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　　——高原地区 应用及PLC 长途 监控体系 应用分析

　　择要 ：光伏光热相连合 太阳能会合 体系 实用 于公共构筑 、学校 、住宅、科研单位 等民用构筑 以及电力短缺的海岛地区 。

　　1 工程概况

　　四川康定光伏光热相连合 体系 位于民风 淳朴、风景奇丽 的贡嘎雪山下的姑咱镇，姑咱位于四川省甘孜藏族自治州康定市东部 ，大渡河西岸，北纬29 ° 39 ′~30 ° 45 ′，东经101 ° 33 ′~102 ° 38 ′ ，距县城28 千米，辖8 个村3 个居委会，全镇常住生齿 5万多人，海拔2844米 ，属干热河谷气候 ，环境 精美 、气候 宜人、日照条件富足 ，常年气温15~17℃ ，是甘孜藏族自治州的文化教诲 中心 和科研基地 。

　　此工程引进了光伏和光热相连合 体系 新理念，依靠 光伏发电和光热产热新能源，创建 更加节能环保的发电热水体系 。一方面 ，实现了“零污染、零排放”的目标 ；另一方面，对门生 从小的新能源科普教诲 有着紧张 的意义。

　　此光伏光热相连合 体系 共设置 平板集热器60块，光伏光热板40 块 ，在晴好天 气依靠 太阳能不但 可产出55℃的洗浴热水，并可均匀 每天 发电30kW·h，以供体系 自身耗电时所用 ，多余的电量还可供大楼的别的 所用，辅助能源采取 3 台10P 低温氛围 源热泵 。

　　2 体系 重要 装备 的盘算 与选型

　　2.1 太阳能集热器面积选型盘算

　　太阳能热水体系 的集热器采光面积可根据体系 的换热方式、日均匀 用水量 、冷热水温度、本地 日均倾斜面辐照量、太阳能包管 率 、集热器整日 集热服从 等参数举行 盘算 ，此体系 为间接体系 ，则可依据《民用构筑 太阳能热水体系 工程技能 手册》式4-9和4-10盘算 ，盘算 结果 如表1 所示。

　　2.2 辅助加热装备 选型盘算

　　氛围 源热泵相对于传统的热水加热装备 具有明显 的节能减排结果 ，其以室外大气作为低位热源，能效较高 ，一样平常 COP值可达4 以上，因此项目位于北方地区 ，以是 此次计划 采取 兴业低温氛围 源热泵作为辅助热源 ，根据盘算 ，热泵设置 如表2所示。

　　3 PLC 长途 监控体系 应用及体系 发电量分析

　　在国家大力 大举 提倡 建立 节省 型社会和科学技能 敏捷 发展的本日 ，陪伴 着太阳能热利用 财产 的迅猛发展 ，人们对太阳热水体系 智能化控制的要求越来越高。在以信息化、数字化、网络化为底子 的新技能 条件下，控制体系 的网络化将成为太阳热水体系 发展的肯定 趋势 。长途 控制技能 进入太阳能行业以盘算 机技能 、当代 通讯技能 、主动 控制技能 和Internet 等技能 为条件 ，这些技能 的综合运用可以实现对现场物理量的及时 监测和访问 ，并对各种参数和实行 装备 举行 长途 监控。本计划 中采取 “PLC控制器+ 组态软件+GPRS DTU ”的方法，即把成熟的工控技能 和先辈 的长途 监控技能 连合 应用于太阳能热水工程，实现热水工程的长途 监控。

　　3.1 PLC 长途 监控体系 应用简介

　　此光伏光热相连合 体系 ，因项目远在高原深处 ，交通非常未便 ，而且 现场无Internet网络，故为了低落 后期运维费用实现长途 监控 ，此项目采取 PLC“控制器+ 组态软件+GPRSDTU”长途 控制体系 。通过PLC 对现场温度、水位 、压力、装备 运行状态的及时 数据收罗 发送到监控主机，再通过GPRS无线模块上传到移动网络，用户或运维职员 可根据权限通各种移动通讯 装备 （手机、电脑 、平板等）及时 监控体系 运行环境 。当体系 发生故障或必要 调解 装备 运行参数时 ，通过长途 监控体系 便可轻松实现，体系 长途 监控界面如图1 所示。

