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太阳能热水工程控制系统设计？

来源:本站作者:admin时间：2021-03-17

一、太阳能热水的概述。

太阳能系统发展至今，控制系统日趋成熟，不断朝着集成化、自动化、人性化的方向发展。太阳能系统的安装质量影响系统的稳定性，太阳能控制系统设计理念的好坏，在很大程度上直接影响系统的运行合理性和节能效果。太阳能控制系统是负责对整个太阳能热水系统的监控、运行、调节等功能，现在的技术已经可以通过互联网远程控制系统的正常运行。如何使太阳能热水系统达到既能充分利用太阳能产生的热水，又能确保热水供应的可靠性，是太阳能热水工程必须解决的问题。

太阳能系统控制柜主要包括单片机控制柜和PLC控制柜。前者结构简单、应用广泛、价格低廉，而后者虽然价格较高，但可以实现可视化编程控制，是目前高端应用控制器。

二、系统设计原则

一个优秀的太阳能控制系统应当具备满足如下设计原则和要求。

1.最大限度地实现太阳能热水系统对电气控制系统的要求

应弄清楚系统电气控制的要求，控制元件之间的关系，从操作和安全角度考虑应配置的指标和控制内容。

2.在满足生产工艺要求的前提下，力求使控制线路简单经济

(1)尽量选用标准电器元件，选用相同的电器元件，减少电器元件的数量；

(2)选用经过实践考验的控制元件，减少不必要的触点，简化电气线路；

(3)尽量缩短连接导线的长度；

(4)在工作状态，除必要的电器元件必项须通电外，其余的尽量不通电。

3.保证电气控制线路的可靠性

包括正确连接触点，正确连接电器的线圈，避免出现寄生电路等。

4.保证电气控制线路的安全性

应具有完善的保护环节，避免发生事故。如:短路保护、过电流保护、过载保护、漏电保护等。

5.力求操作、维护

设置电气隔离，避兔带电检修；设置手动、自动转换开关，以备急用；设置紧急情况下，人工停止按钮等。

三、系统组成

太阳能控制系统包括控制柜(信号处理系统、计算机系统、显示系统、控制输出系统、人机交互系统)、控制布线、末端传感模块探头(温度探头，传压力表)和端执行机构(水泵、电动阀门等)四部分。

1.控制柜

太阳能控制系统控制柜主要包括信号处理系统，显示系统，计算机系统，人机交互输入系统和控制输出系统，计算机系统能够接收传感器的信号，通过内部控制程序来进行对末端执行机构的控制。

控制柜主要由太阳能集热循环控制模块、辅助热源加热模块，系统防冻模块，供热模块、定时启动模块等组成。太阳热水系统常用的控制元件主要有以下几种。

(1)温度控制仪

温度控制仪是太阳热水系统最常用的控制仪表。利用温度控制仪可以很方便地实现大阳热水系统的各种温度控制，如单点定温控制、区间温度控制等。

(2)温差控制仪

利用温差控制仪可以实现水箱水温和太阳集热器水温的温差控制，当太阳集热器水温高于水箱水温时，温差控制仪可自动给出通电或断开信号:当太阳集热器水温不高于水箱水温时，温差控制仪可自动给出断开或通电信号。

(3)水位仪。可显示和控制储热水箱水位。

(4)定时器。可设定某一时间区间或若干时间区间的通电、断电信号。

(5)模拟电路。实现水温、水位、时间、压力、流量等多种控制功能。

(6)可编程控制器(PLC)。根据太阳热水系统的需要，设计控制程序，实现水温、水位、时间、压力、流量等多种控制功能和显示、储存、计算等功能，实现太阳热水系统的远程监视和控制。

2.控制布线

控制布线主要指控制柜至末端模块之间的信号线布线，主要采用直径为0.5mm屏蔽线。

3.末端输入模块

太阳能控制系统主要的末端输入模块包括温度压力探头、远传压力表。温度探头主要探测集热器、管道、水箱的温度，并将信号反馈给控制柜，从而实现控制功能中温度和压力信号的输入功能温度探头和远传压力表。

四、系统显示功能介绍

控制系统具有良好的人机对话界面，并能够显示以下具体参数。

1. 温度、温差显示

(1)集热器、水箱、用户末端等温度显示。

能够直接观察系统运行情况，一般包括集热器顶部温度处显示集热器顶部温度T1、集热器底部温度处显示集热器底部温度T2、水箱温度处显示水箱温度T3。

(2)显示系统循环温差设定，观察系统运行是否正常。

太阳能系统循环重要方式是温差循环，主要指太阳能系统循环泵启动温差和停止温差。

2.水位显示

显示太阳能水箱水位，并为系统补水系统提供信号输人点。

3.时间显示

显示系统时间、显示定时循环时间

五、系统控制功能介绍

太阳能控制系统控制功能主要指人机互动功能，操作人员能够在控制器上输人各种参数，控制器根据输入参数来进行系统控制。

太阳能控制系统的主要功能有温差循环、强制循环、定温出水、电加热、伴热带、自动上水、定时加热防冻循环、高温保护、低水位保护、排空功能、停电保持、停电自动运行、防炸管功能、防欠款功能、远程控制等。

1.温差循环

太阳能热水系统能够自动检测集热站与水箱之间的温差，并自动进行循环。温度传感器将集热器出口温度T1、水箱温度T2传递给计算机控制器。当T一T，大于温差循环启动值时，控制器发出控制信号，启动太阳能循环泵，系统开始循环，不断地将集热器产生的热量置换到太阳能水箱。这是一个反复循环的过程，随着水箱内热水温度不断提高，T与T:之间温差越来越小，直至T1-T2小于温差循环停止值时，计算机控制器发出控制信号，关闭太阳能循环水泵。本系统温差循环启动值默认为6℃，可调范围为5~10℃，通过定时上水键来调节;温差循环停止默认值为3℃，可调范围为1~5℃，通过设置键来调节。