余銀中

摘? 要：在環(huán)境污染和能源緊缺的背景下，對(duì)新型供熱制冷系統(tǒng)進(jìn)行探究與應(yīng)用就顯得十分重要。地源熱泵計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)依賴(lài)于計(jì)算機(jī)監(jiān)控地源熱泵的單一方法的現(xiàn)狀，不但能夠確保系統(tǒng)安全運(yùn)行，而且節(jié)能環(huán)保，降低了成本，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。該文通過(guò)分析傳統(tǒng)系統(tǒng)的控制方案和原理，提出了運(yùn)用觸摸屏監(jiān)控設(shè)計(jì)地源熱泵系統(tǒng)，利用觸摸屏與PLC相結(jié)合的方法，對(duì)地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：觸摸屏;地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng);PLC

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1912年瑞士物理學(xué)家提出了地源熱泵的基本概念。20世紀(jì)末的能源緊缺問(wèn)題使人們開(kāi)始關(guān)注地源熱泵。這一時(shí)期地源熱泵技術(shù)得到迅猛發(fā)展，而且在許多工程中得到普遍應(yīng)用。地源熱泵是水源熱泵中不可或缺的組成部分，其主要是利用水能與地能進(jìn)行冷和熱的互換，為水源提供大量的供冷熱源。地源熱泵機(jī)組在不同季節(jié)有不同的調(diào)節(jié)作用，冬季把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)部，為室內(nèi)供暖，夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)部，為室內(nèi)降溫，并且地源熱泵還能及時(shí)排放地下水。地源熱泵效率高，能在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移某一區(qū)域的熱量，同時(shí)又具有節(jié)能性、環(huán)保性和安全性等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。最近幾年，地源熱泵技術(shù)已經(jīng)在眾多領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。

地源熱泵的供熱制冷方法有很多種，因?yàn)镻LC具有安全可靠、功能豐富、方便使用以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)勢(shì)，所以得到廣泛應(yīng)用。該文將PLC與觸摸屏進(jìn)行結(jié)合，這樣能夠節(jié)省按鈕、轉(zhuǎn)變開(kāi)關(guān)、中間間繼電器等各種硬元件，并且利用組態(tài)軟件將系統(tǒng)的各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息集中顯示在觸摸屏上，并自動(dòng)記錄和認(rèn)真觀察。

1 地源熱泵系統(tǒng)的工藝介紹

熱源熱泵的主要特點(diǎn)是熱泵機(jī)組蒸發(fā)器能夠吸收低位能源所產(chǎn)生的熱量。地源熱泵系統(tǒng)將吸收的熱量轉(zhuǎn)化成低壓炮及蒸汽后，會(huì)先進(jìn)入到壓縮機(jī)中，再?gòu)膲嚎s機(jī)中排出。地源熱泵通過(guò)熱泵機(jī)組蒸發(fā)器吸收低位能源的熱量，使蒸汽和低壓炮在冷凝器內(nèi)完成與高危熱源的轉(zhuǎn)換，給生活熱水放熱或供熱，大幅度提高低溫地?zé)岬哪芗?jí)。

安徽省某個(gè)高職院校的地源熱泵僅供學(xué)生宿舍使用。該高職院校的學(xué)生宿舍有7棟。這些學(xué)生宿舍的建筑面積達(dá)到43 820 m2，宿舍數(shù)量710間，并且有5臺(tái)24 kW的地源熱泵熱水機(jī)組。土壤換熱器采用雙“U”型埋管方式，平均鉆井深度64 m，埋管總深度400 m。土壤換熱器地源熱泵熱水系統(tǒng)的基本原理如圖1所示。

該系統(tǒng)由地能循泵和地下?lián)Q熱系統(tǒng)2個(gè)部分組成。在這個(gè)系統(tǒng)中，被測(cè)量為系統(tǒng)熱源側(cè)出口水溫、機(jī)組熱源測(cè)流量、室外溫度、機(jī)組輸入功能、系統(tǒng)用戶側(cè)出口水溫以及機(jī)組輸入功率等;被控量為電磁閥開(kāi)關(guān)等。該系統(tǒng)通過(guò)土壤源換熱器獲得低溫度的熱源，提升了能源的有效利用率。

1.1 數(shù)據(jù)收集

在這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中，設(shè)置底層設(shè)備的目的在于收集數(shù)據(jù)信息及認(rèn)真執(zhí)行監(jiān)控中心下發(fā)的上位機(jī)控制命令，底層設(shè)備主要由2個(gè)部分組成：第一，三相電能表。其重點(diǎn)負(fù)責(zé)搜集系統(tǒng)耗電率及輸入功率等信息。第二，EDA9017模擬量輸入輸出模塊。其負(fù)責(zé)搜集pt100熱電阻溫度變送器發(fā)送出的電信號(hào)。

1.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和空間

一般來(lái)說(shuō)，監(jiān)控中心服務(wù)器是對(duì)工業(yè)計(jì)算機(jī)的合理利用。其重點(diǎn)是負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)采集器獲取的數(shù)據(jù)信息，象溫度、電參量等。并且能夠在WEB網(wǎng)頁(yè)上及時(shí)發(fā)布計(jì)算出的供熱能系數(shù)，同時(shí)也可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)程控制整個(gè)地源熱泵系統(tǒng)。

