作
• 1.6 本章小结
• 第二章 CC-Link 现场总线技术
• 2.1 现场总线技术概况
• 2.1.1 现场总线技术的起源及发展历史
• 2.1.2 现场总线技术的特点和优点
• 2.1.3 现场总线通信协议模型
• 2.1.4 典型的现场总线
• 2.2 CC-Link 总线的卓越性能
• 2.2.1 CC-Link 的网络结构
• 2.2.2 CC-Link 实现高速大容量的数据传输
• 2.2.3 CC-Link 的优点
• 2.3 本章小结
• 第三章 节能管理平台的设计方案
• 3.1 节能分析
• 3.1.1 可视化节能的可行性分析
• 3.1.2 空调系统节能分析
• 3.1.3 基准单位数据管理
• 3.2 可视化节能管理系统的设计
• 3.2.1 设计目标
• 3.2.2 系统的搭建
• 3.2.3 系统硬件的选型
• 3.3 生产管理系统
• 3.3.1 系统结构
• 3.3.2 生产管理系统原理设计
• 3.4 空调管理系统
• 3.4.1 系统结构
• 3.4.2 节能功能的实现
• 3.4.3 空调管理系统原理设计
• 3.4.4 空调控制系统IO 口的分配
• 3.4.5 系统梯形图
• 3.5 变频节能技术
• 3.5.1 风机和泵类的变频技术节能
• 3.5.2 变频器选型
• 3.6 能耗数据的采集
• 3.7 本章小结
• 第四章 CC-Link 网络主站与各子站之间的通信
• 4.1 CC-Link 通讯链路
• 4.1.1 CC-Link 通讯原理
• 4.1.2 CC-Link 通讯站点限制
• 4.1.3 CC-Link 网络的通信初始化
• 4.2 CC-Link 主站和远程I/O 站的通信
• 4.2.1 远程I/O 站的简介
• 4.2.2 主站和远程I/O 站的通信系统配置
• 4.2.3 主站参数的设置
• 4.2.4 主站和远程I/O 站的通讯数据流
• 4.3 CC-Link 主站变频器之间的通信
• 4.3.1 变频器的参数介绍
• 4.3.2 CC-link 与变频器之间的I/O 数据传输
• 4.3.3 主站和变频器的通信数据流
• 4.4 主站与子站FX2N PLC 之间的通信
• 4.4.1 FX2N-32CCL 的设置
• 4.4.2 缓冲寄存器（BFM）的分配
• 4.4.3 主站和FX2N 的通信程序
• 4.5 主站和GOT 的通信
• 4.5.1 GOT 通信系统的配置
• 4.5.2 生产管理系统中GOT 触摸屏界面设计
• 4.5.3 空调管理系统中GOT 触摸屏界面设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 上位机节能管理平台的开发
• 5.1 组态王简介
• 5.1.1 组态王与I/O 设备
• 5.1.2 组态王的特性
• 5.2 组态王与主站PLC 的通信
• 5.2.1 QJ71E71-100 模块的通讯协议
• 5.2.2 GX Developer 中QJ71E71-100 模块设定步骤
• 5.3 节能管理平台的数据库构造
• 5.3.1 FileWriteFields 函数访问
• 5.3.2 组态王SQL 访问
• 5.3.3 两种组态王数据库访问方式的比较
• 5.3.4 组态王与关系数据库的连接
• 5.3.5 系统各层之间数据交换的实现
• 5.5 节能管理平台的开发
• 5.5.1 节能管理平台的主界面的设计
• 5.5.2 实时能耗曲线和历史能耗曲线
• 5.5.3 实时数据报表和历史数据查询
• 5.5.4 单位产品能耗
• 5.6 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