工业电气节能技术论文提纲

论文题目：基于GSM的中央空调群控节能系统

摘要：随着经济的发展和工业的繁荣,中央空调在各个领域发挥着重要的作用。常规中央空调为工业现场管理模式,以分散控制为主,已经无法适应人们对居住、办公等环境舒适度日益增高的需求。有一部分厂家能够集中控制其中央空调,然而一般采用有线通信方式控制,这种方式布线要求高、维护难度大。随着工业“4.0”和智能制造化的提出,管理人员希望在时间上实现同步管理和在空间上能够分开控制对应的中央空调机组,最终实现降低管理成本和空调能耗,空调系统的网络化智能化控制已成为趋势。老式中央空调是手动操作开关,其耗能设备主要是各类风机和水泵,无论季节和用户负荷怎样变化,各类电机都长期运行在工频状态下,多台主机不能根据实际负荷量自动调节启停,导致电能浪费严重并产生噪声污染,组网管理整套中央空调系统十分必要。因此,基于Global System for Mobile Communication（GSM）的中央空调的智能群控节能系统的研发对降低建筑能耗,实现远程集中监控,响应国家节能减排号召具有十分重要的意义。本文以中国人民银行某支行老式中央空调智能化节能改造为工程案例,设计了一套集网络管理和节能一体的中央空调群控系统,将变频变压技术嵌入到控制系统中,通过GSM无线通信,管理人员可以集中监控中央空调运行时电压,电流和功率等参数,同时将采集到的数据在上位机液晶屏上实时显示。由中央空调智能群控系统控制要求,设计出控制系统的硬件方案,该系统硬件部分主要由Centarl Processing Unit（CPU226）、TC35GSM模块和6AV6 648-0BC11-3AX0触摸屏,外部扩展模块EM223、EM221和EM231,交流接触器和C65D断路器,中间继电器,变频器,DN100电动开关法兰蝶阀等电气元件组成,全部装配到一个电气控制柜中。控制系统的软件设计以梯形图作为编程语言,采用模块化的设计方法,GSM编程采用C语言,与Programmable Logic Controller（PLC）编程结合使用。主要包括主程序框图、初始化子程序、主站通讯图、冷却泵两用一备子程序、冷冻泵两用一备子程序、冷却风机子程序、智能电动阀子程序、时间设置子程序、时间写入子程序、报警时间子程序等。论文对Proportion Integration Differentiation（PID）变频调节、GSM组网传输和系统改造后的节能效果进行了详细的说明。利用温度传感器采集管道中实时温度,PID调节自动调整水泵转速和设计一键式触摸按钮和良好的人机交互界面。改造后可在不影响原有系统的基础上稳定运行,实现适当调节室内温度和解决噪音污染等问题,在搭建的GSM网络监控平台上,手机或者电脑终端双向传输操控整套系统和监视系统运行状态。系统具有远程遥控功能以及良好的人机交互界面,温度控制精度达到0.1℃的误差范围。系统运行表明能够实现智能控制并具有良好的节能效益,改造前与改造后相比,日节电率达到37.01%,年节电费用为17587.2元。

关键词：中央空调;节能;GSM;监控管理;PLC

学科专业：计算机应用技术

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 基于GSM的中央空调群控节能系统研究的目的意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文的研究内容和组织结构

1.3.1 研究内容

1.3.2 组织结构

1.4 本章小结

2 中央空调群控节能系统的方案确定

2.1 基于GSM中央空调群控节能系统要求

2.1.1 基于GSM中央空调群控节能系统的工作原理

2.1.2 中央空调群控工作过程对控制系统的要求

2.2 控制系统整体方案的设计

2.2.1 系统控制方案的确定

2.2.2 控制系统硬件设计方案

2.2.3 控制系统设计软件方案

2.3 本章小结

3 控制系统的硬件电路设计

3.1 西门子CPU226技术参数

3.1.1 PLC CPU226特点

3.1.2 CPU226控制系统设计

3.2 西门子触摸屏

3.3 控制柜按键设计

3.4 变频器接口电路

3.4.1 变频器的概述

3.4.2 变频器对三相异步电动机的控制方法

3.4.3 变频器的节能原理和相关计算

3.4.4 变频器接口电路的设计

3.5 智能电动阀电路

3.6 温度传感器电路设计

3.6.1 热电阻的选择

3.6.2 温度传感器电路的设计

3.7 GSM控制电路设计

3.7.1 GSM概述

3.7.2 电路图设计

3.8 报警和散热风扇电路

3.9 调试接口电路

3.10 控制系统电源电路的设计

3.10.1 变频器电源设计

3.10.2 变频器与PLC连接设计

3.10.3 控制芯片电源电路的设计

3.11 GSM与PC通信电路

3.12 控制系统的辅助器件

3.13 本章小结

4 控制系统的软件设计

4.1 主程序设计

4.2 初始化子程序

4.2.1 PID参数初始化

4.2.2 频率限定初始化

4.2.3 定时器初始化

4.2.4 中断寄存器初始化

4.3 Modbus主站通信模块

4.4 冷冻泵变频器控制模块

4.5 冷却泵变频器控制模块

4.6 冷却风机控制模块

4.7 电动阀与主机控制模块

4.8 GSM模块程序设计

4.9 触摸屏系统设计

4.10 本章小结

5 控制系统的调试与试验

5.1 控制柜的设计和检查

5.1.1 控制柜的设计

5.1.2 控制柜的维修保养

5.2 控制系统测试

5.2.1 系统组网信号与分析

5.2.2 水泵频率测试结果与分析

5.2.3 中央空调温度测试结果与分析

5.2.4 中央空调电能测试的结果与分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录B 控制系统原理图