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          臺達PLC實現(xiàn)太陽能自動供水恒溫系統(tǒng)控制

          作者: 時間:2017-10-14 來源:網絡 收藏

            1 引言

            本系統(tǒng)應用廣泛,適用于需要熱水供應的場合,比如辦公大樓,賓館洗浴等,尤其適合資源比較豐富的地區(qū)??刂葡到y(tǒng)采用DVP40ES2 PLC、DVP04PT-E2、DVP04AD-E2,人機界面 HMI B07S515。本系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定,自動化程度高,尤其是恒溫出水的設計節(jié)約了大量水資源,集熱循環(huán)的設計使得熱水高效循環(huán)進入水箱,輔助熱源的加入很好的解決了資源不足天氣情況下的熱水供應。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201710/366233.htm

            2 系統(tǒng)構成

            系列人機界面,臺達ES2系列CPU、臺達PT-E2系列溫度控制模塊,臺達AD-E2系列模擬量轉數(shù)字量模塊、太陽能集熱器、電熱絲(或空氣源熱泵等其它輔助熱源)、保溫水箱、洗浴控制泵、集熱循環(huán)泵、電磁閥、溫度傳感器、液位傳感器、功率變送器等,如圖1所示。

            3 系統(tǒng)工作原理及循環(huán)過程

            (1)自動上水

            水箱內裝液位傳感器p,水箱內水低于一定值時(20%),自動補水閥上電,水箱自動補水,水位達到設定值時(90%),自動補水閥斷電,自動補水停止。

            (2)集熱循環(huán)

            當集熱器出水口水溫(出水口安裝溫度傳感器)高于水箱內水溫,達到PLC設定啟動溫差(6-10攝氏度)時,集熱循環(huán)泵啟動;集熱水箱中的低溫水進入到真空管集熱器組中,集熱器中的相對高溫水循環(huán)到集熱水箱中,使水箱中的水溫升高。當溫差值降低到系統(tǒng)設定停止溫差時(1-3攝氏度),循環(huán)泵停止,集熱循環(huán)停止。如此反復進行,逐漸將熱量傳遞到水箱,使水箱中的水溫度逐漸提升,直到達到洗浴要求的溫度。

            (3)管路恒溫出水

            恒溫回水管路循環(huán)主要是針對室內的洗浴熱水管道而言,為了保證洗浴時一開噴頭閥門即有熱水,同時減少無效冷水的浪費,必須安裝熱水回水管路,采取管路循環(huán)措施。管路循環(huán)采用定溫循環(huán)方式,在室內熱水回水管路中適當位置安裝溫度檢測傳感器和循環(huán)泵,設置一個溫度范圍來控制泵的運行。當管道內水溫低于設定值時,啟動洗浴管道循環(huán)泵,將管路中的低溫熱水打入保溫水箱,當水溫達到設定值時,管道循環(huán)泵停止運行。

            (4)恒溫控制

            當水箱內水溫低于一定值時,集熱器不能達到洗浴熱水的溫度要氣,此時開啟水箱內電加熱或其它輔助熱源(空氣源熱泵),以實現(xiàn)任何天氣條件下都能保證有熱水供應的要氣。

            (5)冬季防凍循環(huán)

            室外管道(保溫水箱和集熱器之間)在寒冷的冬天可能被凍,因此必須有防凍循環(huán)功能;當集熱器溫度(檢測傳感器測溫)低于一定值(2-5攝氏度)時,啟動集熱循環(huán)泵,將保溫水箱中的熱水打進集熱器,防止管路結凍。

            4 電氣控制系統(tǒng)設計

            系統(tǒng)上位機選用HMI b7s515型號觸摸屏以實現(xiàn)系統(tǒng)運行的可視化監(jiān)測與控制,下位機選用臺達系列PLC,主機CPU選用DVP40ES2,溫度模塊選用04PT-E2,AD模塊選用04AD-E2。擴展模塊還可加入功率變送器,監(jiān)測電磁閥,循環(huán)泵以及輔助熱源的功率,如圖2所示。

            (1)溫度傳感器所測得溫度相關信號經PT模塊轉化為數(shù)字量后傳回PLC的CPU,PLC的狀態(tài)反應到觸摸屏上,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控,如圖3所示。

            圖3 溫度傳感器PT100與DVP04PT模塊的外部接線圖

            (2)水箱液位傳感器測得電信號后,經液位變送器將電信號轉化為4-20mA的標準電流信號后,經AD模塊轉換為數(shù)字量信號傳回PLC,PLC根據(jù)設定值做出判斷,控制水箱電磁閥的開啟與斷開,如圖4所示。

            圖4 液位變送器與04AD-E2模塊的外部接線圖

            另外,各溫度傳感器的測量溫度直接代表各個組成部分的溫度,以此來控制系統(tǒng)的運行,因此,溫度傳感器的安裝位置極其重要。溫度傳感器安裝處的水溫必須能代表所測部分的平均溫度。

            5 電氣控制系統(tǒng)軟件開發(fā)

            (1)WPL Soft開發(fā)PLC控制程序

            WPL Soft為臺達電子可編程控制器DVP系列在Windows存在系統(tǒng)環(huán)境下所使用的程序編程軟件,臺達PLC采用可以編制程序的存儲器,用來在其內部執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程。

            系統(tǒng)控制的關鍵是溫度、液位的比較,通過PLC的比較指令可方便的實現(xiàn)。

            各擴展模塊讀取參數(shù)的頻率、精度是本控制系統(tǒng)的關鍵,臺達PLC提供的溫度控制模塊、AD轉換模塊可以輕松的實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化精確控制。

            (2)觸摸屏人機界面(HMI)程序

            觸摸屏替代鼠標及鍵盤部分功能,安裝在顯示屏前端的輸入設備,是人與控制系統(tǒng)之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口,包括遠距離的信息傳遞與控制,是控制系統(tǒng)的重要組成部分。在PLC控制程序中加入開關量,與HMI的寄存器相關聯(lián),實現(xiàn)HMI與PLC的關聯(lián),如圖5所示。

            圖5 PLC程序控制集熱循環(huán)泵的啟動與停止

            6 結論

            本應用通過臺達PLC及其觸摸屏實現(xiàn)了對熱水系統(tǒng)的自動化控制及其監(jiān)測,輔助熱源的加入解決了單一太陽能受天氣狀況影響大的缺點(若輔助熱源選用空氣源熱泵,則系統(tǒng)較之電加熱具有顯著的耗電量低、安全、舒適、綠色環(huán)保、低碳的優(yōu)點)。

            控制系統(tǒng)上,加入了溫度、液位、功率等多個參數(shù),反映到觸摸屏上實現(xiàn)了運行系統(tǒng)的重要參數(shù)可視化監(jiān)控。使用戶對水箱內水溫度,洗浴熱水溫度、水箱內水量,系統(tǒng)耗電量等多項參數(shù)有明確的掌握。實際系統(tǒng)運行穩(wěn)定,維護保養(yǎng)方便,可推廣性極強,尤其適合賓館洗浴、辦公大樓等場合的熱水供應。此外,還可根據(jù)冬季室內取暖的要求,自動控制適宜溫度的熱水進入暖氣管道,實現(xiàn)洗浴、采暖兼容的熱水控制系統(tǒng),如附表所示。



          關鍵詞: 臺達 太陽能 plc

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