集中供热区域公共建筑节能控制系统的设计【字数：10355】
冬季供暖是中国中部及北部地区值得重视的问题，因为天气寒冷，如何有效供暖显得尤为重要。对于供热要求较高的大型公共建筑，如学校、写字楼等，建筑物内无人进行生产生活时供热和24小时不间断供热，这些供热方式造成能源浪费的同时也会引发环境问题。 针对上述问题，得到分时段供热方案以及根据外部空气温度改变室内温度使其内部恒温的控制方法。以写字楼为例深入研究，对造成大型公共建筑供热浪费的原因进行分析，得到写字楼用热规律，根据规律提出工作时间段采用最适温度供热和非工作时间段采用防冻温度供热，从而达到节能的目的。 本设计以写字楼为例，采用S7-200PLC实现供热节能控制系统的程序设计，水管中的水温控制采用PID算法来实现，电动阀的开合由传感器传输的温度和压力信号控制，通过PLC程序来驱动整个系统，控制水量，达到恒温控制的目的。同时本次设计选用了组态王作为上位机，能够直观地模拟与显示出整个系统的运行情况。
目录
第1章 绪论 1
1.1供热研究的背景和意义 1
1.2国内外供热节能发展和现状 2
1.3本文的研究方法内容和和结构 2
1.4论文章节框架 3
第2章 公共建筑供暖系统的设计方案 5
2.1供暖系统介绍 5
2.2公共建筑控制系统设计步骤 6
2.3 本设计供热节能控制系统的要求分析 7
2.4本课题供热节能控制系统的设计思路 8
2.5本课题供热节能控制系统的设计方案 8
2.6 本章小结 9
第3章 公共建筑供暖节能控制系统的硬件设计 10
3.1控制系统设计 10
3.2硬件介绍 15
3.2.1 S7200PLC简介 15
3.2.2温度传感器 15
3.2.3压力传感器 16
3.2.4供热调节阀 16
3.3通信系统设计 18
3.4电气原理图 18
第4章 公共建筑供暖节能控软件设计 20
4.1 STEP7软件介绍 20
4.2 PID闭环控制 22
4.3组态王软件介绍 23
4.3.1组 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
态王软件意义与介绍 23
4.3.2监控界面的设计 24
4.3.3数据库 26
4.4部分PLC程序 27
第5章 程序的调试和分析 30
5.1硬件功能调试 30
5.2软件功能调试 30
第6章 归纳总结与展望 31
第7章 参考文献 32
致谢 33
第1章 绪论
1.1供热研究的背景和意义
供暖系统与城市居民的日常生活密切相关。传统的加热方式是加热煤炭或燃烧木炭。这种加热方法会对环境造成巨大的污染，并对自然资源造成破坏。因此，中国有必要采取有效的节能措施，以减少加热过程中产生的烟雾和酸雨。城市集中供热系统可有效降低供暖成本，提高供热效率，有效保护中国自然环境。虽然中国的供暖系统与前一代相比取得了很大的进步，并且加热过程对环境的负面影响越来越小，但目前城市中央供暖系统的节能模式仍存在一些问题。在中国，要求中国有关部门应采取有效措施，促进中国取暖和节能事业的绿色健康发展。如图11所示，中国2018年供热能源提供方式，其中煤电与气电占了极大的比重，这样势必会影响城市的空气质量并造成较多的空气污染。
/
图11 2018年中国供热能源提供方式
如图12为中国城市2018年的空气质量分布地图，颜色越深越代表空气质量差，由图中可知，空气质量较为严重的主要分布在中国的中部与北部地区，这些地区有冬季统一供暖的情况，故其需要大量的煤电来进行冬季供热，所以如何有效供热，减少热量浪费和空气污染是人们今后生活所要解决的重要课题。
/
图12 中国2018年全国城市空气质量分布地
针对上述研究背景以及中国公共建筑供热的实际情况，设计出针对公共建筑楼宇热计量和热控制的节能控制系统具有重大的意义。
1.2国内外供热节能发展和现状
集中供热在国外已有较长的发展历程与时间，在查阅了网上的资料后，选取了几个较为典型的国家地区的供热节能方式。例如，德国，丹麦的分时分户热量计算，能有效减少热量的损失，使当地供热公司不必长时间供热从而造成浪费；俄罗斯则使用发电厂冷凝用的冷凝水来进行供暖，由政府统一修建管道输送至每一位住户，循环使用，同时满足了发电与供暖的需求；法国与芬兰则使用了热量控制计与供热安全阀来实现非生产生活时段停止供热，同时住户也有手动的安全阀来实现非正常时期的供热，这样有效地避免了热量的损失，同时也十分人性化。
现如今，国内外都在积极地进行供热的节能控制设计，国内目前仍处于研究的初级阶段，国内有学者提出在大型写字楼上班时进行不间断地供暖，下班后适当减少温度，晚间11点后进行彻底地断开供暖系统，在次日7点再进行供暖。目前，国内外学者对公共建筑节能的研究成果仍旧较少，公共建筑间歇供热以及热计量在工程上实现也较少，中国的公共建筑节能控制系统研究水平还较低，需要不断研究、发展、应用到实际中。
1.3本文的研究方法内容和和结构
本次设计采用PLC编程进行系统控制，划分为信息采集模块、控制处理模块及监控显示模块三部分。
（1）信息采集：设定一个人体舒服的温度范围，当温度传感器检测到室内温度不在此范围内，便启动供热开关自动进行调节。
（2）控制处理：
1）自动控制：总加热时间分为：工作模式，周末模式，假日模式。每种模式的每一天可以分成几个时间段，每个时间段的起点可以根据实际情况改变。通过LCD控制面板或监控中心的PC软件设置，全年都可以进行无人操作。
