基于STM32F407VET6的商用冷水机组控制系统的研发
发布时间：2021-08-25 16:36
商用冷水机组控制系统主要采用PLC控制器结合触摸屏实现就地控制,并通过RS485总线或以太网和上位机实现远程通信。但PLC控制器成本高,硬件组态灵活性弱。同时远距离布线存在穿线复杂、维护不便、费用高的问题。采用PLC控制器的商用冷水机组通常采用电子膨胀阀驱动器控制电子膨胀阀,由于不同品牌的驱动器与PLC连接方式、通讯协议不一致,增加设计繁杂度,同时驱动器价格昂贵,存在控制系统性价比低的问题。本文旨在设计一款基于嵌入式STM32F407VET6的低成本、高可靠性冷水机组控制器,实时采集冷水机组运行数据和控制机组稳定运行,直接驱动电子膨胀阀实现过热度的稳定控制。控制器通过触摸屏实现人机交互,采用通信距离远,无流量费用的Lo Ra模块实现和监控中心的无线通信。本文的工作有以下几个方面:（1）掌握冷水机组组成和工作原理,完成控制系统需求分析和总体方案设计;查阅并研究过热度控制算法。根据蒸发器模型的非线性和时变性特点,提出带输出补偿的模糊控制算法,通过Simulink仿真软件对蒸发器过热度控制过程进行仿真实验,结果表明在变工况环境下,带输出补偿的模糊控制超调量比PID控制小10%,上升时间和调节...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水冷螺杆式冷水机组结构图
杭州电子科技大学硕士学位论文18式中：K为过热度响应增益，τ为响应滞后时间，T为过热度响应时间常数，K、τ、T可由过热度对电子膨胀阀的阶跃响应曲线求得。本文采用制冷量为115kW的水冷单螺杆冷水机组控制系统来获取过热度对电子膨胀阀的阶跃响应曲线，PLC控制器通过EM235电流模块输出4~20mA电流信号控制电子膨胀阀驱动器EKD316从而控制总步数为2625步的ETS25电子膨胀阀，通过触摸屏调节电子膨胀阀开度，使过热度稳定在4.6℃，此时电子膨胀阀步数为1920步，将电子膨胀阀开度关小到1770，得到过热度响应曲线如图3.5所示。图3.5过热度对电子膨胀阀响应曲线由图3.5可知蒸发器过热度响应传递函数的动态参数K=-0.052℃/脉冲，T=65s，τ=30s。因此传递函数公式如式3.10所示。300.052()165seGss=+(3.10)3.2.5.2PID控制器设计在得到过热度对电子膨胀阀开度响应模型后，通过PID工具箱的tune自整定功能完成对采样周期为10s的离散PID参数的自整定，使PID控制上升时间短，超调量校由于PID工具箱的离散模型与常规PID模型略有不同，在得到自整定参数后搭建增量式PID仿真试验如图3.6所示，根据PID参数调节规律对整定后的PID参数进行微调后得Kp=25，Ki=3.7，Kd=15。图3.6增量式PID控制仿真图
杭州电子科技大学硕士学位论文18式中：K为过热度响应增益，τ为响应滞后时间，T为过热度响应时间常数，K、τ、T可由过热度对电子膨胀阀的阶跃响应曲线求得。本文采用制冷量为115kW的水冷单螺杆冷水机组控制系统来获取过热度对电子膨胀阀的阶跃响应曲线，PLC控制器通过EM235电流模块输出4~20mA电流信号控制电子膨胀阀驱动器EKD316从而控制总步数为2625步的ETS25电子膨胀阀，通过触摸屏调节电子膨胀阀开度，使过热度稳定在4.6℃，此时电子膨胀阀步数为1920步，将电子膨胀阀开度关小到1770，得到过热度响应曲线如图3.5所示。图3.5过热度对电子膨胀阀响应曲线由图3.5可知蒸发器过热度响应传递函数的动态参数K=-0.052℃/脉冲，T=65s，τ=30s。因此传递函数公式如式3.10所示。300.052()165seGss=+(3.10)3.2.5.2PID控制器设计在得到过热度对电子膨胀阀开度响应模型后，通过PID工具箱的tune自整定功能完成对采样周期为10s的离散PID参数的自整定，使PID控制上升时间短，超调量校由于PID工具箱的离散模型与常规PID模型略有不同，在得到自整定参数后搭建增量式PID仿真试验如图3.6所示，根据PID参数调节规律对整定后的PID参数进行微调后得Kp=25，Ki=3.7，Kd=15。图3.6增量式PID控制仿真图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于树莓派和Ardunio的WiFi远程控制智能家居系统设计[J]. 李泽山,郭改枝. 现代电子技术. 2019(24)
