基于PLC的太阳能供水系统设计

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：针对医院等人员密集场所热水供应能耗高的问题，提出一种基于PLC的太阳能供水系统。采用高性能的西门子S7-200 Smart控制器和触摸屏为主控元件，设计了系统框架、硬件电路和软件系统。所设计太阳能供水系统具有较好的可靠性、实用性和经济性的特点，为太阳能热水器的控制提供了思路。
　　关键词：太阳能;供水系统;S7-200 smart
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.144
　　0 引言
　　 随着各国经济的高速发展和能源的高度消耗，清洁能源的有效利用是解决各国可持续发展的战略的途径之一。目前常见的清洁能源包括太阳能、风能、地热能、潮汐等，其中太阳能是目前应用较为广泛与普遍的清洁能源，尤其是近年来实用型单晶硅电池和选择性太阳吸收涂层的研制成功[1]，更进一步推动了太阳能的商业应用。在医院、高校及酒店等人员集中的场合，热水的集中供应和降低能耗是需要解决的主要问题之一[2-3]。因此，太阳能热水供应系统的应用对降低医院、高校等场所的能源消耗和促进社会持续发展具有重要意义。
　　1 系统工作原理
　　 热水供应系统是由电控系统控制太阳能集热阵列追逐太阳以便不断收集太阳能热量，由循环控制系统的水泵将加热后的热水存储到热水箱，并把冷水加压输送到集热阵列进行加热，往复循环，另外需要提供操作界面对加热温度、用水量等参数进行设置与显示。因此，系统由控制系统、水循环系统、人机交互系统、加热系统以及辅助装置等组成，其系统框图如图1所示。
　　2 系统结构
　　 热水供应系统采用西门子s7-200 Smart系列PLC，该PLC集成度高、功能强大，能满足多数工业需求。根据系统需求，PLC采集需要采集的传感器包含温度传感器、液位传感器、光电传感器等，控制的电机包括热水泵电机、冷水泵电机及补水泵电机以及追踪系统电机，通信模块提供与显示屏之间的信息交互，采用RS232通信协议，I/O主要解决按钮、继电器等开关量信号的读取，通过互感器获得电机的电流大小以实现过载保护，硬件系统框图如图2所示。
　　3 PLC程序与人机交互界面
　　3.1 PLC程序设计
　　 采用模块化设计思路，按照功能将程序分为主程序、太阳能自动追踪程序、循环水控制程序、状态参数监控程序、电机故障诊断程序以及人机交互程序。主程序采用循环扫描的方式对各个状态参数进行扫描并根据要求调用相应子程序，各个子程序完成相应功能的实现，如循环水控制包括先读取温度传感器和液位传感器数据，根据温度打开相应的电机，实现冷热水的循环控制。
　　3.2 人机交互界面设计
　　 系统集成了触摸式显示屏，采用组态软件设计了良好人机交互界面，系统框图如图3所示。选择界面是系统主界面，供用户进行功能选择和数据综合管理、追踪系统主要设置太阳能热水器对太阳光的追踪;设定界面完成温度、液位及报警信息设置;报警界面完成参数超限时报警，提示操作人员及时处理;通信界面设定PLC和顯示屏的通信参数;实时界面显示冷热水温度、水箱液位等信息;控制界面主要完成水的循环控制，包括冷水、热水及补水箱的控制。
　　4 结语
　　 本文设计了一种适用于医院等人员较为集中的热水供应系统，采用PLC实现太阳能自动追踪、冷热循环水的控制及故障报警等，并利用组态软件设计了良好和形象的人机交互界面，提高系统可靠性和实用性，为解决高校、医院等人员密集场所热水供应提供了方法和思路，对推广新能源和节能减排具有重要意义。
　　参考文献：
　　[1]耿立明，刘漫洲，刘雨刚等.基于PLC的太阳能热水器的自控制系统[J].电气传动，2006，48（11）：54-56.
　　[2]袁佳丽.某医院太阳能热水改造工程方案分析[J].四川水泥，2018（12）：109.
　　[3]黄继军.可编程逻辑控制器在热水工程中的应用[J].建材与装饰，2018（37）：294-295.
　　作者简介：白雪（1985-），男，山西吕梁人，本科，工程师，从事电气设备管理方面工作。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15323160.htm