基于电源线载波的防火排烟阀智能执行器研究

发布时间：2017-05-08 15:06

  本文关键词：基于电源线载波的防火排烟阀智能执行器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：防火排烟阀作为防排烟系统的主要执行器,其性能影响着整个系统的功能。根据实际工作需要,执行器不仅能够可靠地动作,而且能够远程控制,大部分防火排烟阀动作是靠电磁铁部件驱动的。因此,对电磁铁结构进行优化设计以及远程控制方式的研究,对于实现执行器远距离可靠控制具有重要意义,为此本文作了如下两方面研究：本文以螺管式电磁铁作为研究对象,通过磁路分析与有限元仿真相结合的方法对电磁铁结构进行优化。首先运用电磁学基本理论、磁路分割法以及经验公式对螺管式电磁铁磁路进行分析,通过理论计算探究材料、结构对于磁路的影响,寻找磁路优化的方向；接着结合磁路分析的结果,在电磁场有限元仿真软件Ansoft Maxwell中建立螺管式电磁铁三维模型,验证优化方向是否正确,确定最佳设计参数,同时对磁路分析法无法确定的因素进行分析,得到几种能够提高电磁力的优化方案；最终通过样品测试验证优化方案是否可行。本文通过上述优化设计方法,并经实验验证,最终得到了两种能够有效提高电磁力的设计方案。这种理论计算与仿真分析相结合的优化方法兼顾了快速性与准确性,大大提高优化效率,可以被同类电磁铁优化设计所借鉴。本文以排烟阀为研究对象,设计了一套基于24V直流电源线载波通信的远程监控系统,减少布线的成本,实现了电能与信号传输的融合。通过总线型的网络架构,实现灵活组网。基于主从多机应答式的通信协议,每次通信只操作一个执行器,减少电网的负载及干扰,提高了通信的成功率。本文对载波系统的软件和硬件均进行了相应设计确保通信的成功率。在硬件上,通过共模电感阻隔电源芯片的高频干扰。在软件上,采用奇偶校验以及校验和方式实现传输差错控制,采用等待超时以及计数重发实现对传输丢失和传输误码故障的处理。该系统经过实验测试,运行情况良好,证明了电力线载波技术在防排烟工程应用的可能性。
【关键词】：排烟阀 电磁铁 磁路分析 有限元仿真 电源线载波 多机通信
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU892
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 研究背景11-13
• 1.1.1 防排烟系统概述11-12
• 1.1.2 防排烟执行器概述12-13
• 1.2 电磁铁优化设计概述13-15
• 1.2.1 电磁铁设计发展概况13-14
• 1.2.2 电磁铁优化研究现状14-15
• 1.3 执行器远程控制技术发展概述15-19
• 1.3.1 执行器控制方式发展现状15-16
• 1.3.2 多机通信技术发展概况16-19
• 1.4 本论文研究目标与研究内容19-22
• 1.4.1 课题研究目标19
• 1.4.2 研究内容19-20
• 1.4.3 研究意义20-22
• 第二章 智能执行器总体方案研究22-27
• 2.1 智能执行器电磁铁工作需求及规划22-23
• 2.1.1 电磁铁优化需求与总体方案22-23
• 2.1.2 电磁铁优化实现方案23
• 2.2 智能执行器远程控制需求及规划23-27
• 2.2.1 执行器远程控制系统需求与总体方案23-25
• 2.2.2 执行器远程控制系统功能及实现方案25
• 2.2.3 执行器远程控制系统通信25-27
• 第三章 智能执行器电磁铁优化研究27-50
• 3.1 电磁铁磁路计算27-37
• 3.1.1 电磁铁等效磁路建模27-29
• 3.1.2 电磁铁磁路磁阻计算29-34
• 3.1.3 不同结构磁路参数求解34-37
• 3.2 电磁铁有限元建模及参数设置37-42
• 3.2.1 Ansoft Maxwell有限元软件简介37-38
• 3.2.2 电磁铁三维建模38-40
• 3.2.3 仿真参数设置40-42
• 3.3 基于Maxwell有限元仿真计算42-50
• 3.3.1 有限元模型验证42-43
• 3.3.2 同材料下电磁力特性研究43-46
• 3.3.3 不同结构下电磁力特性研究46-49
• 3.3.4 仿真总结49-50
• 第四章 嵌入式智能执行器硬件实现50-58
• 4.1 系统通信方式选择50-51
• 4.2 嵌入式硬件体系研究51-52
• 4.3 系统硬件平台架构52-54
• 4.3.1 下位机硬件平台架构52-53
• 4.3.2 阀控模块硬件平台架构53-54
• 4.4 系统硬件电路实现54-58
• 4.4.1 下位机电路实现54-56
• 4.4.2 阀控模块电路实现56-58
• 第五章 嵌入式智能执行器软件实现58-72
• 5.1 软件总体方案研究58-61
• 5.1.1 通信协议总体架构58-60
• 5.1.2 软件功能定义60-61
• 5.2 通信协议设计61-64
• 5.2.1 上下位机通信字节定义63
• 5.2.2 主从多机通信字节定义63-64
• 5.3 软件功能实现64-72
• 5.3.1 上位机界面设计64-67
• 5.3.2 串口通信配置67
• 5.3.3 下位机软件实现67-70
• 5.3.4 阀控模块软件实现70-72
• 第六章 电磁铁优化结构及载波系统测试72-79
• 6.1 电磁铁优化结构测试72-74
• 6.2 电源线载波系统测试74-79
• 6.2.1 载波系统基本通信测试75-76
• 6.2.2 系统整体软件功能测试76-79
• 第七章 总结与展望79-81
• 参考文献81-83

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