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基于RS485通信的智能暖通空调控制系统的设计

作　者: 董治刚
导　师: 王加俊
学　校: 苏州大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: RS485通信暖通空调系统压缩机监控智能化 USB接口
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高,暖通空调(HVAC)系统的广泛应用使能量消耗将进一步增大,这势必会进一步激化本来就日趋紧张的能源供需矛盾。因此,社会的可持续化发展对暖通空调系统的节能、智能方面的要求将进一步提高,要求系统设备始终在智能控制的基础上,自动调整系统保持在高能效比的工况下运行,从而实现节电降耗和智能的双重功效。本文设计了基于RS485通信协议和压缩机工况监控的智能中央空调控制系统。系统中运用了艾默生公司研发的,为暖通空调系统量身订做的通信协议平台,通过各子系统,包括温控器系统、室内机系统及室外机系统之间的相互通信,对动态负荷进行跟随,实现高效节能。突破了传统空调系统的运行方式,具有跟随性、趋势预测和动态调整等特性,实现系统跟随末端负荷需求而同步变化,在确保系统舒适性的同时又实现最大节能。同时系统具有过压、过流、接地、短路、过载、超温、瞬间断电及主器件自保护等功能,对整个系统能实行整体监控,使整个系统运行在最优状态,从而实现了系统的高节能、高度智能化的目标。该系统采用高分辨率的TFT彩屏液晶显示作为系统的人机界面,界面亲切简单,操作、管理得心应手。同时它可以提供给用户更丰富的信息,这些信息便于用户随时查询系统的工作状态,也可根据自己的生活习惯和喜好来编辑运行时间表,系统将按照用户的编程来控制运行。另外,系统也为工程维护人员提供精确的系统故障诊断信息,显示相应的故障代码,协助工程人员准确及时地排除故障,减少系统维护时间并提高维护质量。另外,该系统还提供了USB接口,方便系统的软件配置和软件升级。通过测试,本文设计的智能控制系统满足所有的功能技术要求,且通过了静电抗扰度(ESD)、脉冲群抗扰度(EFT)及电磁兼容(EMC)等标准性能测试,并得到了认证。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-14
  1.1 引言  10
  1.2 智能暖通空调的现状  10-12
  1.3 智能暖通空调的发展方向  12-13
  1.4 论文架构  13-14
第二章智能暖通空调控制系统总体架构介绍  14-18
  2.1 系统总体框图介绍  14
  2.2 系统各个模块的功能定义  14-18
    2.2.1 温控器模块的功能定义  14-15
    2.2.2 室外机控制系统的功能定义  15-16
    2.2.3 室内机控制系统的功能定义  16-18
第三章温控器控制器电路设计  18-30
  3.1 温控器供电电源的原理及实现  18-23
    3.1.1 原理图设计  18
    3.1.2 元器件的选择  18-21
    3.1.3 电路的仿真  21-23
    3.1.4 实际电源性能测试  23
  3.2 TFT 彩色点阵LCD 显示  23
  3.3 温度检测电路  23-26
  3.4 湿度检测电路  26-28
  3.5 触摸按键检测电路  28-29
  3.6 USB 接口电路  29-30
第四章室外控制器电路设计  30-42
  4.1 室外机控制器供电电源的原理及实现  30-34
    4.1.1 MC33063 工作原理  30-32
    4.1.2 开关电源工作原理  32-33
    4.1.3 元器件选择  33-34
  4.2 温度检测电路  34-35
  4.3 室外风机  35
  4.4 四通阀  35-36
  4.5 二段阀  36
  4.6 压缩机控制  36-42
    4.6.1 占空比D 的优化  38
    4.6.2 驱动频率F 的优化  38-39
    4.6.3 吸合时间Tpull-in 的优化  39
    4.6.4 基极电阻R1 的优化  39-40
    4.6.5 基极电容C1 的优化  40
    4.6.6 保持时PWM 信号的优化  40-42
第五章室内控制板电路设计  42-47
  5.1 室内机控制器供电电源的原理及实现  42-44
  5.2 温度检测  44
  5.3 室内风机  44-45
  5.4 辅助加热  45-47
第六章系统RS485 通信模块电路设计  47-58
  6.1 系统通信方式  47
  6.2 RS485 硬件功能模块介绍  47-49
    6.2.1 终端电阻R5 的选择  48
    6.2.2 A/B 线上拉和下拉电阻R3，R4 的选择  48
    6.2.3 ESD 及高压防护设计  48-49
  6.3 通信方式  49-50
    6.3.1 同步方式  49
    6.3.2 异步方式  49-50
  6.4 传输时序  50-51
    6.4.1 总线预启动保持时间  50
    6.4.2 总线挂起保持时间  50
    6.4.3 包间隔时间  50
    6.4.4 包间发送延迟（发送规则）  50-51
    6.4.5 包间接收延迟（接收规则）  51
  6.5 Climate Talk 协议的工作过程  51-58
    6.5.1 ““争夺”成为主机过程  51
    6.5.2 主机初始化网络系统过程  51-52
    6.5.3 主机查询各设备信息并配置设备过程  52
    6.5.4 通信过程  52
    6.5.5 信息的发送与接收示例  52-58
第七章系统测试报告  58-62
  7.1 静电抗扰度测试（ESD）  58-59
  7.2 脉冲群抗扰度测试（EFT）  59-60
  7.3 电磁兼容测试（EMC）  60-62
第八章全文总结与展望  62-64
  8.1 系统性能总结  62
  8.2 技术前景展望  62-64
参考文献  64-66
攻读学位期间发表的论文  66-67
致谢  67-68

基于RS485通信的智能暖通空调控制系统的设计

内容摘要

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