摘  要：節約能源、保護環境，開發利用清潔
、環保的可再生能源，優化能源結構、發展低碳經濟是我國實現可持續發展的重要途徑。太陽能以其儲量豐富、安全可靠、清潔無汙染等優勢
，成為世界各國應對能源危機、環境惡化，實現可持續發展的重要選擇之一。利用台達PLC對dui太tai陽yang能neng熱re水shui係xi統tong進jin行xing控kong製zhi，可ke實shi現xian係xi統tong自zi動dong化hua，提ti高gao係xi統tong運yun行xing穩wen定ding性xing

，降jiang低di運yun行xing成cheng本ben。此ci係xi統tong實shi用yong性xing強qiang，安an裝zhuang運yun行xing成cheng本ben低di，具ju有you很hen強qiang的de推tui廣guang性xing。

      1引言

　　本係統應用廣泛，適用於需要熱水供應的場合

，比如辦公大樓，賓館洗浴等，尤其適合太陽能資源比較豐富的地區。控製係統采用台達DVP40ES2 PLC、DVP04PT-E2
、DVP04AD-E2，台達人機界麵 HMI B07S515。benxitonggongzuoxingnengwending，zidonghuachengdugao，youqishihengwenchushuideshejijieyueledaliangshuiziyuan，jirexunhuandeshejishidetaiyangnengreshuigaoxiaoxunhuanjinrushuixiang
，fuzhureyuandejiaruhenhaodejiejueletaiyangnengziyuanbuzutianqiqingkuangxiadereshuigongying。

　　2係統構成

　　台達係列人機界麵，台達ES2係列CPU、台達PT-E2係列溫度控製模塊
，台達AD-E2係列模擬量轉數字量模塊
、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
、洗浴控製泵
、集熱循環泵、電磁閥
、溫度傳感器、液位傳感器
、功率變送器等，如圖1所示。

　　圖1 係統框架圖

　　3係統工作原理及循環過程

　　(1)自動上水

　　水箱內裝液位傳感器p，水箱內水低於一定值時(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

　　當集熱器出水口水溫(出水口安裝溫度傳感器)高於水箱內水溫
，達到PLC設定啟動溫差(6-10攝氏度)時，集熱循環泵啟動
；集(ji)熱(re)水(shui)箱(xiang)中(zhong)的(de)低(di)溫(wen)水(shui)進(jin)入(ru)到(dao)真(zhen)空(kong)管(guan)集(ji)熱(re)器(qi)組(zu)中(zhong)
，集(ji)熱(re)器(qi)中(zhong)的(de)相(xiang)對(dui)高(gao)溫(wen)水(shui)循(xun)環(huan)到(dao)集(ji)熱(re)水(shui)箱(xiang)中(zhong)，使(shi)水(shui)箱(xiang)中(zhong)的(de)水(shui)溫(wen)升(sheng)高(gao)。當(dang)溫(wen)差(cha)值(zhi)降(jiang)低(di)到(dao)係(xi)統(tong)設(she)定(ding)停(ting)止(zhi)溫(wen)差(cha)時(shi)(1-3攝氏度)，循環泵停止，集熱循環停止。如此反複進行，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

　　hengwenhuishuiguanluxunhuanzhuyaoshizhenduishineidexiyureshuiguandaoeryan，weilebaozhengxiyushiyikaipentoufamenjiyoureshui，tongshijianshaowuxiaolengshuidelangfei，bixuanzhuangreshuihuishuiguanlu
，caiquguanluxunhuancuoshi。guanluxunhuancaiyongdingwenxunhuanfangshi
，zaishineireshuihuishuiguanluzhongshidangweizhianzhuangwendujiancechuanganqihexunhuanbeng，shezhiyigewendufanweilaikongzhibengdeyunxing。dangguandaoneishuiwendiyushedingzhishi，qidongxiyuguandaoxunhuanbeng，jiangguanluzhongdediwenreshuidarubaowenshuixiang，dangshuiwendadaoshedingzhishi，guandaoxunhuanbengtingzhiyunxing。