　　图1 体系 长途 界面

　　3.2 PLC 无线监控体系 特点

　　1.精良 的及时 相应 与处理 惩罚 本领 。由于GPRS具有及时 在线特性，体系 无延时 ，体系 可以或许 同时收取、处理 惩罚 监测点的各种数据，无需轮巡就可同步监测点的时钟，可精良 的满意 体系 对数据收罗 和传输及时 性的要求；

　　2. 运程仪器装备 控制：由于采取 GPRS 双向传输体系 ，监控中心 可以反向实现对仪器装备 的时间校正、状态陈诉 、开关以及其他监测 、控制等功能；

　　3.建立 本钱 低：可充实 利用 现有GSM网络，装备 安装即接通，体系 投入运行时根本 不必要 调试，安装轻便 ；

　　4.覆盖范围广：监控体系 要求数据通讯 覆盖范围广 ，扩容无穷 制，接入地点 无穷 制，能满意 山区、州里 和跨地区 的接入要求；

　　5. 数据传输速率高：GPRS 网络传输速率理论上可达171.2kbit/s ，实际 应用及时 数据传输速率在40kbit/s左右；

　　6.通讯 费用低：GPRS 可以采取 按流量包月计费的方式，运营维护本钱 低。

　　3.3 控制体系 方案计划

　　3.3.1 体系 重要 设置

　　光伏光热相连合 PLC长途 监控体系 重要 由监控盘算 机、组态监测软件 、PLC 控制器、GPRS无线模块、模仿 量处理 惩罚 单位 、低压配电以及传感器附件等构成 。核心 装备 包罗 组态软件、PLC 控制器和GPRS 模块，组态软件可以和如今 国际通用的PLC 控制器以及带有开放性接口的数字传输装备 举行 数据传输 ，可将通过数据总线接入到盘算 机输入端口的输入信号，通过自身数据库收罗 并处理 惩罚 ，实现数据收罗 与控制、管理 、掩护 等功能 。PLC 控制器以及模仿 量处理 惩罚 单位 选用工业级可靠性、稳固 性都较高的产物 。体系 数据通讯网络布局 表示 图如图2所示。

　　GRM200G 控制体系 1

　　图2 数据通讯网络布局 表示 图

　　3.3.2 监控体系 工作原理

　　1) GPRS无线通讯 模块通过485与PLC毗连 ，读取被监控装备 的状态；

　　2) GPRS 无线通讯 模块通过GPRS 网络将数据无线发布到巨控云监控服务器；

　　3) 长途 电脑毗连 INTERNET 网络，并安装巨控OPCSERVER 。OPC SERVER 会主动 从巨控云监控服务器获取数据；

　　4) 组态软件通过OPC 接口，即可监督 和控制PLC运行 ，并可记录 汗青 报警和汗青 数据等关键信息；

　　5) 电脑手机均能通过网页监控装备 ，而且 可通过手机短信完成报警功能，实现无人值守，长途 监控。

　　3.3.3 监控重要 装备 选型

　　可编程控制器（PLC）：PLC采取 国际着名 品牌西门子S7-200小型PLC举行 前段的数据收罗 和控制；PLC CPU选用CPU224 ，该机集成24 输入/16 输出共40 个数量 I/O 点。可毗连 7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模仿 量I/O点。26K字节程序和数据存储空间 。6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出 ，具有PID 控制器。2 个RS485 通讯/ 编程口，具有PPI 通讯协议、MPI通讯协媾和 自由方式通讯本领 。PLC为控制体系 的核心 部分 ，用于对现场信号举行 及时 的收罗 以及对现场装备 的及时 控制 。PLC 和重要 扩展模块设置 如表3 所示。

