太阳能供暖系统开发及其液位控制方法研究

【摘要】：随着科技的不断进步,社会的快速发展,人们生活水平的稳步提高,越来越多的人们开始关注全球资源问题。可再生能源的利用逐渐成为当今社会关注的热点,而对清洁能源太阳能的利用绝对可以称得上是重中之重。在对太阳能利用的方式中,光伏热电联供技术是目前研究的重点。本文以大连市中山区青云林海社区为背景,设计了一套太阳能光伏热电联供系统。在该系统中,一部分的太阳能被转换为电能为生产生活提供电力保障,另一部分太阳能被转换成热能对小区用户进行供暖。这样做不仅能够避免多余热量对太阳能板造成的损害,而且能够更加高效的利用太阳能。本文分析了太阳能热电联供系统的工艺流程,给出了热电联供系统的控制方案,该供暖控制系统分为两个部分：下位机PLC控制系统和上位机组态王实时监控系统。此外,本文完成了系统控制与监控程序的开发与调试工作,实现了循环泵机组控制、系统温度控制及供暖系统过程状态监控、数据采集、报警等功能。目前,该系统现已投入使用,运行可靠,效果良好,达到了设计要求。考虑到该社区未来会对更多的用户进行大面积供暖,因此定会对蓄水箱的液位进行控制。本文利用PID控制器来对水箱液位进行反馈控制,并提出了一种新的基于阻尼最优准则的微分先行PID控制器参数整定方法来确定PID参数,从而得到更好的控制效果。与传统的基于Ziegler-Nichols的PID参数整定方法做了对比试验,进一步证明了本文所提出的PID参数整定方法的有效性。 【关键词】：太阳能热电联供系统 大工计控PEC3000 组态王 微分先行PID 阻尼最优准则
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU832.17
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 项目背景及意义8
• 1.2 国内外技术现状8-10
• 1.2.1 高效太阳能光伏热电联供技术及原理8-9
• 1.2.2 水箱液位控制技术9-10
• 1.3 本文主要内容10-11
• 2 青云社区太阳能供暖系统设计11-21
• 2.1 青云社区太阳能供暖系统概况11-12
• 2.1.1 光伏热电联供系统的环保节能效果11
• 2.1.2 青云社区供暖系统设计理念及工程概况11-12
• 2.2 青云社区太阳能光伏热电联产系统运行方案12-15
• 2.2.1 系统组成及原理图12-13
• 2.2.2 青云社区热电联供系统可观的收益13
• 2.2.3 青云社区供暖系统运行工作原理介绍13-14
• 2.2.4 系统设计计算及产品选型14-15
• 2.3 青云社区供暖系统温度控制设计方案15-20
• 2.3.1 PLC控制系统设计的前提16-17
• 2.3.2 电气系统的原件选型17
• 2.3.3 电气系统原理图17-18
• 2.3.4 青云社区供暖系统的组成18-19
• 2.3.5 温度控制系统的原理19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 3 青云社区供暖系统温度控制程序开发21-30
• 3.1 PLC及其开发软件PLC_Config介绍21
• 3.2 PLC控制程序开发21-29
• 3.2.1 创建PLC项目21-22
• 3.2.2 硬件配置组态和参数设置22
• 3.2.3 温度控制程序开发22-27
• 3.2.4 程序下载与在线监控27-29
• 3.3 本章小结29-30
• 4 青云社区供暖系统监控界面开发30-40
• 4.1 组态软件及组态王介绍30
• 4.2 监控界面开发30-39
• 4.2.1 在线监控工程项目的创建及系统参数的配置30-31
• 4.2.2 通讯配置和变量连接31-33
• 4.2.3 主流程画面33-36
• 4.2.4 参数设置和操作设置36-37
• 4.2.5 实时曲线、历史曲线和报警曲线37-39
• 4.3 本章小结39-40
• 5 青云社区供暖系统液位控制设计40-57
• 5.1 常见的液位控制方法40
• 5.2 基于阻尼最优准则的微分先行PID控制系统设计40-49
• 5.2.1 控制系统结构40-42
• 5.2.2 PID参数整定42-43
• 5.2.3 阻尼最优特征比Di的延伸43-44
• 5.2.4 仿真结果44-49
• 5.3 太阳能供暖系统水箱建模49-56
• 5.3.1 双容水箱系统建模50-51
• 5.3.2 双容水箱液位控制仿真51-56
• 5.4 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-60
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况60-61
• 致谢61-62

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