基于Modbus网络的中央空调变频节能控制系统的设计及研究

【摘要】：本研究以参与的一个空调的变频改造项目为基础,作了如何将模糊控制应用于中央空调的冷冻水和冷却水系统的研究。 目前对中央空调系统控制主要采用用阀门来调节流量压力、选择水泵开启台数及挡板调节风量等方法,这些方法节能及制冷效果都有限。近年来将变频器应用于水泵调速的经验为中央空调的变频节能提供有益的借鉴,但如何调速在保证供冷能力的前提下取得最佳的节能效果需要深入的研究。 首先通过对中央空调的理论分析,验证了以出回水温差为根据对其进行变流量控制的可靠性。由于无法建立精确模型,选择了模糊控制,以温差及温差的变化量作为模糊变量进行模糊化,研究模糊控制在中央空调中的应用。采用查询表使系统控制参数随外界影响因素实时调节。为实现温度及压力的采集信号远距离传送,设计了Modbus协议的智能化变送器。然后对变频控制系统进行了设计,给出控制系统的硬件配置、网络结构和各部分的功能,主控系统以网络信号控制变频器启停和输出频率,既保证控制的精度,同时能在变频器故障时及时将水泵切换到工频,保证安全性。并介绍了监控软件的制作。提出进一步改进工作的方向。 该控制方案结构简单、灵活、可靠性高,系统投资成本低且易于后期扩展和升级。 【关键词】：中央空调 变频节能 模糊控制 Modbus 网络控制
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM925.12
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 本课题的研究背景与实际意义12-13
• 1.2 中央空调控制系统的现状13-14
• 1.3 本课题的主要研究内容14-16
• 第二章 中央空调的原理及变频控制的依据16-26
• 2.1 中央空调运行的基本原理16-18
• 2.2 目前的空调系统控制方法18-21
• 2.3 系统变频控制的可进性依据21-23
• 2.3.1 设计上的裕量就是可节能量21-22
• 2.3.2 制冷机组可适应变流量要求22-23
• 2.3.3 盘管流量小幅减少仍可满足负荷23
• 2.4 中央空调系统变频的控制方式23-24
• 2.5 以温差为主的控制方式的优点24-26
• 第三章 中央空调模糊控制的研究26-39
• 3.1 用户侧的供冷负荷26-28
• 3.2 制冷机组的制冷能力28-29
• 3.2.1 制冷机组单位时间的制冷量28
• 3.2.2 制冷机的能耗28
• 3.2.3 制冷机能效比28-29
• 3.3 水泵的流量、扬程和功率关系29-30
• 3.3.1 水泵的功率29
• 3.3.2 水泵流量、扬程和功率与转速的关系29-30
• 3.4 对空调系统的PID变频控制30-31
• 3.5 模糊控制的特点31-32
• 3.6 对中央空调模糊控制的研究32-36
• 3.6.1 对冷冻水的模糊控制研究32-35
• 3.6.2 对冷却水的模糊控制研究35-36
• 3.7 实现设定值的自动调节36-37
• 3.8 对同时开启多台水泵情况的处理37-39
• 第四章 Modbus协议及智能变送器的设计39-52
• 4.1 Modbus概述39-40
• 4.2 Modbus的通信模式40-43
• 4.3 Modbus的错误检测方法43-45
• 4.4 Medbus协议的温度及压力智能变送器的设计45-52
• 4.4.1 硬件电路的设计46-48
• 4.4.2 主程序设计48-49
• 4.4.3 A/D采样子程序设计49-50
• 4.4.4 通信子程序设计50-52
• 第五章 变频控制系统的设计52-67
• 5.1 改造前的空调控制系统的情况52-54
• 5.2 变频控制系统的硬件构成54-56
• 5.2.1 控制系统的网络结构54-56
• 5.2.2 控制系统各部分的功能56
• 5.3 对变频器的控制56-60
• 5.3.1 工频与变频的切换56-57
• 5.3.2 变频器运行参数设置57-59
• 5.3.3 主PLC对变频器的控制59-60
• 5.4 使用变频器设计系统时需注意的问题60-61
• 5.5 变频器的高次谐波干扰问题61-62
• 5.6 触摸屏组态软件62-67
• 5.6.1 Vijeo-Designer软件及触摸屏介绍62
• 5.6.2 触摸屏的组态画面62-65
• 5.6.3 用户名及密码的设计65-67
• 结论67-69
• 攻读学位期间发表的论文69-70
• 独创性声明70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-74

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