　　PLC中心 处理 惩罚 单位 （CPU）和各扩展模块输入输出接线图如图3 所示：

　　图3 PLC 输入输出接线图

　　GPRS 无线通讯模块：PLC 收罗 的数据通过终端数据无线传输装备 DTU举行 传输 ，本项目采取 巨控GRM 200G无线通讯模块，着实 一款专用于PLC长途 监控的测控终端。它利用 GPRS作为通讯本领 ，内置网页发布 ，一个模块可实现PLC的电脑长途 控制 、短信报警、手机电脑网页欣赏 等 。同时GRM200G 自带数字输入/ 输出、模仿 量，可作为PLC 模仿 量扩展模块，极大地低落 体系 本钱 。另该模块采取 短信、GPRS 、语音三重通讯功能相连合 的方式 ，彻底办理 传统GPRS模块不稳固 的题目 ，并通过非透明传输方式，实现多包并发收罗 、智能压缩数据等先辈 算法，极大进步 了体系 的相应 速率 ，低落 50%以上的流量费用。将GRM200G 和PLC 通过485 总线互联，即可通过电脑组态软件实现长途 监控PLC 。

　　组态软件：组态软件选用巨控通用组态软件，其运行无点数限定 ，并可实现以下功能：

　　1) 查察 现场的及时 数据。巨控组态软件能读取装备 （如PLC，变频器）的内部状态和信息，并将这些信息以非常直观的图形化的情势 表现 出来 ，使得对体系 的运行环境 一览无余 。通讯协议支持各种品牌PLC，变频器，智能模块 。

　　2) 可以对数据举行 处理 惩罚 ，盘算 ，通过脚本语言实现强大 的逻辑控制功能和算法。镌汰 PLC控制器所需点数，低落 体系 本钱 。

　　3) 须要 时干预生产流程。通过点击、拖动 、键盘或在屏幕上的假造 键盘 ，巨控组态软件可以通过将数据写入PLC 等装备 来实行 必要 的动作 。而且 可以对操纵 举行 相应安全权限。

　　4) 查询汗青 数据。巨控组态可以将读取到的PLC 等装备 的数据举行 生存 ，并产生各种报表、曲线，对这些数据举行 统计分析和陈诉 。

　　5) 提供Internet长途 访问功能，并可提供短信报警和视频监控功能。

　　4 计划 中留意 的关键题目

　　4.1 防冻掩护

　　本体系 为间接逼迫 循环体系 ，集热体系 防冻采取 防冻液，根据本地 最低气温-10℃，选用25%乙二醇水溶液 ，以满意 太阳能循环管路防冻的要求。另水箱供冷水采取 电伴热带防冻，供热水管及回水管在学校放假期间采取 排空防冻的方式 。

　　4.2 过热掩护

　　太阳能热水体系 防过热掩护 ，当体系 长期 无人利用 ，除会产生水箱过热，粉碎 水箱等装备 外，另因本体系 采取 防冻液防冻 ，温度过高会粉碎 防冻液性能，致使导热结果 变差，使本体系 在集热管路上计划 增长 氛围 散热器以防止体系 过热。

　　4.3 电气选型

　　由于本体系 安装在大山深处 ，且本体系 为全主动 无人值守体系 ，除体系 重要 控制装备 PLC 外，各类传感器、检测元件以及实行 元件均需选用性能稳固 的优质品牌，以此包管 体系 稳固 、可靠和长期 运行。

　　5 结语

　　通过知识的传承和干净 能源的实际 利用 ，我们盼望 太阳能等新能源概念能融入广大家 生的心中，在将来 的舞台上，学校的栋梁们能依附 节能、环保的意识 ，把我们的社会建立 得更加干净 ，更加环保 。

　　泉源 ：中国太阳能工程》杂志2月刊“工程案例”栏目P39 作者：珠海兴业新能源科技有限公司/杨涛

　　好文预报

　　⊙5月25日（周四）将发布：【标准 研究】家用太阳能热水器支架标准 研究

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