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分布式热网监控系统的设计与实现

作　者: 王伟
导　师: 王卫兵
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 计算机软件理论
关键词: 分布式控制 热网监控 组态软件 PLC控制 热网均衡控制
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 94次
引　用: 3次
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内容摘要


随着国民经济的飞速发展,我国北方城市对供热的需求也不断的增长,供热规模也相应的不断扩大。供热目前企业急需解决的问题是如何有效的监控和管理热网的运行,如何提高供热质量,并且在提高供热质量的同时可以降低能源的消耗。本文从工程设计的角度把握总体方案,并对热网控制的技术要求、设备选择及功能等方面做了全面详细的研究,提出了一套完整的设计方案。在分析研究国内外集中供热的现状及热网均衡控制方式的基础上总结我国热网控制存在的主要问题,提出本文热网控制系统的工程设计方面进行研究的主要思路、目标和方案。详细分析被控热网的工艺条件和控制要求,根据热网的工艺特点和系统要求,通过对控制设备的比较及工程实际调研情况,选择用西门子公司的PLC设备作为热交换站主控制器。中心控制站采用组态软件开发的热网监控系统为核心平台,在此基础上实现系统的自动控制、生产流程和设备状态集中监视及报警等功能。对热网常用通讯方式优缺点进行比较、分析,根据热网系统的控制需要及工程实际,选择基于PSTN的拨号接入的通讯方式,在此基础上给出热网监控通信系统的总体结构,阐述热网监控中心计算机网络及热网交换站控制网络的网络组成、网络结构及实现方法,完成热网中心控制站与热力站之间的数据通信,保证了两者之间的数据交换,实现了热网监控系统与热力站机组间的协调运行。在分析热网工艺系统运行机理和影响因素,并且针对其非线性、大滞后、强耦合的特点,研究管网热平衡控制算法,最终采用神经网络不完全微分PID控制方案,对热力站内循环泵和回水温度进行控制,实现了供热管网均衡供热的调整。将神经网络理论结合不完全微分PID控制应用于热网均衡供热的控制中,不仅提高了系统的响应速度还保证了控制的精确性。通过对热网控制系统的调试,本热网工程达到了提高供热效率的预期效果。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章 绪论  12-19
  1.1 课题研究的背景及意义  12-15
    1.1.1 课题来源与选题背景  12-13
    1.1.2 课题研究的意义  13-15
  1.2 集中供热管网控制现状  15-17
    1.2.1 国内集中供热控制情况  15
    1.2.2 国外集中供热控制情况  15-16
    1.2.3 我国热网均衡供热控制方式  16-17
  1.3 分布式热网监控系统的优势  17
  1.4 本文研究的主要内容及系统框架  17-19
第2章 分布式热网综合监测系统的总体设计  19-30
  2.1 集中供热工程的调查分析  19-21
    2.1.1 热网的总体结构  19-20
    2.1.2 首站及各换热站的地理位置  20
    2.1.3 首站及各换热站需要测量的物理量  20-21
  2.2 分布式热网综合监测系统的总体设计  21-24
    2.2.1 系统设计原则  21
    2.2.2 系统控制设备的选择  21-24
    2.2.3 系统的总体结构  24
  2.3 系统功能设计  24-28
    2.3.1 顺序控制系统  25-26
    2.3.2 中心控制站功能  26-28
    2.3.3 热力站参数测量  28
  2.4 本章小结  28-30
第3章 通信网络系统的设计与实现  30-44
  3.1 热网监测系统网络的设计原则  30
  3.2 远程工业控制系统通讯方式的选择  30-35
    3.2.1 常用通讯方式的比较  30-33
    3.2.2 PSTN 通信网络  33-34
    3.2.3 通信网络系统的主要性能参数  34
    3.2.4 网络的拓扑结构  34
    3.2.5 通信网络的总体结构  34-35
  3.3 通信网络的实现  35-42
    3.3.1 网络通信设备  35-37
    3.3.2 网络物理层的实现  37-39
    3.3.3 数据链路层的实现  39-41
    3.3.4 通信流程  41-42
  3.4 本章小结  42-44
第4章 上位机监控软件的设计  44-55
  4.1 上位机软件环境  44-45
    4.1.1 操作系统  44
    4.1.2 组态软件的选择  44-45
  4.2 组态式监控软件的设计与实现  45-54
    4.2.1 实时数据库的设计与实现  46-47
    4.2.2 I/O 连接  47-49
    4.2.3 组态界面的设计与实现  49-51
    4.2.4 报警模块组态  51
    4.2.5 趋势模块组态  51-53
    4.2.6 报表模块组态  53-54
  4.3 本章小结  54-55
第5章 热网均衡供热控制方法的研究  55-67
  5.1 热网均衡供热控制方式  55-56
  5.2 神经网络不完全微分PID 控制方法  56-64
    5.2.1 BP 神经网络  56-57
    5.2.2 不完全微分PID 控制算法  57-58
    5.2.3 BP 神经网络与不完全微分PID 控制算法的结合  58-61
    5.2.4 系统仿真研究  61-64
  5.3 热网控制系统的调试  64-66
  5.4 本章小结  66-67
结论  67-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  72-73
致谢  73

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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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