基于网络的太阳能新风空调远程控制系统的研究与设计

摘要

随着科学技术的发展，工业控制系统越来越多地融入了计算机技术、电子信息技术和通信技术，集成化、网络化、智能化是工业控制系统未来的发展趋势。现场总线技术和远程监控概念就是在这种趋势下产生的。基于网络的远程控制系统摆脱了地域的限制，可以实现多系统、全方位的集成管理和控制，该系统的研究具有十分重要的现实意义。
　　 本文从太阳能新风空调控制系统出发，研究一种基于网络的远程控制系统。该控制系统不仅能够满足太阳能新风空调系统的要求，而且控制系统中的远程监控和模糊控制算法等功能同样适用于别的工业控制系统。该系统能有效实现太阳能新风空调系统的运行控制，网络远程监控和对系统出风温度的自动控制等功能。
　　 控制系统的控制对象是太阳能新风空调系统，本文首先分析了太阳能新风空调的工作原理和控制需求，制订了以现场总线控制系统为主，网络远程监控为辅的综合控制方案。现场总线的硬件平台采用基于CAN总线的iCAN协议组网，CAN总线组网灵活，而且可靠性高。控制系统软件采用虚拟仪器技术，利用LabWindows/CVI开发。控制软件包含了运行控制、数据监控、数据保存和自控算法等内容。其中自控算法采用模糊控制，在算法实现上采用了Lab Windows/CVI和Matlab的混合编程。网络远程监控基于TCP/IP协议，主要实现数据交互和监控显示功能，远程监控利用Lab Windows/CVI集成的TCP库函数开发。
　　 控制系统集合了现场总线技术、网络技术、虚拟仪器技术和智能控制算法，适应了现代工业控制系统的发展方向。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 新风系统和蓄能空调系统概述

1.2.1 新风系统

1.2.2 蓄能空调系统

1.2.3 研究现状

1.3 工业控制系统的发展

1.3.1 工业控制系统发展历史

1.3.2 工业控制系统发展趋势

1.4 本文主要的研究工作和内容

1.5 论文主要章节和内容安排

第二章 太阳能新风空调系统总体结构设计

2.1 太阳能新风空调系统工作原理

2.1.1 系统工作原理

2.1.2 系统主要工况

2.2 太阳能新风空调控制系统

2.2.1 控制系统需求分析

2.2.2 控制系统总体结构

2.3 本章小结

第三章 CAN总线技术与iCAN协议

3.1 现场总线技术

3.1.1 现场总线控制系统的技术特点

3.1.2 太阳能新风空调控制系统对总线技术的要求

3.2 CAN总线原理与CAN控制网络

3.2.1 CAN总线的技术特点

3.2.2 CAN总线的通信参考模型

3.2.3 CAN总线的应用层协议

3.3 iCAN协议分析

3.3.1 iCAN报文格式定义

3.3.2 iCAN报文传输模式

3.3.3 iCAN网络管理

3.3.4 iCAN设备定义

3.4 本章小结

第四章 基于CAN总线的控制系统硬件平台开发

4.1 太阳能新风空调系统的主要测量参数和控制参数

4.1.1 输入模拟量

4.1.2 数字开关量

4.1.3 输出模拟量

4.2 CAN通信网络设计

4.2.1 iCAN模块选型

4.2.2 iCAN模块电气连接

4.2.3 iCAN模块通信参数设定

4.2.4 iCAN模块组网和网络拓扑

4.3 实验平台介绍

4.3.1 北京工业大学实验平台

4.3.2 太阳能蓄热新风模拟实验系统

4.4 硬件平台实验结果分析

4.4.1 系统运行分析

4.4.2 硬件平台存在的不足

4.4.3 系统改进方案

4.5 本章小结

第五章 基于虚拟仪器技术的控制软件开发

5.1 虚拟仪器技术

5.1.1 虚拟仪器技术的概念

5.1.2 LabWindows/CVI简介

5.2 控制系统软件设计

5.2.1 控制软件总体结构

5.2.2 CAN总线通信功能的实现

5.2.3 数据采集和监控功能及其实现

5.2.4 输出控制功能及其实现

5.2.5 数据自动保存功能及其实现

5.3 控制算法功能及其实现

5.3.1 手动模拟实验

5.3.2 模糊控制算法

5.3.3 控制算法的软件设计及其实现

5.3.4 模糊控制算法运行情况分析

5.4 本章小结

第六章 远程数据传输系统设计

6.1 远程数据传输的需求分析

6.2 网络传输模式

6.3 TCP/IP协议

6.4 远程数据传输软件设计

6.4.1 LabWindows/CVI的TCP函数库

6.4.2 远程数据传输软件的总体结构

6.4.3 服务器端软件设计

6.4.4 远程客户端软件设计

6.5 远程数据传输软件运行结果

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 课题特点

7.3 未来展望

参考文献

致 谢

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