gprs的空调冷却塔远程监控系统设计(附件)【字数：20154】
摘 要摘 要作为建筑能耗中的大头，空调系统的节能不可忽视，而冷却塔节能是空调节能很重要的一部分。在建筑智能化程度越来越高的现代，传统的现场控制已不能满足现代建筑需求。本论文从实现冷却塔自动控制和节能的需求出发，完成了冷却塔远程监控设计。完成工作如下；通过查阅资料以及咨询厂方技术人员，对控制系统进行方案制定，结合工程具体需求，本设计拟采用PLC、GPRS模块与组态软件配合的控制系统，实现对冷却塔的远程变频控制。本控制系统由上位机和下位机组成，上下位机通讯通过GPRS模块进行无线通讯来实现。结合具体的控制要求，进行了流程图编写以及软件的编写。PLC采用Multiprog进行编写，将不同功能封装在不同的功能块中，上下位机联动控制实现自动/手动两种模式下对水、空气的温湿参数监测以及风机变频控制。GPRS采用COMWAY WG-8010模块，通过对模块进行通讯协议、透传协议等配置，实现基于GPRS的远程通讯。上位机通过建立虚拟串口，实现GPRS通讯与MCGS的连接。动画组态实现手自动转换、手动调频、故障报警、运行状态监控功能。上位机采用MCGS进行组态，实现人机交互、以及对冷却塔运行状态的监视。通过系统软硬件联合调试，对手自动转换、手自动变频控制、远程通讯等功能进行了验证，均可正常实现，调试结果显示系统实现了对冷却塔的远程自动控制，满足设计需求。关键词冷却塔；变频；PLC；GPRS；自动控制；MCGS；远程控制
目 录
第一章．绪论 1
1.1选题背景及研究意义 1
1.2国内外发展现状 2
1.2.1远程监控概况 2
1.2.2空调节能技术发展概况 3
1.2.3 冷却塔节能技术 3
1.3应用前景 4
第二章．系统设计 5
2.1 系统需求分析 5
2.2 系统建设要求 6
2.3 系统功能性需求分析 6
2.4 系统非功能性需求分析 7
2.5 系统实施方案 7
第三章．相关技术介绍及选型 9
3.1相关技术介绍 9
3.1.1组态软件介绍及选择 9
3.1.2PLC简介 9
3.1.3 GPRS通讯技术简 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
介 10
3.2硬件选型 10
3.2.1 PLC选型 11
3.2.2 GPRS选型 13
3.2.3 传感器选型 15
3.2.4其他选型 17
3.2.4硬件清单 18
第四章．MCGS设计 19
4.1软件总体设计 19
4.1.1 软件设计的原则 19
4.1.2 参数变量 20
4.2 用户窗口编写 21
4.2.1 封面窗口编写 21
4.2.2 主用户窗口编写 22
4.3 设备窗口设置 27
第五章．PLC程序编写 29
5.1 开发软件介绍 29
5.2 程序建立及设置 29
5.3 PLC内部变量地址清单 31
5.4主要程序编写 33
5.4.1 数据采集 33
5.4.2 数据处理 33
5.4.3 数据通讯 35
5.5 主要功能编写 36
5.5.1 系统的启动与停止功能 37
5.5.2 自动变频模块 37
5.5.3 手动变频模块 40
5.5.4故障报警模块 41
5.5.5 转速命令下达模块 42
5.5.6故障停机功能 43
第六章．系统测试 45
6.1 测试方法和工具 45
6.1.1测试环境和设备 45
6.1.2 测试流程 45
6.2 功能表 46
6.3 上下位机程序前期设置 47
6.4 GPRS通讯设计 50
6.5模拟调试 54
6.5.1自动变频模式下系统调试 54
6.5.2 手动变频模式下模拟调试 56
6.5.3 故障报警及保护模拟调试 56
6.5.4 调试结果 57
总结 58
参考文献 60
致谢 59
第一章．绪论
1.1选题背景及研究意义
