基于PROF IBUS智能楼宇中央空调监控系统的设计与实现

摘要

当今时代中央空调控制系统已经成为大型智能楼宇系统必不可少的组成部分，而因为其复杂的结构，庞大的系统以至于故障检查处理比较繁琐，为工作人员带来了极大的工作量。节能也显得尤为重要，对中央空调系统各设备的监控和优化设计有实际的意义。
　　首先，结合国内外中央空调控制系统的发展现状，对中央空调的基本结构和各子系统工作原理进行介绍分析，并根据现场总线的相关理论知识，提出了的基于PROFIBUS的中央空调系统设计和监控方案。
　　其次，在对中央空调系统进行控制需求分析后，以西门子公司的WinCC作为系统的监控平台，实现现场各设备的实时监控和数据分析，完成了中央空调系统的操作员站、过程站和网关站的设计。传统的智能楼宇网络负荷大、通讯数据传输延迟导致远程监控质量难以保证，而传统的中央空调是通过RS485总线进行数据传输，针对其自身的传输方式带来的数量限制、通讯距离短和响应速度慢的问题，以及进一步提高网关性能的稳定性，设计了一种新型的网络温控器，该温控器是通过Modbus/TCP网关进行数据传输，有效地解决以上问题。鉴于中央空调压缩机的变频调速系统是基于无速度传感器的矢量控制系统，而矢量控制系统对于电机转速的准确获取要求较高，采用了电压电流磁链的混合观测模型，能够更加准确的辨识电机转速，进而提高变频系统压缩机无速度传感器矢量控制系统的性能，有效地提高了中央空调系统运行的稳定性。
　　最后，以PLC为控制核心对现场设备进行控制，通过现场总线技术对中央空调系统各个节点进行联机调试，实现了以WinCC为基础的动态画面、系统报表、趋势曲线、能耗报表、中英文切换等功能的设计，经模拟调试，系统具有良好的监视和控制性能，在智能楼宇中央空调控制行业中具有一定的优越性，有良好的应用和推广价值。并结合Bang-Bang控制、PID控制、Fuzzy控制设计了混合口控制系统，提高了控制系统的鲁棒性能和稳定性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的来源及研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要工作及结构安排

第二章 中央空调网络温控器的设计

2．1 网络温控器整体设计方案

2．2 网络温控器的硬件设计

2．3 网络温控器软件设计

2．3．1 网络温控器软件结构

2．3．2 Modbus TCP服务器设计

2．3．3 Modbus TCP网关的设计

2．4 联机调试

2．4．1 温控器的联机调试

2．4．2 Modbus TCP网关的测试

2．5 本章小结

第三章 中央空调温控系统混合磁链观测器的设计

3．1 电流模型

3．2 电压模型

3．3 混合模型

3．4 转速辨识方法的选取

3．5 仿真分析

3．6 本章小结

第四章 中央空调智能控制系统及监控方案的设计

4．1 PLC控制器的选型

4．1．1 PLC控制器的介绍

4．1．2 PLC控制器的选型

4．2 PROFIBUS现场总线技术应用分析

4．3 WinCC组态软件的介绍

4．4 控制系统设计与网络组态

4．4．1 监控层的硬件设计

4．4．2 监控网络的组态

4．4．3 WinCC与PLC的通讯

4．4．4 WinCC监控画面的设计

4．5 中央空调混合控制系统的设计

4．5．1 混合控制器的理论背景

4．5．2 中央空调控制对象的特性

4．5．3 控制规则的确定

4．5．4 仿真实验

4．6 本章小结

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

致谢

附录