触摸屏PLC一体机在太阳能热水控制系统中的应用.pdf

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1、第3期机电技术65触摸屏PLC一体机在太阳能热水控制系统中的应用彭亚楠张武谢映陈学永(福建农林大学，福建福州350002)摘要：在化石燃料日益匮乏、环保呼声越来越高的情况下，太阳能热水器得到了越来越广泛的应用。集合了PLC和触摸屏功能的触摸屏PLC一体机不但能对太阳能热水系统进行更有效的控制，还能通过触摸屏进行数据实时显示和参数输入，进一步提高系统的灵活性和适应性；在满足用户正常用水的基础上，进一步提高能量的使用效率，降低系统运行成本。关键词：触摸屏PLC一体机；太阳能；热水工程；PID中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1672—4801(2015)03—065—03随着传统

2、能源成本的不断上升及人们环保意下太阳能或空气源热泵不能正常工作而无法提供识的加强，太阳能热水系统越来越多地被应用于热水的情况。居民住宅、酒店、科技园区、医院、学校、旅游风景2系统构成区、工业厂区等众多领域。据统计，热水是建筑物2．1系统物理结构框架除供暖、空调和照明之后的第4大能耗【l1，约占建筑使用能耗的1／4以上口l。本系统共分为加热模块、控制模拟、采集模而我国当前大多数的太阳能热水工程应用的块、辅助模块4部分。加热模块由集热器、空气源控制系统多以单片机为核心的通用控制器为主，热泵和电加热棒3个供热源组成；控制模块为一由于其操作复杂、维护困难、扩展性能与联网性能控制柜，内有顾美EX2

3、N一70H系列的触摸屏PLC较差，使得太阳能热水工程在应用、发展方面受到一体机、24V开关电源、交流接触器、中间继电器了很大的限制p。不仅如此，当前大部分的太阳能等电器元件；采集模块包括温度传感器和液位传热水系统还受天气、时间等因素的影响非常较感器；辅助模块则为电磁阀、增压泵、保温水箱大。例如，在热水消耗较大的宾馆，太阳能热水器等。系统的总体结构框架如图1所示。就普遍存在着受季节和天气等因素的影响，提供的热量不够，不能够实现全年正常使用H】。所以，开发应用节能、运行稳定、操作方便的太阳能热水系统具有重大的现实意义。1本设计太阳能热水控制系统解决方案作为工业自动化领域的三大支柱之一的PLC

4、具备着性能稳定可靠、硬件装配接线及软件编程调试便捷高效】的优点，本设计太阳能热水控制系图1系统总体结构框架图统使用其作为系统载体，并采用触摸屏来进一步2．2控制系统框架的提高人机交流的便利性及系统的灵活性。经对功能及成本的综合分析，选择顾美EX2N一70H系本系统由传感器采集相关的温度、液位数据，列的触摸屏PLC一体机来进行系统控制。在一体机内转化为温度值和液位值。经过系统控为了克服传统的太阳能热水器不能全天候、制程序计算后，由Y输出口直接控制中间继电器全年提供热水的情况，本设计太阳能热水控制系的吸合，并进一步控制交流接触器和用电器的通统采用空气源热泵作为主要辅助热源、电加热作电与否，从

5、而达到控制用电设备的启停的目的。为次要辅助热源，可尽量避免在低光强、低温天气控制系统框架如图2所示。作者简介：彭亚楠(1990一)，男，硕士研究生，研究方向：数字制造技术。通讯作者：陈学永(1970一)，男，副教授，研究方向：机电自动化系统研究。机电技术2015年6月水点数量的不确定，经常会导致管网水压不稳定，温藿H触LC一体中间继电器H交溅触器从而使得用水点的出水压力在用水高峰和低谷的上压力过低或过高，对设备造成了很大的影响。据用电设备统计：在供水行业中泵的能源消耗占据企业能源图2控制系统框架消耗的80％～90％t~1。并且，会产生“水锤效应”导2．3控制系统流程致异响甚至是管道、阀门

6、等设备的损坏。因此，本本系统通过用户在触摸屏输人参数从而确定系统采用PID控制方法以控制恒压出水。进水阀、出水阀、集热泵、空气源热泵、电加热等用PID控制器就是根据系统误差，利用比例、积电设备的开启与否，进而实现各项功能。考虑各分、微分计算出控制量进行控制的。其中：P为比热源的耗电程度，在大体遵循优先使用集热器、其例控制，在调节器倍数不变的情况下，输入偏差次使用空气源热泵、最后使用电加热的基础上并大、输出变化也大，输入偏差小、相应的输出变化附加辅助热源的开启条件，以保证在满足用户用也小，但条件是必须为有差系统；I为积分控制，积水的基础上最大限度的减少电能损耗、降低运行分调节作用在最后达到

7、稳定时偏差是等于零的，成本。主要控制系统流程图如图3所示。这是它的一个主要优点，但是与比例调节规律相比，积分调节过程缓慢、波动较大、不易稳定，因此积分调节规律一般不单独使用；D为微分控制，微分作用的输出大小与偏差变化的速度成正比，常用来提高系统的调节质量。PID原理图如图4所示。N否满足空热阀开启集热阀开源辅助开启．／1l罘勰71条件图4PII)控制原理图NY其中输入e(t)与输出U(t)的关系表达式N如下：空泵气源开启．一_1开启