太阳能热水系统工程控制
与计量案例解析
我国太阳能热水器产业发展迅速，目前已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，但与太阳能热水器配套的控制器却一直处于研究和开发阶段。
以前有太阳能市场以家用式阳能为主，控制器适用于对水温和季节要求不高的用户。虽然多数厂家生产的控制器能够满足日常需要，但都不是智能的，给用户使用带来许多不便。而大部分太阳能系统工程的控制系统，往往使用单片机，结果是电路设计复杂、繁琐，故障时有发生，给使用和日常维护带来了很大的不方便。
采用PLC控制是近几年才出现的，PLC具有编程简单方便，可现场修改程序，硬件维护简单，可靠性高的特点。
创意博是工程控制器做的比较好的几个厂家之一，我们基本上采用的是创意博的控制系统。
项目基本情况
配餐楼为T3航站楼国际航班提供配餐，设计生产能力为日产1.8万份，远期最终能力为2.5～3万份。太阳能集热器布置在配餐生产楼屋面上，贮热水箱及泵阀、系统控制柜等设备位于配餐生产楼地下机房内。
太阳能热水工程系统的热水由太阳能和蒸汽加热联合提供，确保所需热水的供应。
设计用水量为生产用热水100吨/日，生活用热水12吨/日。
热水工程系统应体现优先和充分利用太阳能热源加热，当太阳能不足时由蒸汽热源辅助加热。系统所需热水温度为60℃，供热水系统工作压力为0.35MPa。
太阳能热水系统介绍
太阳能集热管选用全玻璃真空管式太阳能集热器。选用全玻璃真空管式太阳能集热器，集热面积1950m2的要求。
太阳能集热器要水平放置；太阳能集热器的管间距确保在春夏秋三季正午时，相邻的真空管之间不发生遮光。
太阳能集热器水平放置在屋面的太阳能支架上。为便于维护与检修以及其他设备的放置等，太阳能集热器支架高出屋面2米。
太阳能热水系统要设计为太阳能与现有锅炉辅助加热运行方式。
控制系统设计要点
控制系统采用工业级可编程控制器,可实现无人值守全自动运行,并达到优先和充分利
用太阳能基础上,根据用户用热水需求,保证用户热水需要的效果。
基于PLC装置的控制系统
计算机系统由五大部分-即控制单元（CU）、算术运算单元（ALU）、存储器（Mem ory）、输入设备（Input）、输出设备（Output）组成。
随着集成度的提高，CU和ALU合在一块就组成了中央处理单元（CPU）,接着将CP U集成到单块集成电路中就产生MPU或MCU。
MPU往高性能、高速度、大容量方向发展，形成PLC。
MPU往多功能方向发展，形成单片机。
基于PLC装置的控制系统
对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，但成本较高。
不同的PLC都遵循相同的工作原理，类似的功能和性能指标，因此具有一定的互换性，质量有保证，编程软件具有标准化方向，这正是PLC获得广泛应用的基础。
对于量大的配套项目，采用单片机系统嵌入PLC的功能，可大大简化单片机系统的研制时间，性能和效益较PLC控制好。
控制难点
原设计是采用闭式循环换热，如采用全玻璃真空管太阳能集热器，加热方式宜采用开式温差循环方式。
根据GB/T17581—1998《真空管太阳集热器》6.3.2集热器试验条件：试验压力：1.5×工作压力，非承压式集热器为0.02MPa。因此全玻璃真空管太阳能集热器只适用于非承压循环系统，经太阳能专家、相关技术人员及设计院的论证，认为该热水系统应设计为非承压的开式循环加热系统。
集热器的面积过大（541组SPQBJ-56),为保证循环充分，宜将集热器分组循环，按布置分为5个区域，变频水泵区域循环。
运行原理
具体运行原理如下:
1、太阳能系统：.当某一分区的太阳能集热器水温高于循环水箱水温设定值10℃时，控制器使这一分区的电动调节阀开启，管道压力下降，压力变送器控制温差循环泵中的变频水泵启动.
当第二分区的集热器水温高于循环水箱设定值10℃时，控制器控制这一分区的电动调节阀开启，循环主管的压力继续下降，压力变送器继续将温差循环泵的频率调节到满足恒定水压的状态。以此类推，依次开启的分区电动阀将使水泵达到工频运转，这时，原来运行的水泵转为工频运转，第二台启动的水泵进入变频运转，循环加热的水会源源不断地进入循环水箱，如此不断,使循环水箱水温不断升高。当集热器温度与循环水箱温度相差不足10℃时，循环水泵停止。
换热系统运行
当储热水箱水温低于循环水箱设定值10℃时，控制器启动换热水泵)中的一台启动,同时启动温差循环泵中的一台进入变频运转,当储热水箱中的水温大于62℃时,换热水泵停止运行。
防冻措施
（1）防冻控制:系统采用循环防冻加应急排空防冻模式。
（2）管路防冻循环:当室外温度低于5℃,循环泵自动启动,当室外温度大于等于8℃时,循环泵自动停止;
（3）集热器应急排空：当冬季夜间温度极低状态，循环防冻无法保证时，可打开泄水阀门，将室外管路中的水放空,达到防冻的目的。
保证系统运行的几项措施
系统须增加集分水器1组、电动调节阀5组、同时增加太阳能循环水泵的变频控制，增加开式热水循环水箱。
集、分水器的作用是为了平衡由于集热器的分区布置造成的管路内压力不均衡。
由于集热器的分区造成了管路长短不一，为保证各区的水流量均衡，因此增加电动阀门可以调节各区的水流量。
由于集热器分区布置，区与区之间的相距位置较远，相距较远区域间的集热器可能会产生温差，温差会影响水泵的启停，因此将水泵改变为变频控制，可以与电动阀联合实现分区供水，最大利用太阳能。
作为开式系统，循环水箱是必不可少的，同时也可以通过循环水箱的液位高度差控制系统补水。
控制系统的功能
控制器分为主控制器和副控制器，带有触摸屏的立式柜为主控制器，壁挂式控制器为副控制器。
主控制器的主要功能主控制器的主要功能：：
温差循环功能、防冻循环功能、循环水箱防冻功能、循环水箱上水功能、生产水箱定温进水功能、生产水箱定温补水功能、生产水箱与循环水箱温差循环功能、生产水箱自动上水功能、生产水箱定时上水功能、生产水箱定时间段辅助加热功能、生活水箱定温进水功能、生活水箱定温补水功能、生活水箱与循环水箱温差循环功能、生活水箱自动上水功能、生活水箱定时上水功能、生活水箱定时间段辅助加热功能、报警功能、高温保护功能、低水位保护功能、水位保护功能、通信中断报警功能、自动锁机功能。
副控制器的功能
副控制器的主要功能：采集温度集热器温度、水箱温度、室外温度、换热器温度和控制输出电动阀、电磁阀、循环水泵、换热水泵和辅助能源。
