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太陽能熱水工程控制系統(tǒng)設(shè)計？

來源:本站作者:admin時間：2021-03-17

一、太陽能熱水的概述。

太陽能系統(tǒng)發(fā)展至今，控制系統(tǒng)日趨成熟，不斷朝著集成化、自動化、人性化的方向發(fā)展。太陽能系統(tǒng)的安裝質(zhì)量影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，太陽能控制系統(tǒng)設(shè)計理念的好壞，在很大程度上直接影響系統(tǒng)的運行合理性和節(jié)能效果。太陽能控制系統(tǒng)是負(fù)責(zé)對整個太陽能熱水系統(tǒng) 的監(jiān)控、運行、調(diào)節(jié)等功能，現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)可以通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的正常運行。如何使太陽能熱水系統(tǒng)達到既能充分利用太陽能產(chǎn)生的熱水，又能確保熱水供應(yīng)的可靠性，是太陽能熱水工程必須解決的問題。

太陽能系統(tǒng)控制柜主要包括單片機控制柜和PLC控制柜。前者結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛、價格低廉，而后者雖然價格較高，但可以實現(xiàn)可視化編程控制，是目前高端應(yīng)用控制器。

二、系統(tǒng)設(shè)計原則

一個優(yōu)秀的太陽能控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備滿足如下設(shè)計原則和要求。

1.最大限度地實現(xiàn) 太陽能熱水系統(tǒng)對電氣控制系統(tǒng)的要求

應(yīng)弄清楚系統(tǒng)電氣控制的要求，控制元件之間的關(guān)系，從操作和安全角度考慮應(yīng)配置的指標(biāo)和控制內(nèi)容。

2.在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，力求使控制線路簡單經(jīng)濟

(1)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)電器元件，選用相同的電器元件，減少電器元件的數(shù)量；

(2)選用經(jīng)過實踐考驗的控制元件，減少不必要的觸點，簡化電氣線路；

(3)盡量縮短連接導(dǎo)線的長度；

(4)在工作狀態(tài)，除必要的電器元件必項須通電外，其余的盡量不通電。

3.保證電氣控制線路的可靠性

包括正確連接觸點，正確連接電器的線圈，避免出現(xiàn)寄生電路等。

4.保證電氣控制線路的安全性

應(yīng)具有完善的保護環(huán)節(jié)，避免發(fā)生事故。如:短路保護、過電流保護、過載保護、漏電保護等。

5.力求操作、維護

設(shè)置電氣隔離，避兔帶電檢修；設(shè)置手動、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，以備急用；設(shè)置緊急情況下，人工停止按鈕等。

三、系統(tǒng)組成

太陽能控制系統(tǒng)包括控制柜(信號處理系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、控制輸出系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng))、控制布線、末端傳感模塊探頭(溫度探頭，傳壓力表)和端執(zhí)行機構(gòu)(水泵、電動閥門等)四部分。

1.控制柜

太陽能控制系統(tǒng)控制柜主要包括信號處理系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)，人機交互輸入系統(tǒng)和控制輸出系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)能夠接收傳感器的信號，通過內(nèi)部控制程序來進行對末端執(zhí)行機構(gòu)的控制。

控制柜主要由太陽能集熱循環(huán)控制模塊、輔助熱源加熱模塊，系統(tǒng)防凍模塊，供熱模塊、定時啟動模塊等組成。太陽熱水系統(tǒng)常用的控制元件主要有以下幾種。

(1)溫度控制儀

溫度控制儀是太陽熱水系統(tǒng)最常用的控制儀表。利用溫度控制儀可以很方便地實現(xiàn)大陽熱水系統(tǒng)的各種溫度控制，如單點定溫控制、區(qū)間溫度控制等。

(2)溫差控制儀

利用溫差控制儀可以實現(xiàn)水箱水溫和太陽集熱器水溫的溫差控制，當(dāng)太陽集熱器水溫高于水箱水溫時，溫差控制儀可自動給出通電或斷開信號:當(dāng)太陽集熱器水溫不高于水箱水溫時，溫差控制儀可自動給出斷開或通電信號。