随着全球经济的高速发展，如今的能源形势亦是日趋严峻。尤其是伴随着我国经济的高速发展，能源消耗量也是逐年上升，我国建筑能耗的总量也不可避免的逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10%，上升到27.45%，逐渐接近三成。而在国际上的发达国家，他们的的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。建设部科技司的研究表明，今后随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。建筑耗能占到如此大的比重，已经成为我国经济发展的软肋[1]。人们通过在各类环境中安装空调，来提高建筑生活环境的舒适性以及提高工作的效率，而中央空调的能耗经常占建筑能耗的50%以上[2]。对于空调用户而言，冷却塔的功耗在整个空调系统的能耗中也占有一定的比例，而且由于其使用频率高，累计能耗是十分可观的[3]。冷却塔是空调系统重要耗能设备，冷却塔的节能研究越来越被人们所重视。研究表明，风机和水泵同时变频比无变频时节电53.9%，水泵变频比无变频时节电46.7%，风机变频比无变频时节电10.4%[4]。所以对冷却塔进行变频自动控制是非常有现实意义的。
在空调系统设计过程中，冷却塔的选型一般是按照天气最热时的工况进行的。因为气候、季节、昼夜温差以及室内热负荷的变化，导致冷却塔的实际出水温度远远低于设计温度。冷却塔出水温度是由冷却塔风机的风量大小来进行控制的，而冷却塔风机的风量大小是由电机的转速决定[5]。如果能通过对电机转速进行控制来实现对冷却塔风量的控制，则可以达到显著的节能效果。
而且随着技术的发展以及人们生活水平的提高，传统的控制方法已远不能适应这个互联网时代。如今物联网（IOT）技术兴起，人们通过任何一台智能终端就能控制自己生活环境中的IOT设备，甚至是远在千里之外的设备，消除了人与被控设备之间的物理距离。所以设计一套针对冷却塔的远程自动控制系统对于节能降耗以及提高生活品质和控制水平都非常有必要。
1.2国内外发展现状
1.2.1远程监控概况
远程监控是本地计算机通过网络系统，对远端进行监视和控制，完成对分散控制网络的状态监控及设备的诊断维护等功能。我们通常把能够实现远程监控的通信媒体、计算机软件、硬件系统称为远程监控系统[6]。自动控制系统兴起于上世纪90年代。随着科技的发展，如今监控技术也越来越受人们的关注与重视。早期监控系统是通过数量众多的大型仪表来对各机械设备进行检测，并通过操作盘来进行集中控制。后来随着计算机技术的发展，人们以计算机为主体，通过监测装置、执行装置、与被控对象组成计算机监控系统来对现代企业生产管理过程中的生产环节、工艺数据、环境参数、工作状态等进行检测。不过在早期的监控系统中，测控领域所使用的通信技术都自成体系，互不兼容，随着生产力的发展，设备越来越分散，独立监测系统不能满足生产的需求，分布式系统应运而生。不过这种系统只能运用在局域网中，在地域限制尚有一定的限制。
目 录
第一章．绪论 1
1.1选题背景及研究意义 1
1.2国内外发展现状 2
1.2.1远程监控概况 2
1.2.2空调节能技术发展概况 3
1.2.3 冷却塔节能技术 3
1.3应用前景 4
第二章．系统设计 5
2.1 系统需求分析 5
2.2 系统建设要求 6
2.3 系统功能性需求分析 6
2.4 系统非功能性需求分析 7
2.5 系统实施方案 7
第三章．相关技术介绍及选型 9
3.1相关技术介绍 9
3.1.1组态软件介绍及选择 9
3.1.2PLC简介 9
3.1.3 GPRS通讯技术简 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
介 10
3.2硬件选型 10
3.2.1 PLC选型 11
3.2.2 GPRS选型 13
3.2.3 传感器选型 15
3.2.4其他选型 17
3.2.4硬件清单 18
第四章．MCGS设计 19
4.1软件总体设计 19
4.1.1 软件设计的原则 19
4.1.2 参数变量 20
4.2 用户窗口编写 21
4.2.1 封面窗口编写 21
4.2.2 主用户窗口编写 22
4.3 设备窗口设置 27
第五章．PLC程序编写 29
5.1 开发软件介绍 29
5.2 程序建立及设置 29
5.3 PLC内部变量地址清单 31