[2]太阳能-空气源热泵空调系统物联网监控管理平台设计[J]. 张小东,李慧. 自动化仪表. 2019(08)
[3]基于物联网的电动车智能充电系统[J]. 俞铭津,江莺,张梦琦,俞旭,段峥,许越. 测控技术. 2019(05)
[4]基于GPRS的土壤风蚀实时监测系统研制与测试[J]. 刘海洋,陈智,侯占峰,佟鑫,宗哲英,宣传忠. 农业工程学报. 2019(05)
[5]LoRa通信在智能用电系统中的应用[J]. 荆永震,朱楚楚,蔡高琰,骆德汉. 自动化与仪器仪表. 2019(01)
[6]基于Modbus协议的农田气象信息监测站设计[J]. 赵小强,陈玉兵,高强,权恒,韩亚洲. 电子技术应用. 2018(12)
[7]LoRa无线网络MAC层TDMA时隙分配协议研究[J]. 李民政,资文彬,王浩. 计算机工程. 2019(09)
[8]基于STM32燃气热水锅炉液位控制系统设计与实现[J]. 刘敏层,刘华. 测控技术. 2018(09)
[9]电子膨胀阀对蒸发器出口过热度的控制改进研究[J]. 黄俊锋,苏林,方奕栋,周国梁. 能源工程. 2018(03)
[10]基于超长距低功耗数据传输技术与无线通信技术的智能水表系统[J]. 姚俊杰,张新晨. 计算机测量与控制. 2018(05)
硕士论文
[1]基于LoRa技术的区域安防报警系统设计与实现[D]. 陈亚飞.河北工程大学 2018
[2]基于uC/OSⅡ的智能密集架控制系统设计[D]. 孔令杨.南昌航空大学 2018
[3]基于WIFI的中央空调远程集中控制系统研究[D]. 刘宏波.华南理工大学 2018
[4]基于TMS320F28335的发控模拟装置控制与通信模块设计研究[D]. 李夏如.杭州电子科技大学 2018
[5]基于STM32的中央空调水控制系统的研究与实现[D]. 张琦.西安建筑科技大学 2017
[6]多功能电力数据采集系统的研究与开发[D]. 杨飞飞.扬州大学 2017
[7]基于模糊PID的冷库蒸发器过热度控制的研究[D]. 田坤.上海工程技术大学 2016
[8]冷水机组能效预测及节能优化运行研究[D]. 练斯甄.华南理工大学 2014
[9]中央空调蒸气压缩式制冷机组自适应模糊控制应用研究[D]. 田虎辉.浙江大学 2014
[10]制冷系统新型控制器的开发及控制性能研究[D]. 潘锦峰.中国计量学院 2013
本文编号：3362476
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水冷螺杆式冷水机组结构图
杭州电子科技大学硕士学位论文18式中：K为过热度响应增益，τ为响应滞后时间，T为过热度响应时间常数，K、τ、T可由过热度对电子膨胀阀的阶跃响应曲线求得。本文采用制冷量为115kW的水冷单螺杆冷水机组控制系统来获取过热度对电子膨胀阀的阶跃响应曲线，PLC控制器通过EM235电流模块输出4~20mA电流信号控制电子膨胀阀驱动器EKD316从而控制总步数为2625步的ETS25电子膨胀阀，通过触摸屏调节电子膨胀阀开度，使过热度稳定在4.6℃，此时电子膨胀阀步数为1920步，将电子膨胀阀开度关小到1770，得到过热度响应曲线如图3.5所示。图3.5过热度对电子膨胀阀响应曲线由图3.5可知蒸发器过热度响应传递函数的动态参数K=-0.052℃/脉冲，T=65s，τ=30s。因此传递函数公式如式3.10所示。300.052()165seGss=+(3.10)3.2.5.2PID控制器设计在得到过热度对电子膨胀阀开度响应模型后，通过PID工具箱的tune自整定功能完成对采样周期为10s的离散PID参数的自整定，使PID控制上升时间短，超调量校由于PID工具箱的离散模型与常规PID模型略有不同，在得到自整定参数后搭建增量式PID仿真试验如图3.6所示，根据PID参数调节规律对整定后的PID参数进行微调后得Kp=25，Ki=3.7，Kd=15。图3.6增量式PID控制仿真图