(3)水位儀?？娠@示和控制儲熱水箱水位。

(4)定時器?？稍O(shè)定某一時間區(qū)間或若干時間區(qū)間的通電、斷電信號。

(5)模擬電路。實現(xiàn)水溫、水位、時間、壓力、流量等多種控制功能。

(6)可編程控制器(PLC)。根據(jù)太陽熱水系統(tǒng)的需要，設(shè)計控制程序，實現(xiàn)水溫、水位、時間、壓力、流量等多種控制功能和顯示、儲存、計算等功能，實現(xiàn)太陽熱水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制。

2.控制布線

控制布線主要指控制柜至末端模塊之間的信號線布線，主要采用直徑為0.5mm屏蔽線。

3.末端輸入模塊

太陽能控制系統(tǒng)主要的末端輸入模塊包括溫度壓力探頭、遠(yuǎn)傳壓力表。溫度探頭主要探測集熱器、管道、水箱的溫度，并將信號反饋給控制柜，從而實現(xiàn)控制功能中溫度和壓力信號的輸入功能溫度探頭和遠(yuǎn)傳壓力表。

四、系統(tǒng)顯示功能介紹

控制系統(tǒng)具有良好的人機對話界面，并能夠顯示以下具體參數(shù)。

1. 溫度、溫差顯示

(1)集熱器、水箱、用戶末端等溫度顯示。

能夠直接觀察系統(tǒng)運行情況，一般包括集熱器頂部溫度處顯示集熱器頂部溫度T1、集熱器底部溫度處顯示集熱器底部溫度T2、水箱溫度處顯示水箱溫度T3。

(2)顯示系統(tǒng)循環(huán)溫差設(shè)定，觀察系統(tǒng)運行是否正常。

太陽能系統(tǒng)循環(huán)重要方式是溫差循環(huán)，主要指太陽能系統(tǒng)循環(huán)泵啟動溫差和停止溫差。

2.水位顯示

顯示太陽能水箱水位，并為系統(tǒng)補水系統(tǒng)提供信號輸人點。

3.時間顯示

顯示系統(tǒng)時間、顯示定時循環(huán)時間

五、系統(tǒng)控制功能介紹

太陽能控制系統(tǒng)控制功能主要指人機互動功能，操作人員能夠在控制器上輸人各種參數(shù)，控制器根據(jù)輸入?yún)?shù)來進行系統(tǒng)控制。

太陽能控制系統(tǒng)的主要功能有溫差循環(huán)、強制循環(huán)、定溫出水、電加熱、伴熱帶、自動上水、定時加熱防凍循環(huán)、高溫保護、低水位保護、排空功能、停電保持、停電自動運行、防炸管功能、防欠款功能、遠(yuǎn)程控制等。

1.溫差循環(huán)

太陽能熱水系統(tǒng)能夠自動檢測集熱站與水箱之間的溫差，并自動進行循環(huán)。溫度傳感器將集熱器出口溫度T1、水箱溫度T2傳遞給計算機控制器。當(dāng)T一T，大于溫差循環(huán)啟動值時，控制器發(fā)出控制信號，啟動太陽能循環(huán)泵，系統(tǒng)開始循環(huán)，不斷地將集熱器產(chǎn)生的熱量置換到太陽能水箱。這是一個反復(fù)循環(huán)的過程，隨著水箱內(nèi)熱水溫度不斷提高，T與T:之間溫差越來越小，直至T1-T2小于溫差循環(huán)停止值時，計算機控制器發(fā)出控制信號，關(guān)閉太陽能循環(huán)水泵。本系統(tǒng)溫差循環(huán)啟動值默認(rèn) 為6℃，可調(diào)范圍為5~10℃，通過定時上水鍵來調(diào)節(jié);溫差循環(huán)停止默認(rèn)值為3℃，可調(diào)范圍為1~5℃，通過設(shè)置鍵來調(diào)節(jié)。