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基于换热站智能监控系统的设计与实现

作 者: 刘辉
导 师: 田海
学 校: 内蒙古科技大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 换热站 串级控制 Profibus-DP GPRS
分类号: TP277
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 29次
引 用: 0次
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内容摘要


随着现代化城市的快速发展,以及人类对环境保护意识的不断增强,城市集中供热事业的重要性逐渐被人们提上日程。以往的供暖企业主要采用锅炉房通过燃煤的方式为居民提供热量,但是燃煤污染与噪音污染对城市居民的影响比较大,而且能源浪费现象比较严重。因此传统的锅炉房供暖方式逐渐被城市集中供热系统取代。如何最大程度的保证居民区住房的供暖质量和工业生产对热能的需求,同时最大程度的节约能源,正在逐渐成为供暖企业比较关心的问题。而换热站作为保证供热质量的中间环节,它的作用是不可替代的。本次设计是以某一居民小区的锅炉房并入城市总的集中供热系统为工程背景,从降低生产成本,节约能源方面考虑,以保障居民的供热质量为出发点。设计了换热站智能远程监控系统,该监控系统分为两部分,一部分是采用PROFIBUS-DP现场总线实现的本地监控,另一部分是采用GPRS无线网实现的热网中心的远程监控。该监控系统的控制包括二次供水温度调节阀的控制,循环系统的变频恒温差控制和补水系统的变频恒压控制三个部分。在本地控制站和远程控制站的上位机端,采用的是西门子公司的WinCC6.0组态软件,实现对控制过程中主要参数的数据采集、数据存储、数据显示、报警和打印等。该监控系统设计中的主要部分是二次网供水温度控制中串级控制器的设计。提出了二次网供水温度的控制策略,分析以往二次供水温度预设值的获取所用方法的不足之处,提出了采用模糊控制器来获取预设值的控制策略;同时考虑换热站被控对象的非线性和变参数等特点,采用模糊参数自整定的PID控制器来取代传统的PID控制器实现对二次供水温度的动态跟踪。串级控制器在S7-200PLC中直接构造,并且在Matlab软件的Fuzzy Logic Toolbox工具箱和Simulink软件中进行仿真,仿真结果表明采用串级控制器的控制方案具有响应速度快,无超调等优点。本文设计的换热站智能远程监控系统能够减轻工作人员的工作强度,提高了换热站的经济效益和社会效益。本课题所采用的控制策略同样适用于煤气管网、智能电网等其他的工业控制领域。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 集中供热的发展状况  8-10
    1.1.1 国外集中供热发展概况  8-9
    1.1.2 国内集中供热发展概况  9-10
  1.2 课题来源及意义  10-11
  1.3 作者的主要工作  11-12
2 智能控制在换热站控制系统中的应用  12-29
  2.1 换热站工艺系统简介  12
  2.2 换热站系统自动控制策略  12-19
    2.2.1 换热站二次供水温度控制原理(调节阀控制)  13-15
    2.2.2 循环系统变频恒温差控制  15-17
    2.2.3 补水系统变频恒压控制  17-19
  2.3 模糊控制基础  19-22
    2.3.1 模糊控制简介  19-20
    2.3.2 模糊控制系统的组成  20-21
    2.3.3 模糊控制器的设计  21-22
  2.4 控制器在温度控制系统中的实现  22-29
    2.4.1 模糊控制器的构造  22-24
    2.4.2 模糊 PID 控制器的构造  24-26
    2.4.3 二级控制器的 MATLAB 软件实现  26-29
3 换热站系统的硬件组成和网络配置  29-43
  3.1 系统结构及控制要求  29-31
  3.2 系统的硬件构成  31-35
  3.3 换热站系统的网络配置  35-43
    3.3.1 PROFIBUS DP 总线介绍  35-37
    3.3.2 本地监控站 PROFIBUS DP 通信的设计  37-40
    3.3.3 GPRS 通信技术简介  40-41
    3.3.4 远程监控中心站 GPRS 通信的设计  41-43
4 系统换热站监控的软件设计  43-62
  4.1 模糊控制器在 PLC 中的实现  43-45
  4.2 模糊 PID 控制器在 PLC 中的实现  45-47
    4.2.1 模糊 PID 控制器程序流程的设计  45
    4.2.2 模糊 PID 控制器程序的设计  45-47
  4.3 循环系统变频恒温差控制的编程实现  47-50
    4.3.1 S7 300PLC 的标准功能块 FB41  47-49
    4.3.2 变频恒温差功能的编程实现  49-50
  4.4 变频器 MM440(内置 PID 模块)恒压供水控制的实现  50-53
    4.4.1 变频器与电动机参数的设置  50-51
    4.4.2 内置 PID 模块控制参数的设定和系统的编程实现  51-53
  4.5 上位机监控软件的设计  53-62
    4.5.1 数据采集  54-56
    4.5.2 数据存储  56-58
    4.5.3 数据显示  58-60
    4.5.4 报警记录  60-61
    4.5.5 打印功能  61-62
结论  62-63
参考文献  63-68
附录A  68-72
附录B  72-81
在学研究成果  81-82
致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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