基于觸摸屏的地源熱泵監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

余銀中

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

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

中圖分類號：TP277? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1912年瑞士物理學家提出了地源熱泵的基本概念。20世紀末的能源緊缺問題使人們開始關(guān)注地源熱泵。這一時期地源熱泵技術(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行冷和熱的互換，為水源提供大量的供冷熱源。地源熱泵機組在不同季節(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排放地下水。地源熱泵效率高，能在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)移某一區(qū)域的熱量，同時又具有節(jié)能性、環(huán)保性和安全性等多項優(yōu)勢。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，因為PLC具有安全可靠、功能豐富、方便使用以及經(jīng)濟實用等優(yōu)勢，所以得到廣泛應(yīng)用。該文將PLC與觸摸屏進行結(jié)合，這樣能夠節(jié)省按鈕、轉(zhuǎn)變開關(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)的各個現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息集中顯示在觸摸屏上，并自動記錄和認真觀察。

1 地源熱泵系統(tǒng)的工藝介紹

熱源熱泵的主要特點是熱泵機組蒸發(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，會先進入到壓縮機中，再從壓縮機中排出。地源熱泵通過熱泵機組蒸發(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，大幅度提高低溫地熱的能級。

安徽省某個高職院校的地源熱泵僅供學生宿舍使用。該高職院校的學生宿舍有7棟。這些學生宿舍的建筑面積達到43 820 m2，宿舍數(shù)量710間，并且有5臺24 kW的地源熱泵熱水機組。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個部分組成。在這個系統(tǒng)中，被測量為系統(tǒng)熱源側(cè)出口水溫、機組熱源測流量、室外溫度、機組輸入功能、系統(tǒng)用戶側(cè)出口水溫以及機組輸入功率等;被控量為電磁閥開關(guān)等。該系統(tǒng)通過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)信息及認真執(zhí)行監(jiān)控中心下發(fā)的上位機控制命令，底層設(shè)備主要由2個部分組成：第一，三相電能表。其重點負責搜集系統(tǒng)耗電率及輸入功率等信息。第二，EDA9017模擬量輸入輸出模塊。其負責搜集pt100熱電阻溫度變送器發(fā)送出的電信號。

1.2 數(shù)據(jù)存儲和空間

一般來說，監(jiān)控中心服務(wù)器是對工業(yè)計算機的合理利用。其重點是負責實時收集數(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)頁上及時發(fā)布計算出的供熱能系數(shù)，同時也可以在規(guī)定的時間內(nèi)遠程控制整個地源熱泵系統(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發(fā)環(huán)境是相對靈活的，能夠提供功能強大的工具箱和各種畫面模板，能夠?qū)崟r、準確地模擬真實的工作現(xiàn)場，在地源熱泵系統(tǒng)中，其工作任務(wù)是對這個系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進行及時檢測，了解和掌握系統(tǒng)的運行情況，并結(jié)合實際情況對機組進行遠程控制?？傮w框架如圖2所示。

軟件編程人員利用不同類型的組態(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，構(gòu)建一個完善的人機界面。

在Web頁發(fā)布后，用戶可以將服務(wù)器用戶名、校驗碼等信息，及時輸入到異地IE瀏覽器中，以此來查詢遠程瀏覽機組的運行動態(tài)畫面。

2 觸摸屏監(jiān)控界面設(shè)計

Viieo設(shè)計是觸摸屏監(jiān)控界面軟件全新的改進方案，是一個功能齊全的人機界面設(shè)計系統(tǒng)，可以通過對其進行科學設(shè)置，來提升系統(tǒng)的運行水平和工作效率。

溫度壓力檢測組態(tài)界面的左側(cè)有12個溫度傳感器，用于檢測所處地區(qū)的溫度，右側(cè)重點負責對分水器兩邊產(chǎn)生的壓力進實時檢測。而上位機是通過接收數(shù)據(jù)信息來保護系統(tǒng)，具體體現(xiàn)在2個方面：一是溫度超限保護，二是差壓超限保護。此外，在溫度壓力檢測組態(tài)中操作人員必須對每個輸入設(shè)備的操作屬性進行設(shè)置，并將設(shè)置好的對象及時儲存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中。

3 通信調(diào)試

3.1 智能儀表的測試

對于配電儀表而言，需要結(jié)合所選的數(shù)據(jù)型號對其進行有效調(diào)試。數(shù)據(jù)型主要包括2個方面：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所對應(yīng)的模擬量接收模式，利用VLadder軟件編輯梯形圖程序，并對PLC“RUN”模式進行設(shè)置，利用此軟件對其自身線圈的性能信息做出全面分析。數(shù)字量調(diào)試利用VLadder軟件，可以針對節(jié)點采取強制賦值1/10，認真觀察指示燈，若指示燈正常工作，能夠及時將其啟動，說明通信設(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)置準確的驅(qū)動程序，使通信設(shè)備符合相關(guān)要求，同時在觸摸屏中下載用戶所需的應(yīng)用程序，這樣就可以實現(xiàn)觸摸屏與PLC以太網(wǎng)通信。不需要編制復雜的通信程序，只需對各個設(shè)備的IP和網(wǎng)關(guān)進行設(shè)置即可。

4 結(jié)語

近年來，隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和科技的日益進步，以往的空調(diào)制冷設(shè)備及鍋爐供熱方式難以滿足當今社會的可持續(xù)發(fā)展的實際需求。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)中能量不足的問題。因此，積極研究和應(yīng)用地源熱泵技術(shù)具有重要意義。

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