摘 要：針對醫(yī)院等人員密集場所熱水供應(yīng)能耗高的問題，提出一種基于PLC的太陽能供水系統(tǒng)。采用高性能的西門子S7-200 Smart控制器和觸摸屏為主控元件，設(shè)計了系統(tǒng)框架、硬件電路和軟件系統(tǒng)。所設(shè)計太陽能供水系統(tǒng)具有較好的可靠性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，為太陽能熱水器的控制提供了思路。

關(guān)鍵詞：太陽能;供水系統(tǒng);S7-200 smart

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.144

0 引言

隨著各國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和能源的高度消耗，清潔能源的有效利用是解決各國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略的途徑之一。目前常見的清潔能源包括太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐等，其中太陽能是目前?yīng)用較為廣泛與普遍的清潔能源，尤其是近年來實(shí)用型單晶硅電池和選擇性太陽吸收涂層的研制成功[1]，更進(jìn)一步推動了太陽能的商業(yè)應(yīng)用。在醫(yī)院、高校及酒店等人員集中的場合，熱水的集中供應(yīng)和降低能耗是需要解決的主要問題之一[2-3]。因此，太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用對降低醫(yī)院、高校等場所的能源消耗和促進(jìn)社會持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 系統(tǒng)工作原理

熱水供應(yīng)系統(tǒng)是由電控系統(tǒng)控制太陽能集熱陣列追逐太陽以便不斷收集太陽能熱量，由循環(huán)控制系統(tǒng)的水泵將加熱后的熱水存儲到熱水箱，并把冷水加壓輸送到集熱陣列進(jìn)行加熱，往復(fù)循環(huán)，另外需要提供操作界面對加熱溫度、用水量等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置與顯示。因此，系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)以及輔助裝置等組成，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

熱水供應(yīng)系統(tǒng)采用西門子s7-200 Smart系列PLC，該P(yáng)LC集成度高、功能強(qiáng)大，能滿足多數(shù)工業(yè)需求。根據(jù)系統(tǒng)需求，PLC采集需要采集的傳感器包含溫度傳感器、液位傳感器、光電傳感器等，控制的電機(jī)包括熱水泵電機(jī)、冷水泵電機(jī)及補(bǔ)水泵電機(jī)以及追蹤系統(tǒng)電機(jī)，通信模塊提供與顯示屏之間的信息交互，采用RS232通信協(xié)議，I/O主要解決按鈕、繼電器等開關(guān)量信號的讀取，通過互感器獲得電機(jī)的電流大小以實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，硬件系統(tǒng)框圖如圖2所示。

3 PLC程序與人機(jī)交互界面

3.1 PLC程序設(shè)計

采用模塊化設(shè)計思路，按照功能將程序分為主程序、太陽能自動追蹤程序、循環(huán)水控制程序、狀態(tài)參數(shù)監(jiān)控程序、電機(jī)故障診斷程序以及人機(jī)交互程序。主程序采用循環(huán)掃描的方式對各個狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行掃描并根據(jù)要求調(diào)用相應(yīng)子程序，各個子程序完成相應(yīng)功能的實(shí)現(xiàn)，如循環(huán)水控制包括先讀取溫度傳感器和液位傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)溫度打開相應(yīng)的電機(jī)，實(shí)現(xiàn)冷熱水的循環(huán)控制。

3.2 人機(jī)交互界面設(shè)計

系統(tǒng)集成了觸摸式顯示屏，采用組態(tài)軟件設(shè)計了良好人機(jī)交互界面，系統(tǒng)框圖如圖3所示。選擇界面是系統(tǒng)主界面，供用戶進(jìn)行功能選擇和數(shù)據(jù)綜合管理、追蹤系統(tǒng)主要設(shè)置太陽能熱水器對太陽光的追蹤;設(shè)定界面完成溫度、液位及報警信息設(shè)置;報警界面完成參數(shù)超限時報警，提示操作人員及時處理;通信界面設(shè)定PLC和顯示屏的通信參數(shù);實(shí)時界面顯示冷熱水溫度、水箱液位等信息;控制界面主要完成水的循環(huán)控制，包括冷水、熱水及補(bǔ)水箱的控制。

4 結(jié)語

本文設(shè)計了一種適用于醫(yī)院等人員較為集中的熱水供應(yīng)系統(tǒng)，采用PLC實(shí)現(xiàn)太陽能自動追蹤、冷熱循環(huán)水的控制及故障報警等，并利用組態(tài)軟件設(shè)計了良好和形象的人機(jī)交互界面，提高系統(tǒng)可靠性和實(shí)用性，為解決高校、醫(yī)院等人員密集場所熱水供應(yīng)提供了方法和思路，對推廣新能源和節(jié)能減排具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]耿立明，劉漫洲，劉雨剛等.基于PLC的太陽能熱水器的自控制系統(tǒng)[J].電氣傳動，2006，48（11）：54-56.

[2]袁佳麗.某醫(yī)院太陽能熱水改造工程方案分析[J].四川水泥，2018（12）：109.

[3]黃繼軍.可編程邏輯控制器在熱水工程中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2018（37）：294-295.

作者簡介：白雪（1985-），男，山西呂梁人，本科，工程師，從事電氣設(shè)備管理方面工作。