/ 周末模式：定期校正阀门开度，以便在周末没有人使用时，将建筑物的工作温度与室外温度保持一致。无需在周末模式下重复该设置。现场控制器具有自动仪表功能，可确定周末模式何时运行。
/ 假日模式：假期是不确定的，因此需要通过现场LCD操作面板或监控中心的PC软件根据具体日期进行调整。
目录
第1章 绪论 1
1.1供热研究的背景和意义 1
1.2国内外供热节能发展和现状 2
1.3本文的研究方法内容和和结构 2
1.4论文章节框架 3
第2章 公共建筑供暖系统的设计方案 5
2.1供暖系统介绍 5
2.2公共建筑控制系统设计步骤 6
2.3 本设计供热节能控制系统的要求分析 7
2.4本课题供热节能控制系统的设计思路 8
2.5本课题供热节能控制系统的设计方案 8
2.6 本章小结 9
第3章 公共建筑供暖节能控制系统的硬件设计 10
3.1控制系统设计 10
3.2硬件介绍 15
3.2.1 S7200PLC简介 15
3.2.2温度传感器 15
3.2.3压力传感器 16
3.2.4供热调节阀 16
3.3通信系统设计 18
3.4电气原理图 18
第4章 公共建筑供暖节能控软件设计 20
4.1 STEP7软件介绍 20
4.2 PID闭环控制 22
4.3组态王软件介绍 23
4.3.1组 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
态王软件意义与介绍 23
4.3.2监控界面的设计 24
4.3.3数据库 26
4.4部分PLC程序 27
第5章 程序的调试和分析 30
5.1硬件功能调试 30
5.2软件功能调试 30
第6章 归纳总结与展望 31
第7章 参考文献 32
致谢 33
第1章 绪论
1.1供热研究的背景和意义
供暖系统与城市居民的日常生活密切相关。传统的加热方式是加热煤炭或燃烧木炭。这种加热方法会对环境造成巨大的污染，并对自然资源造成破坏。因此，中国有必要采取有效的节能措施，以减少加热过程中产生的烟雾和酸雨。城市集中供热系统可有效降低供暖成本，提高供热效率，有效保护中国自然环境。虽然中国的供暖系统与前一代相比取得了很大的进步，并且加热过程对环境的负面影响越来越小，但目前城市中央供暖系统的节能模式仍存在一些问题。在中国，要求中国有关部门应采取有效措施，促进中国取暖和节能事业的绿色健康发展。如图11所示，中国2018年供热能源提供方式，其中煤电与气电占了极大的比重，这样势必会影响城市的空气质量并造成较多的空气污染。
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图11 2018年中国供热能源提供方式
如图12为中国城市2018年的空气质量分布地图，颜色越深越代表空气质量差，由图中可知，空气质量较为严重的主要分布在中国的中部与北部地区，这些地区有冬季统一供暖的情况，故其需要大量的煤电来进行冬季供热，所以如何有效供热，减少热量浪费和空气污染是人们今后生活所要解决的重要课题。
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图12 中国2018年全国城市空气质量分布地
针对上述研究背景以及中国公共建筑供热的实际情况，设计出针对公共建筑楼宇热计量和热控制的节能控制系统具有重大的意义。
1.2国内外供热节能发展和现状
集中供热在国外已有较长的发展历程与时间，在查阅了网上的资料后，选取了几个较为典型的国家地区的供热节能方式。例如，德国，丹麦的分时分户热量计算，能有效减少热量的损失，使当地供热公司不必长时间供热从而造成浪费；俄罗斯则使用发电厂冷凝用的冷凝水来进行供暖，由政府统一修建管道输送至每一位住户，循环使用，同时满足了发电与供暖的需求；法国与芬兰则使用了热量控制计与供热安全阀来实现非生产生活时段停止供热，同时住户也有手动的安全阀来实现非正常时期的供热，这样有效地避免了热量的损失，同时也十分人性化。
现如今，国内外都在积极地进行供热的节能控制设计，国内目前仍处于研究的初级阶段，国内有学者提出在大型写字楼上班时进行不间断地供暖，下班后适当减少温度，晚间11点后进行彻底地断开供暖系统，在次日7点再进行供暖。目前，国内外学者对公共建筑节能的研究成果仍旧较少，公共建筑间歇供热以及热计量在工程上实现也较少，中国的公共建筑节能控制系统研究水平还较低，需要不断研究、发展、应用到实际中。
1.3本文的研究方法内容和和结构
本次设计采用PLC编程进行系统控制，划分为信息采集模块、控制处理模块及监控显示模块三部分。
（1）信息采集：设定一个人体舒服的温度范围，当温度传感器检测到室内温度不在此范围内，便启动供热开关自动进行调节。
（2）控制处理：
1）自动控制：总加热时间分为：工作模式，周末模式，假日模式。每种模式的每一天可以分成几个时间段，每个时间段的起点可以根据实际情况改变。通过LCD控制面板或监控中心的PC软件设置，全年都可以进行无人操作。
/ 周末模式：定期校正阀门开度，以便在周末没有人使用时，将建筑物的工作温度与室外温度保持一致。无需在周末模式下重复该设置。现场控制器具有自动仪表功能，可确定周末模式何时运行。
/ 假日模式：假期是不确定的，因此需要通过现场LCD操作面板或监控中心的PC软件根据具体日期进行调整。
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