基于PLC控制的智能供暖系统设计.pdf
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1、热点追踪/日用电器基于PLC控制的智能供暖系统设计Design of Intelligent Heating System Based on PLC Control谢冲郭刚冯巧丽贺银(山西大同大学教学实验与实训中心大同037009)摘要:针对目前集中供暖污染环境、传统煤改电成本高昂的问题,设计一种基于PLC和力控组态软件构成的智能供暖系统,以达到供暖经济、节能、高效运行的目的。以西门子PLC作为控制核心,采用温度传感器、电压变送器与电流变送器对实时数据进行采集,经网络传输到触摸屏,通过组态画面显示系统的工作状态并进行实时控制。利用谷段低价电给系统中蓄热式电暖器供电发热蓄热,并利用太阳能和蓄电池
2、组辅助供电实现经济运行。关键词:系统设计;PLC;组态软件Abstract:Aiming at the problems of central heating polluting the environment and the high cost of traditionalcoal to electricity,an intelligent heating system based on PLC and force control configuration software isdesigned to achieve the purpose of heating economy,energ
3、y saving and efficient operation.Taking SiemensPLC as the control core,the temperature sensor,voltage transmitter and current transmitter are used to collectreal-time data,which is transmitted to the touch screen through the network,and the working state of thesystem is displayed and controlled in r
4、eal time through the configuration screen.The low price electricityin valley section is used to supply heat and storage for the regenerative electric heater in the system,andthe economic operation is realized by using the auxiliary power supply of solar energy and battery pack.Key words:system desig
5、n;PLC;configuration software引言目前我国供热主要分为两种形式,集中供热与分散供热。集中供热通过热电站、区域锅炉房等设施产生热源,通过热力网以水暖的形式将热能送入千家万户。分散供热则是通过小型锅炉、热泵、家用电热器等产生热能进行供热。集中供热可以全天不间断供热,并且相比其他取暖方式,其运行费用较低。但通过热电站等设施以煤为燃料产生热能的过程中会造成一定的环境污染。同时集中供暖能耗高,热效率低,浪费能源,并且有明显的时间周期限制与地域限制。每年供暖期起止时间较为固定,集中供暖来临和结束后无法再进行采暖。以秦岭准河为分界线,北方有集中供暖而南方没有。传统煤改电供暖大多采用
6、分散供暖。分散供暖形式灵活多样,更适合供热要求不同的居民进行个性化选择。但在日常使用中,无论是中央空调供暖还是壁挂炉、普通电热器等采暖方式都有热效率差,使用成本高等缺点。蓄热式电暖器在一定程度上缓减了这些问题。本文通过设计一种基于PLC控制的智能供暖系统,采用蓄热式电暖气作为供暖设备,进一步降低能耗,节约使用成本,以达到经济运行的目的。2023年8 月/Aug.202311热点追踪/Hottrack1蓄能式电暖器的工作原理传统蓄热式电暖器结构由蓄热体、保温板、钢板外壳、电加热管构成。在夜间电价相对较低的时段,通过电加热管通电加热,并使蓄热体储热以完成供暖蓄热过程。在白天和夜间蓄热体可以持续性放
7、热以达到2 4h不间断供热的状态,保证供暖效果。2基于PLC控制的智能供暖系统2.1基于PLC控制的智能供暖系统设计设计开发一个基于PLC控制的智能供暖系统,以西门子PLC作为控制核心,在传统蓄热式电暖器的结构中增设太阳能电池板以及蓄电池组作为辅助供电装置,白天将太阳能转化的电能进行存储,夜间优先使用蓄电池组中的电能,之后再使用居民用电进行蓄热供热。通过温度传感器实时读取室内温度数据,通过电流变送器和电压变送器实时读取蓄电池组剩余电量数据,数据传触摸屏输到PLC,组态画面实时显示时间、室内温度与蓄电池组剩余电量参数,若出现故障及时报警并实施保护。根据所需室温设置温度定值,白天太阳能电池发出的电
8、能全部储存在蓄电池组中,当光照较强室温高于或等于温度设定值时,蓄热式电暖器电加热管不工作。当温度下降到设定值以下时,蓄热式电暖器电加热管开始工作并蓄热。夜间电暖器优先使用蓄电池组的储电供热,当蓄电池组储能降到预设值时使用谷段低价市电开始充电并供热。蓄电池组设定预设值是为了保证夜间未充电且在第二天日照不足太阳能发电受限的情况下,蓄热式电暖器可维持8 点到2 2 点间室温达到设定值。2.1.1基于PLC控制的智能供暖系统硬件设计如图1 所示,整个系统由PLC、太阳能电池板、蓄电池组、电压变送器、电流变送器、蓄热式电暖器以及温度传感器组成。触摸屏连接PLC实现系统的运行和监视功能。通过分析电压变送器
9、、电流变送器、温度传感PLC电压变送器电流变送器AC220V蓄电池组太阳能电磁板1号温度传感器1号蓄热式电暖器2号温度传感器2号蓄热式电暖器图1 智能供暖系统结构图3号温度传感器3号蓄热式电暖器12日用电器/ElectricalAppliances热点追踪/日用电器器采样提取的数据,由S7-200SMART、总开关按钮控制太阳能电池板、蓄电池组、市电进线以及蓄热式电暖器的工作方式。系统选用蓄热式电暖气功率为1 6 0 0 W,蓄热时长为(6 8)h,电加热管电阻值为30。蓄电池组选用4块额定电压为直流1 2 V容量为8 0 0 AH的光伏储能胶体蓄电池与匹配规格逆变器。太阳能电池板选用8 块6
10、 0 0 W单晶太阳能板。系统程序内设定蓄电池组预设电量58%(2 2.4kwhl1867AH)与温度设定值2 5。触摸屏通过以太网线与PLC相连接,数据传输通过TCP/IP通讯协议实现。2.1.2电气系统设计如图2 所示,电气系统由交流2 2 0 V电源、空气开关、太阳能电池板、蓄电池组、温度传感器、电流变送器、电压变送器、直流2 4V开关电源、S7-200SMART、模拟量扩展模块EMAE04、电暖器发热电阻、控制按钮、报警灯组成。各种传感器通过直流2 4V开关电源供电。系统总开关按钮接PLC的开关量输人接点。温度传感器1、温度传感器2 和温度传感器3、电压变送器、电流变AC220V开关电
11、源DC24V电流变送器太阳能电池板FUKM1送器接PLC的模拟量输人接点。PLC有8 个输出接点,分别接7 个开关继电器线圈和系统故障报警灯。实现蓄热式电暖器智能、高效、灵活的投人使用。2.2软件系统设计2.2.1组态画面设计如图3所示,为智能供暖系统组态画面,主界面显示各房间实时温度信息、蓄电池剩余电量信息、电暖器工作状态信息以及系统故障信息和时间信息。整个系统的启动、停止可通过主界面上的启动和关机按钮控制。需要查阅报警显示与数据曲线时可以通过图表界面按钮切换。2.2.2数据库点参数设置如图5所示,根据系统实际的控制要求,建立相应的数据库点。在力控软件中,设置数据库点参数并进行保存和数据连接
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