　　(4)恒溫控製

　　當水箱內水溫低於一定值時，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

　　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功能
；當集熱器溫度(檢測傳感器測溫)低於一定值(2-5攝氏度)時，啟動集熱循環泵，將保溫水箱中的熱水打進集熱器，防止管路結凍。

　　4電氣控製係統設計

　　係統上位機選用HMI b7s515型號觸摸屏以實現係統運行的可視化監測與控製，下位機選用台達係列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，監測電磁閥
，循環泵以及輔助熱源的功率
，如圖2所示。

　　圖2 係統硬件框架示意圖

　　(1)溫度傳感器所測得溫度相關信號經PT模塊轉化為數字量後傳回PLC的CPU，PLC的狀態反應到觸摸屏上，實現數據的實時監控，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後
，經液位變送器將電信號轉化為4-20mA的標準電流信號後

，經AD模塊轉換為數字量信號傳回PLC，PLC根據設定值做出判斷
，控製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(ling)外(wai)，各(ge)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)測(ce)量(liang)溫(wen)度(du)直(zhi)接(jie)代(dai)表(biao)各(ge)個(ge)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)的(de)溫(wen)度(du)
，以(yi)此(ci)來(lai)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)，因(yin)此(ci)
，溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)安(an)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)極(ji)其(qi)重(zhong)要(yao)。溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)安(an)裝(zhuang)處(chu)的(de)水(shui)溫(wen)必(bi)須(xu)能(neng)代(dai)表(biao)所(suo)測(ce)部(bu)分(fen)的(de)平(ping)均(jun)溫(wen)度(du)。

　　5電氣控製係統軟件開發

　　(1)WPL Soft開發PLC控製程序

　　WPL Soft為台達電子可編程控製器DVP係列在Windows存在係統環境下所使用的程序編程軟件
，台達PLC采用可以編製程序的存儲器，用來在其內部執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，並能通過數字式或模擬式的輸入和輸出
，控製各種類型的機械或生產過程。

　　係統控製的關鍵是溫度
、液位的比較
，通過PLC的比較指令可方便的實現。 

　　各擴展模塊讀取參數的頻率、精度是本控製係統的關鍵
，台達PLC提供的溫度控製模塊、AD轉換模塊可以輕鬆的實現係統的自動化精確控製。

　　(2)觸摸屏人機界麵(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
，是人與控製係統之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口
，包括遠距離的信息傳遞與控製，是控製係統的重要組成部分。在PLC控製程序中加入開關量，與HMI的寄存器相關聯
，實現HMI與PLC的關聯，如圖5所示。

　　圖5 PLC程序控製集熱循環泵的啟動與停止

　　6結論  

　　本應用通過台達PLC及其觸摸屏實現了對熱水係統的自動化控製及其監測
，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，則係統較之電加熱具有顯著的耗電量低、安全、舒適
、綠色環保

、低碳的優點)。

　　控製係統上
，加入了溫度、液位、功率等多個參數
，反映到觸摸屏上實現了運行係統的重要參數可視化監控。使用戶對水箱內水溫度，洗浴熱水溫度
、水箱內水量，係統耗電量等多項參數有明確的掌握。實際係統運行穩定，維護保養方便,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
，還可根據冬季室內取暖的要求，自動控製適宜溫度的熱水進入暖氣管道，實現洗浴、采暖兼容的熱水控製係統，如附表所示。

附表 本係統與普通太陽能熱水係統對照表

　　作者簡介

　　孔令奇（1990-）男 碩士研究生，現就讀於山東科技大學，主要研究方向為機械、電氣自動化。

　　參考文獻

　　[1]丁鴻昌.基於多參數空氣源熱泵輔助太陽能熱水機組的控製係統[J].可再生能源，2013(08).

　　[2]袁家普.太陽能熱水係統手冊[M].北京：化學工業出版社
，2009.