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基于广域网的新型热网监控系统

作　者: 郑晓萌
导　师: 朱林；李琦
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 热网平衡控制 实时监控 ADSL 嵌入式系统 S3C44B0X
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


随着城市建设的迅速发展,集中供热系统不断扩大。如何有效地控制供热管网的热平衡状态,提高供热质量、降低能源消耗,已成为供热企业急需解决的主要问题。本文以包头市东河区供热管网为背景,研究一种基于广域网的新型热网监控系统。主要研究内容包括:1.对基于广域网的远程控制技术的实现步骤、安全性保证进行了研究,提出了基于ADSL的宽带Internet接入方式实现远程数据通讯;2.采用嵌入式硬、软件系统完成基于广域网的新型热网监控系统热力站数据采集控制单元的工程化设计;3.针对供热管网运行系统非线性、大滞后、强耦合的特点,提出了基于模糊控制理论的热平衡控制算法,同时给出其控制器的设计方法。实现了供热管网平衡状态的自动调整。基于广域网的新型热网监控系统由监控中心、通讯网络和热力站数据采集控制单元三大部分组成。其中通信质量直接影响或制约供热网络的控制效果。而基于ADSL的宽带Internet接入方式利用ADSL技术非对称传输的特点以及VPN加密信道的结合,实现了供热管网工况检测与控制信号的高速、可靠传送。该通讯方式组网方便、通用性强、适合地理范围分布较广的多节点接入,为远程控制、远程数据采集等提供了高效的通讯链路,具有重要的应用价值。嵌入式系统设计是计算机应用领域的新兴热点,具有成本低、实时性好、易于处理复杂多任务等优点。文中着重阐述了采用嵌入式系统实现热力站数据采集控制器的硬件、软件设计;讨论了保证系统稳定可靠运行、以及热平衡调整的关键技术。该课题为供热管网运行监控开辟了新的研究方向,可用于城市供热、供水、煤气管网,也可用于石油、化工等其他远程工业控制领域。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-14
1 绪论  14-23
  1.1 本课题研究的必要性  14-15
  1.2 集中供热管网控制现状  15-16
    1.2.1 国外集中供热控制情况  15
    1.2.2 国内集中供热控制情况  15-16
    1.2.3 我国热网热平衡控制方式  16
  1.3 本文研究的主要内容及系统框架  16-18
    1.3.1 课题主要内容  16-17
    1.3.2 系统框架  17-18
  1.4 嵌入式系统综述  18-23
    1.4.1 嵌入式系统基本概念  18
    1.4.2 嵌入式处理器  18-19
    1.4.3 启动程序BootLoader 介绍  19-20
    1.4.4 ARM 技术概述  20-23
2 远程工业控制系统通讯方式研究  23-27
  2.1 常用通讯方式利弊比较  23-25
  2.2 ADSL 通讯方式  25-26
  2.3 VPN  26
  2.4 本章小结  26-27
3 数据采集控制器硬件架构  27-43
  3.1 CPU  27-29
    3.1.1 选型比较  27-28
    3.1.2 嵌入式微处理器S3C44B0X  28-29
  3.2 存储地址空间分配  29-30
  3.3 存储数据类型和存储格式  30-31
  3.4 I/O 寄存器设置  31
  3.5 存储器电路设计  31-33
    3.5.1 NOR FLASH 电路设计  32-33
    3.5.2 SDRAM 电路设计  33
  3.6 串口电路设计  33-35
  3.7 数据采集模块  35-36
  3.8 数据通讯接口  36-38
  3.9 人机界面  38-39
  3.10 执行器接口  39
  3.11 其他接口设计  39-40
    3.11.1 电源电路  39
    3.11.2 晶振电路  39
    3.11.3 复位电路  39
    3.11.4 D/A 转换电路  39
    3.11.5 USB 接口电路  39-40
  3.12 PCB  40-41
  3.13 本章小结  41-43
4 数据采集控制器软件设计  43-57
  4.1 嵌入式操作系统的确定  43-48
    4.1.1 典型嵌入式操作系统  43-44
    4.1.2 嵌入式操作系统VxWorks  44-47
    4.1.3 集成开发环境Tornado2.2  47-48
  4.2 热网监控系统的软件层次结构研究  48-49
  4.3 多任务应用程序设计  49-56
    4.3.1 数据采集任务  50-51
    4.3.2 数据显示任务  51-52
    4.3.3 数据通讯任务  52-56
    4.3.4 自动控制任务  56
  4.4 本章小结  56-57
5 系统调试  57-62
  5.1 嵌入式系统集成开发环境和工具  57-58
    5.1.1 JTAG 调试代理  57
    5.1.2 ADS 集成开发环境  57-58
  5.2 基础电路的调试  58-59
  5.3 SDRAM 接口电路调试  59
  5.4 FLASH 接口电路调试  59
  5.5 以太网接口电路调试  59-61
  5.6 本章小结  61-62
6 热网平衡控制策略的研究  62-70
  6.1 热网平衡控制方法的确定  62
  6.2 模糊控制理论  62-65
    6.2.1 模糊控制概述  62-63
    6.2.2 模糊控制系统及模糊控制器设计分析  63-65
  6.3 增压泵转速调节的模糊控制研究  65-68
    6.3.1 热网控制系统FC 输入输出的确定  65
    6.3.2 模糊化条件定义  65-66
    6.3.3 热网控制规则库的设计  66-68
    6.3.4 解模糊  68
  6.4 热网控制系统结构图  68-69
  6.5 本章小结  69-70
7 结论  70-71
  7.1 总结  70
  7.2 展望  70-71
参考文献  71-74
附录A SDRAM 和CPU 初始化代码  74-75
附录B 网络通讯部分程序  75-82
在学研究成果  82-83
致谢  83

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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 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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