5.4主要程序编写 33
5.4.1 数据采集 33
5.4.2 数据处理 33
5.4.3 数据通讯 35
5.5 主要功能编写 36
5.5.1 系统的启动与停止功能 37
5.5.2 自动变频模块 37
5.5.3 手动变频模块 40
5.5.4故障报警模块 41
5.5.5 转速命令下达模块 42
5.5.6故障停机功能 43
第六章．系统测试 45
6.1 测试方法和工具 45
6.1.1测试环境和设备 45
6.1.2 测试流程 45
6.2 功能表 46
6.3 上下位机程序前期设置 47
6.4 GPRS通讯设计 50
6.5模拟调试 54
6.5.1自动变频模式下系统调试 54
6.5.2 手动变频模式下模拟调试 56
6.5.3 故障报警及保护模拟调试 56
6.5.4 调试结果 57
总结 58
参考文献 60
致谢 59
第一章．绪论
1.1选题背景及研究意义
随着全球经济的高速发展，如今的能源形势亦是日趋严峻。尤其是伴随着我国经济的高速发展，能源消耗量也是逐年上升，我国建筑能耗的总量也不可避免的逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10%，上升到27.45%，逐渐接近三成。而在国际上的发达国家，他们的的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。建设部科技司的研究表明，今后随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。建筑耗能占到如此大的比重，已经成为我国经济发展的软肋[1]。人们通过在各类环境中安装空调，来提高建筑生活环境的舒适性以及提高工作的效率，而中央空调的能耗经常占建筑能耗的50%以上[2]。对于空调用户而言，冷却塔的功耗在整个空调系统的能耗中也占有一定的比例，而且由于其使用频率高，累计能耗是十分可观的[3]。冷却塔是空调系统重要耗能设备，冷却塔的节能研究越来越被人们所重视。研究表明，风机和水泵同时变频比无变频时节电53.9%，水泵变频比无变频时节电46.7%，风机变频比无变频时节电10.4%[4]。所以对冷却塔进行变频自动控制是非常有现实意义的。
在空调系统设计过程中，冷却塔的选型一般是按照天气最热时的工况进行的。因为气候、季节、昼夜温差以及室内热负荷的变化，导致冷却塔的实际出水温度远远低于设计温度。冷却塔出水温度是由冷却塔风机的风量大小来进行控制的，而冷却塔风机的风量大小是由电机的转速决定[5]。如果能通过对电机转速进行控制来实现对冷却塔风量的控制，则可以达到显著的节能效果。
而且随着技术的发展以及人们生活水平的提高，传统的控制方法已远不能适应这个互联网时代。如今物联网（IOT）技术兴起，人们通过任何一台智能终端就能控制自己生活环境中的IOT设备，甚至是远在千里之外的设备，消除了人与被控设备之间的物理距离。所以设计一套针对冷却塔的远程自动控制系统对于节能降耗以及提高生活品质和控制水平都非常有必要。
1.2国内外发展现状
1.2.1远程监控概况
远程监控是本地计算机通过网络系统，对远端进行监视和控制，完成对分散控制网络的状态监控及设备的诊断维护等功能。我们通常把能够实现远程监控的通信媒体、计算机软件、硬件系统称为远程监控系统[6]。自动控制系统兴起于上世纪90年代。随着科技的发展，如今监控技术也越来越受人们的关注与重视。早期监控系统是通过数量众多的大型仪表来对各机械设备进行检测，并通过操作盘来进行集中控制。后来随着计算机技术的发展，人们以计算机为主体，通过监测装置、执行装置、与被控对象组成计算机监控系统来对现代企业生产管理过程中的生产环节、工艺数据、环境参数、工作状态等进行检测。不过在早期的监控系统中，测控领域所使用的通信技术都自成体系，互不兼容，随着生产力的发展，设备越来越分散，独立监测系统不能满足生产的需求，分布式系统应运而生。不过这种系统只能运用在局域网中，在地域限制尚有一定的限制。
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