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LabWindows/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LabWindows/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。 【关键词】：CAN总线 远程监控 虚拟仪器 LabWindows/CVI 模糊控制
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 新风系统和蓄能空调系统概述11-13
• 1.2.1 新风系统11
• 1.2.2 蓄能空调系统11-12
• 1.2.3 研究现状12-13
• 1.3 工业控制系统的发展13-14
• 1.3.1 工业控制系统发展历史13-14
• 1.3.2 工业控制系统发展趋势14
• 1.4 本文主要的研究工作和内容14-15
• 1.5 论文主要章节和内容安排15-18
• 第二章 太阳能新风空调系统总体结构设计18-26
• 2.1 太阳能新风空调系统工作原理18-22
• 2.1.1 系统工作原理18-19
• 2.1.2 系统主要工况19-22
• 2.1.2.1 太阳能全供热模式19-20
• 2.1.2.2 太阳能全蓄热模式20
• 2.1.2.3 太阳能边蓄热边供热模式20-21
• 2.1.2.4 蓄热槽供热模式21-22
• 2.2 太阳能新风空调控制系统22-24
• 2.2.1 控制系统需求分析22
• 2.2.2 控制系统总体结构22-24
• 2.2.2.1 测量信号获取23
• 2.2.2.2 测量信号传输23
• 2.2.2.3 测量参数显示与处理23-24
• 2.2.2.4 执行机构24
• 2.2.2.5 控制软件24
• 2.3 本章小结24-26
• 第三章 CAN总线技术与iCAN协议26-34
• 3.1 现场总线技术26-27
• 3.1.1 现场总线控制系统的技术特点26-27
• 3.1.2 太阳能新风空调控制系统对总线技术的要求27
• 3.2 CAN总线原理与CAN控制网络27-29
• 3.2.1 CAN总线的技术特点27-28
• 3.2.2 CAN总线的通信参考模型28
• 3.2.3 CAN总线的应用层协议28-29
• 3.3 iCAN协议分析29-33
• 3.3.1 iCAN报文格式定义29-30
• 3.3.2 iCAN报文传输模式30-31
• 3.3.3 iCAN网络管理31-32
• 3.3.4 iCAN设备定义32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 基于CAN总线的控制系统硬件平台开发34-44
• 4.1 太阳能新风空调系统的主要测量参数和控制参数34-35
• 4.1.1 输入模拟量34-35
• 4.1.2 数字开关量35
• 4.1.3 输出模拟量35
• 4.2 CAN通信网络设计35-39
• 4.2.1 iCAN模块选型35-37
• 4.2.2 iCAN模块电气连接37-38
• 4.2.3 iCAN模块通信参数设定38
• 4.2.4 iCAN模块组网和网络拓扑38-39
• 4.3实验平台介绍39-40
• 4.3.1 北京工业大学实验平台40
• 4.3.2 太阳能蓄热新风模拟实验系统40
• 4.4 硬件平台实验结果分析40-42
• 4.4.1 系统运行分析40-41
• 4.4.2 硬件平台存在的不足41
• 4.4.3 系统改进方案41-42
• 4.5 本章小结42-44
• 第五章 基于虚拟仪器技术的控制软件开发44-60
• 5.1 虚拟仪器技术44-45
• 5.1.1 虚拟仪器技术的概念44
• 5.1.2 LabWindows/CVI简介44-45
• 5.2 控制系统软件设计45-52
• 5.2.1 控制软件总体结构45-47
• 5.2.2 CAN总线通信功能的实现47-48
• 5.2.3 数据采集和监控功能及其实现48-50
• 5.2.4 输出控制功能及其实现50-51
• 5.2.5 数据自动保存功能及其实现51-52
• 5.3 控制算法功能及其实现52-59
• 5.3.1 手动模拟实验53
• 5.3.2 模糊控制算法53-57
• 5.3.2.1 模糊变量选取53-54
• 5.3.2.2 模糊论域的确定54
• 5.3.2.3 模糊规则的确定54-57
• 5.3.3 控制算法的软件设计及其实现57-58
• 5.3.4 模糊控制算法运行情况分析58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 远程数据传输系统设计60-70
• 6.1 远程数据传输的需求分析60
• 6.2 网络传输模式60-61
• 6.3 TCP/IP协议61-62
• 6.4 远程数据传输软件设计62-67
• 6.4.1 LabWindows/CVI的TCP函数库62-63
• 6.4.2 远程数据传输软件的总体结构63-64
• 6.4.3 服务器端软件设计64-65
• 6.4.4 远程客户端软件设计65-67
• 6.5 远程数据传输软件运行结果67-69
• 6.6 本章小结69-70
• 第七章 总结与展望70-74
• 7.1 工作总结70-71
• 7.2 课题特点71
• 7.3 未来展望71-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 作者攻读学位期间发表的学术论文目录80

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