基于网络的中央空调节能控制系统的研究

论文摘要

中央空调在为人们提供舒适环境的同时正消耗着大量的能量,在能源危机以及国家实行节能减排国策的大环境下,中央空调系统节能已经成为诸多节能项目中最有价值、最有意义的课题之一。本课题以中央空调系统为研究对象,以空调节能为目标,在充分了解其工作原理的基础上,分析各耗能设备的能耗与可控变量以及与其它设备变量间的耦合关系,建立能耗数学模型,并以此为基础利用MATLAB中的SIMULINK工具箱构建中央空调系统能耗仿真模型。运行实验结果验证了该仿真模型具有相当的准确性,能够模拟实际系统的能耗输出情况,为开展节能控制方案的研究提供良好的仿真平台。选用西门子S7-300 PLC为核心控制器,以运行监控软件WinCC的PC机为上位机,选择西门子MM 430变频器为驱动执行器,HMI设备可选用为局部监控管理设备,利用PROFIBUS-DP现场总线、PROFINET、AS-Interface总线连接系统中各个设备,构建控制网络结构,为中央空调节能控制系统提供一个能够在系统层级上实现集中控制的硬件平台。中央空调节能控制系统采用模糊PID控制策略,课题除了提供了在硬件中如何实现模糊PID控制算法的步骤,而且以中央空调能耗仿真模型为对象,在仿真软件中设计模糊PID控制器并作用于系统能耗仿真模型,通过对运行结果的分析以及与常规控制方法下运行结果的比对,证明了模糊PID控制算法在中央空调节能控制中应用的可行性,为实际工程的应用奠定了理论基础并提供了实验支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景及意义
• 1.3 国内外研究现状及发展动态
• 1.3.1 中央空调控制系统研究现状及发展
• 1.3.2 中央空调系统仿真技术的研究应用
• 1.4 论文主要研究内容
• 1.5 论文组织结构
• 第二章 中央空调能耗仿真模型
• 2.1 中央空调工作原理
• 2.2 建筑负荷估算
• 2.2.1 通过窗户的太阳负荷估算
• 2.2.2 维护结构的热负荷
• 2.3 中央空调系统各能耗仿真模块
• 2.3.1 冷水机组能耗仿真模块
• 2.3.2 冷却水泵能耗仿真模块
• 2.3.3 冷冻水泵能耗仿真模块
• 2.3.4 中央空调系统风机能耗仿真模块
• 2.3.5 冷却塔能耗仿真模块
• 2.4 中央空调能耗仿真模块之间的耦合关系
• 2.5 中央空调系统能耗仿真
• 第三章 控制系统设计及网络组态
• 3.1 硬件配置
• 3.1.1 核心控制器的选用
• 3.1.2 执行器的选用
• 3.2 网络搭建
• 3.2.1 现场总线技术
• 3.2.2 网络搭建
• 3.3 通讯实现与调试
• 3.3.1 S7-300与HMI通讯设置
• 3.3.2 S7-300与变频器通讯设置
• 3.3.3 WinCC与S7-300的通讯设置
• 第四章 模糊PID控制算法及其在PLC中的实现
• 4.1 中央空调控制技术的发展应用
• 4.2 模糊控制在中央空调领域中的发展及应用现状
• 4.3 模糊PID控制器结构原理
• 4.3.1 模糊数学理论
• 4.3.2 模糊控制系统结构原理
• 4.3.3 模糊PID控制器结构原理
• 4.4 模糊PID系统在PLC中的实现
• 第五章 中央空调节能控制系统仿真
• 5.1 基于模糊PID控制算法的核心控制器设计
• 5.2 中央空调节能控制方案的实现
• 5.3 系统控制方案仿真结果
• 第六章 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间研究成果