杭州电子科技大学硕士学位论文18式中：K为过热度响应增益，τ为响应滞后时间，T为过热度响应时间常数，K、τ、T可由过热度对电子膨胀阀的阶跃响应曲线求得。本文采用制冷量为115kW的水冷单螺杆冷水机组控制系统来获取过热度对电子膨胀阀的阶跃响应曲线，PLC控制器通过EM235电流模块输出4~20mA电流信号控制电子膨胀阀驱动器EKD316从而控制总步数为2625步的ETS25电子膨胀阀，通过触摸屏调节电子膨胀阀开度，使过热度稳定在4.6℃，此时电子膨胀阀步数为1920步，将电子膨胀阀开度关小到1770，得到过热度响应曲线如图3.5所示。图3.5过热度对电子膨胀阀响应曲线由图3.5可知蒸发器过热度响应传递函数的动态参数K=-0.052℃/脉冲，T=65s，τ=30s。因此传递函数公式如式3.10所示。300.052()165seGss=+(3.10)3.2.5.2PID控制器设计在得到过热度对电子膨胀阀开度响应模型后，通过PID工具箱的tune自整定功能完成对采样周期为10s的离散PID参数的自整定，使PID控制上升时间短，超调量校由于PID工具箱的离散模型与常规PID模型略有不同，在得到自整定参数后搭建增量式PID仿真试验如图3.6所示，根据PID参数调节规律对整定后的PID参数进行微调后得Kp=25，Ki=3.7，Kd=15。图3.6增量式PID控制仿真图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于树莓派和Ardunio的WiFi远程控制智能家居系统设计[J]. 李泽山,郭改枝. 现代电子技术. 2019(24)
[2]太阳能-空气源热泵空调系统物联网监控管理平台设计[J]. 张小东,李慧. 自动化仪表. 2019(08)
[3]基于物联网的电动车智能充电系统[J]. 俞铭津,江莺,张梦琦,俞旭,段峥,许越. 测控技术. 2019(05)
[4]基于GPRS的土壤风蚀实时监测系统研制与测试[J]. 刘海洋,陈智,侯占峰,佟鑫,宗哲英,宣传忠. 农业工程学报. 2019(05)
[5]LoRa通信在智能用电系统中的应用[J]. 荆永震,朱楚楚,蔡高琰,骆德汉. 自动化与仪器仪表. 2019(01)
[6]基于Modbus协议的农田气象信息监测站设计[J]. 赵小强,陈玉兵,高强,权恒,韩亚洲. 电子技术应用. 2018(12)
[7]LoRa无线网络MAC层TDMA时隙分配协议研究[J]. 李民政,资文彬,王浩. 计算机工程. 2019(09)
[8]基于STM32燃气热水锅炉液位控制系统设计与实现[J]. 刘敏层,刘华. 测控技术. 2018(09)
[9]电子膨胀阀对蒸发器出口过热度的控制改进研究[J]. 黄俊锋,苏林,方奕栋,周国梁. 能源工程. 2018(03)
[10]基于超长距低功耗数据传输技术与无线通信技术的智能水表系统[J]. 姚俊杰,张新晨. 计算机测量与控制. 2018(05)
硕士论文
[1]基于LoRa技术的区域安防报警系统设计与实现[D]. 陈亚飞.河北工程大学 2018
[2]基于uC/OSⅡ的智能密集架控制系统设计[D]. 孔令杨.南昌航空大学 2018
[3]基于WIFI的中央空调远程集中控制系统研究[D]. 刘宏波.华南理工大学 2018
[4]基于TMS320F28335的发控模拟装置控制与通信模块设计研究[D]. 李夏如.杭州电子科技大学 2018
[5]基于STM32的中央空调水控制系统的研究与实现[D]. 张琦.西安建筑科技大学 2017
[6]多功能电力数据采集系统的研究与开发[D]. 杨飞飞.扬州大学 2017
[7]基于模糊PID的冷库蒸发器过热度控制的研究[D]. 田坤.上海工程技术大学 2016
[8]冷水机组能效预测及节能优化运行研究[D]. 练斯甄.华南理工大学 2014
[9]中央空调蒸气压缩式制冷机组自适应模糊控制应用研究[D]. 田虎辉.浙江大学 2014
[10]制冷系统新型控制器的开发及控制性能研究[D]. 潘锦峰.中国计量学院 2013
本文编号：3362476
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