服務(wù)器軟件選用力控組態(tài)軟件的主要原因在于其開(kāi)發(fā)環(huán)境是相對(duì)靈活的，能夠提供功能強(qiáng)大的工具箱和各種畫(huà)面模板，能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地模擬真實(shí)的工作現(xiàn)場(chǎng)，在地源熱泵系統(tǒng)中，其工作任務(wù)是對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，了解和掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)程控制?？傮w框架如圖2所示。

軟件編程人員利用不同類(lèi)型的組態(tài)軟件，在靈活的腳本編譯系統(tǒng)中完成所有代碼的編制，根據(jù)力控組態(tài)軟件提供的圖形組件及圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建一個(gè)完善的人機(jī)界面。

在Web頁(yè)發(fā)布后，用戶可以將服務(wù)器用戶名、校驗(yàn)碼等信息，及時(shí)輸入到異地IE瀏覽器中，以此來(lái)查詢遠(yuǎn)程瀏覽機(jī)組的運(yùn)行動(dòng)態(tài)畫(huà)面。

2 觸摸屏監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

Viieo設(shè)計(jì)是觸摸屏監(jiān)控界面軟件全新的改進(jìn)方案，是一個(gè)功能齊全的人機(jī)界面設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可以通過(guò)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，來(lái)提升系統(tǒng)的運(yùn)行水平和工作效率。

溫度壓力檢測(cè)組態(tài)界面的左側(cè)有12個(gè)溫度傳感器，用于檢測(cè)所處地區(qū)的溫度，右側(cè)重點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)分水器兩邊產(chǎn)生的壓力進(jìn)實(shí)時(shí)檢測(cè)。而上位機(jī)是通過(guò)接收數(shù)據(jù)信息來(lái)保護(hù)系統(tǒng)，具體體現(xiàn)在2個(gè)方面：一是溫度超限保護(hù)，二是差壓超限保護(hù)。此外，在溫度壓力檢測(cè)組態(tài)中操作人員必須對(duì)每個(gè)輸入設(shè)備的操作屬性進(jìn)行設(shè)置，并將設(shè)置好的對(duì)象及時(shí)儲(chǔ)存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3 通信調(diào)試

3.1 智能儀表的測(cè)試

對(duì)于配電儀表而言，需要結(jié)合所選的數(shù)據(jù)型號(hào)對(duì)其進(jìn)行有效調(diào)試。數(shù)據(jù)型主要包括2個(gè)方面：一方面是Modbus協(xié)議，另一方面是模擬量。模擬量調(diào)試可以合理的設(shè)置PLC所對(duì)應(yīng)的模擬量接收模式，利用VLadder軟件編輯梯形圖程序，并對(duì)PLC“RUN”模式進(jìn)行設(shè)置，利用此軟件對(duì)其自身線圈的性能信息做出全面分析。數(shù)字量調(diào)試?yán)肰Ladder軟件，可以針對(duì)節(jié)點(diǎn)采取強(qiáng)制賦值1/10，認(rèn)真觀察指示燈，若指示燈正常工作，能夠及時(shí)將其啟動(dòng)，說(shuō)明通信設(shè)施是安全可靠的。

3.2 觸摸屏與PLC調(diào)試、通信

在ViieoDeSigner中設(shè)置準(zhǔn)確的驅(qū)動(dòng)程序，使通信設(shè)備符合相關(guān)要求，同時(shí)在觸摸屏中下載用戶所需的應(yīng)用程序，這樣就可以實(shí)現(xiàn)觸摸屏與PLC以太網(wǎng)通信。不需要編制復(fù)雜的通信程序，只需對(duì)各個(gè)設(shè)備的IP和網(wǎng)關(guān)進(jìn)行設(shè)置即可。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和科技的日益進(jìn)步，以往的空調(diào)制冷設(shè)備及鍋爐供熱方式難以滿足當(dāng)今社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的實(shí)際需求。然而應(yīng)用地源熱泵技術(shù)，可以很大程度地改善以往的制冷供熱系統(tǒng)中能量不足的問(wèn)題。因此，積極研究和應(yīng)用地源熱泵技術(shù)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]薛增驍，趙莉莉.天津市地源熱泵遙測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].海河水利，2017（2）：67-70.

[2]商家偉，蘇華.基于MCGS的地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].建筑節(jié)能，2016，44（11）：84-86，96.

[3]黃越洋，張貴宇，石元博，等.基于觸摸屏的地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2016，38（9）：24-26.

[4]張蓉蓉，劉旭.PROFIBUS與WinCC在地源熱泵群監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2014，37（12）：107-109，112.

[5]馬亞強(qiáng).基于WebAccess及PAC的地源熱泵示范建筑遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京工商大學(xué)，2010.

[6]張曉力，廉小親，于重重，等.基于WebAccess的地源熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)控技術(shù)，2009，28（6）：51-53，57.