采用电热地膜的楼宇室内温度控制系统研究

发布时间：2017-08-21 18:43

  本文关键词：采用电热地膜的楼宇室内温度控制系统研究

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【摘要】：每年随着冬季采暖季的到来,北方各城市的PM2.5值不断爆表,环境问题逐渐被人们所重视。因此,创新供暖方式,采用清洁能源,对于减少能源消耗、保护环境、建设节约型社会具有重大意义。本课题选用电热地膜对传统的燃煤集中供暖进行改变。电热地膜转化效率可达到98%以上,且采用面式散热方式供暖,室内温度更均匀,可以满足人体对舒适度的要求。同时,电热地膜供暖系统工作时无噪音、无排放,不对人体产生伤害,清洁环保。本课题是中惠地热股份有限公司与我校在电热地膜方面合作研究的项目,该电热地膜温度控制的研究能实现对室内温度的精确控制,同时合理化的人机界面使操作更为方便,为电热地膜的应用朝着数字化、智能化发展奠定了基础。本文经过对PID算法及模糊算法优缺点进行研究分析,发现使用模糊规则去整定PID的参数即模糊PID的方法具有较好的效果。运用MATLAB对PID控制、模糊控制以及模糊PID控制的性能与抗干扰的能力进行相关仿真。经过对比研究发现模糊PID具有稳定性强、响应速度快、超调量及稳态误差很小等优点,能够达到较好的控制效果。基于上述实际背景,本文在深入分析和研究电热地膜温控方案的基础上,结合中惠地热有限公司设计的需求,最终选择以西门子的S7-300系列PLC为电热地膜室内温度控制系统的控制核心,并选用单片机STC89C52及A/D转换芯片MAX186实现16路模拟量的采集,通过PLC模拟量的输出控制调压器实现对电热地膜功率的调节,系统的监控部分选用施耐德AHMISTU655触摸屏。使用编程软件STEP7进行软件编程,选用以太网通信实现对多个触摸屏与一个PLC之间的通讯。
【关键词】：电热地膜 PLC 触摸屏 模糊PID
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU832;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 电热地膜的发展现状及前景12-14
• 1.2.1 电热地膜的发展现状12-13
• 1.2.2 电热地膜的发展前景13-14
• 1.3 温度控制器的发展现状及前景14-16
• 1.3.1 温度控制器的发展现状14-15
• 1.3.2 温度控制器的发展前景15-16
• 1.4 本文主要内容16-17
• 第2章 系统总体结构及硬件设计17-26
• 2.1 系统总体结构17-18
• 2.2 系统的硬件组成18-25
• 2.2.1 电热地膜18-19
• 2.2.2 S7-300PLC19-21
• 2.2.3 温度模拟量采集21-22
• 2.2.4 单片机与PLC的连接22-23
• 2.2.5 模拟量输出模块23
• 2.2.6 控制部分23-24
• 2.2.7 显示操作界面24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 系统控制算法的研究26-33
• 3.1 PID控制26-28
• 3.1.1 PID控制原理26-28
• 3.1.2 PID控制的局限性28
• 3.2 模糊控制28-30
• 3.2.1 模糊控制原理28-30
• 3.2.2 模糊控制的局限性30
• 3.3 模糊PID控制30-32
• 3.3.1 模糊PID的控制原理30-31
• 3.3.2 模糊PID控制器的优点31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 室内温度控制系统的仿真研究33-53
• 4.1 室内温度特性研究33-35
• 4.1.1 室内温度控制的要求33
• 4.1.2 室内温度模型的建立33-35
• 4.2 常规PID控制器的仿真35-37
• 4.2.1 PID控制器的设计35-36
• 4.2.2 PID参数整定36
• 4.2.3 PID控制系统仿真36-37
• 4.3 模糊控制器的仿真37-47
• 4.3.1 模糊控制器的设计37-44
• 4.3.2 模糊控制系统仿真44-47
• 4.4 模糊PID控制器的仿真47-51
• 4.4.1 模糊PID控制器的设计47-50
• 4.4.2 模糊PID控制系统仿真50-51
• 4.5 三种控制算法对比51-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 系统的软件设计53-60
• 5.1 模拟量的采集53-54
• 5.2 模糊PID的实现54-57
• 5.3 PLC与触摸屏通信57-58
• 5.4 控制界面的设计58-59
• 5.5 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文65-66
• 致谢66

【参考文献】

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本文编号：714515