基于PLC的楼宇能耗监控系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

1.研究背景

随着社会经济的发展以及人民生活水平的不断提高,我国人均用电量急剧增长。同时，能源紧缺的问题也越来越严重。在建筑场所，例如居住楼宇，办公楼宇，大型商场，医院等等，其能耗在社会能耗中占据很大比重且呈现上升趋势。2020年，全社会用电量75110亿千瓦时，同比增长3.1%。由于建筑中任何设备几乎都需要电能源，所以电能源的消耗也正成为智能建筑研究的重点方面。但就目前来看，我国仍然缺乏对建筑楼宇能耗监测的有效管理决策和具体措施，并且智能建筑也已经成为智慧城市中不可或缺的部分。相比以往的建筑，它具有更多的电气控制设备，也消耗了更多的能源。因此对智能建筑中的能耗数据进行精细化的采集和分析，将有利于对未来智慧城市的建设和管理。

2.研究目的

2. 研究内容和预期目标

1.研究内容

本设计的主要研究内容包括modbus通讯设计，能耗数据采集程序设计，hmi界面设计，云平台数据监控和分析等。

本系统主要由云平台数据中心，hmi人机界面，多台智能监控仪表，以及支持rs485、rs232、以太网接口的plc系统组成。本设计基于信捷xd系列的plc控制器来设计能耗监控系统，借助信捷平台提供的xdppro编程软件实现能耗监控系统硬件组态和程序设计。利用信捷touchwin人机界面设计数据监控画面和分析汇总表，趋势图，实时记录采集数据，对采集数据进行分析处理，报警记录等。借助信捷云智造，将plc采集的数据通过以太网模块实时传输到云平台的数据中心，绘制相应的监视界面系统，对数据进行可视化分析，可以更加方便用户实时监控建筑能耗。

3. 研究的方法与步骤

仔细研读任务书所需的全部要求，收集调查并整理好设计中需要使用到的文献资料。比较国内外不同厂家型号的plc性能、参数等指标，选取性价比最合适的plc产品作为系统的核心数据处理单元。本监控系统采用信捷xd系列plc，具有可靠性高，编程容易，组态灵活，安装方便，性价比高等特点。该类小型plc非常适合用于工业及建筑数据处理需求。通过查阅资料，比较不同工业通讯协议的优缺点后，本设计将采用modbus rtu通讯协议，采用轮询方式。利用rs485接口将plc和智能仪表相接。在rs485通讯网络中，plc作为主站设备时，通过modbus指令可与使用modbus rtu协议的智能仪表进行通讯和数据交换。借助信捷平台提供的xdppro编程软件和编程资料，可以快速使用modbus通讯标准块进行编程实现稳定通讯，再利用梯形图编程数据采集模块，实现指令下达以及数据采集。利用信捷云平台提供的组态软件可以设计hmi界面，构建数据中心，实现对数据的统计，分析，绘制相应的趋势图表。并将plc的数据实时传输至信捷云智造平台的数据库中进行监控和数据处理，合理充分利用各类现有文献资料，尽可能寻找到能优化的部分，对系统存在的问题进行改进和升级，更加符合任务书所需的要求。同时，对不明白的部分要及时请教老师进行商讨，和同学互相帮助讨论问题。其具体研究可分为以下几个步骤：

（1）通过查阅资料了解国内外基于plc的楼宇能耗监控系统的发展历程和研究现状，了解楼宇能耗及远程运营与维护的基本结构和工作原理。

（2）了解plc基本原理和系统总体结构，掌握plc硬件设计和组态软件程序设计。掌握plc系统硬件选型和系统配置方法。

4. 参考文献

[1]廖常初.s7-1200 plc编程及应用.北京:机械工业出版社，2017

[2]廖常初.s7-1200/1500 plc应用技术.北京:机械工业出版社，2018

[3]楼志斌.智能楼宇能耗监控系统的设计与实现[j].计算机应用与软件,2012,29(6)

5. 计划与进度安排

（1）2022.3.1 —2022.3.5

检查毕业实习内容、实习日志、调研及查阅文献情况，撰写开题报告。

（2）2022.3.8—2022.3.19