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一種主動(dòng)式太陽(yáng)能熱水集中采暖系統(tǒng)控制箱的制作方法

文檔序號(hào):4617428閱讀:212來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種主動(dòng)式太陽(yáng)能熱水集中采暖系統(tǒng)控制箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
一種主動(dòng)式太陽(yáng)能熱水集中采暖系統(tǒng)控制箱技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能采暖及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種用于采暖系統(tǒng)的控制器,特別涉及一種主動(dòng)太陽(yáng)能熱水集中采暖系統(tǒng)控制箱,主要適用于主動(dòng)式太陽(yáng)能熱水集中采暖系統(tǒng)。
背景技術(shù)
[0002]太陽(yáng)能是取之不盡,用之不竭的清潔能源,我國(guó)大多數(shù)寒冷地區(qū),如西藏、內(nèi)蒙古、 新疆、青海等省份的太陽(yáng)能資源豐富,為改善該地區(qū)冬季室內(nèi)熱環(huán)境提供了充分的熱源,而且利用太陽(yáng)能采暖是一項(xiàng)符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的技術(shù);國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)太陽(yáng)能的熱利用已經(jīng)進(jìn)行足夠多的研究,且取得了很大的進(jìn)展,如被動(dòng)太陽(yáng)房的建立、太陽(yáng)能熱水器以及太陽(yáng)能熱泵技術(shù)大力發(fā)展等,太陽(yáng)能的光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)由于其技術(shù)成熟、容易實(shí)現(xiàn),已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)和生活。[0003]目前,主動(dòng)太陽(yáng)能采暖自動(dòng)控制系統(tǒng)研究領(lǐng)域作為交叉學(xué)科,是太陽(yáng)能熱利用及自動(dòng)控制研究領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員所共同關(guān)注的課題之一。由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的制約,在諸如西藏、青海等地區(qū),太陽(yáng)能的熱利用以被動(dòng)式為主,在大多數(shù)地區(qū),其很難完全解決冬季采暖問(wèn)題,而且室內(nèi)溫度波動(dòng)大也是被動(dòng)太陽(yáng)能建筑的重要特征;在被動(dòng)式太陽(yáng)房的基礎(chǔ)上,合理投入主動(dòng)式采暖系統(tǒng),是保證建筑低能耗,實(shí)現(xiàn)室內(nèi)熱舒適環(huán)境的有效方法;由于太陽(yáng)能熱能與建筑熱負(fù)荷在出現(xiàn)時(shí)間上的矛盾,以及自身存在的能源密度低、周期性波動(dòng)等特性,大大限制了一些太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用。[0004]綜上所述,為滿足太陽(yáng)能采暖建筑室內(nèi)熱舒適要求,如何實(shí)現(xiàn)晝間太陽(yáng)能熱能用于夜間、晴天用于陰雨天,達(dá)到“移峰填谷”的作用,如何滿足采暖系統(tǒng)自來(lái)水補(bǔ)水,如何確定輔助加熱系統(tǒng)開(kāi)啟時(shí)間,如何保證集熱器不被凍管等存在一系列問(wèn)題,這便需要利用自動(dòng)控制技術(shù)與之配合滿足以上要求。發(fā)明內(nèi)容[0005]針對(duì)上述太陽(yáng)能自身的周期性及能源密度低的缺陷,本發(fā)明專利的目的在于,提供一種管控一體化太陽(yáng)能集中熱水控制箱,該裝置將嵌入式與PLC技術(shù)相結(jié)合,根據(jù)先進(jìn)的主動(dòng)式太陽(yáng)能熱水采暖系統(tǒng)工藝要求,解決了太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)周期性波動(dòng)影響的問(wèn)題, 確保房間恒溫供暖;實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能熱能“移峰填谷”的作用,在滿足人體熱舒適的前提下,使集熱效率更高效。[0006]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù),本發(fā)明采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)[0007]—種主動(dòng)式太陽(yáng)能熱水集中控制箱,包括箱體,其特征在于,所述的箱體面板上嵌入有觸摸屏,箱體內(nèi)部分別設(shè)置有斷路器、控制主機(jī)、數(shù)據(jù)量擴(kuò)展模塊、模擬量擴(kuò)展模塊和直流電源,其中斷路器、控制主機(jī)、數(shù)據(jù)量擴(kuò)展模塊和模擬量擴(kuò)展模塊依次相連,控制主機(jī)一端與觸摸屏相連,控制主機(jī)另一端與調(diào)節(jié)閥相連;[0008]數(shù)據(jù)量擴(kuò)展模塊與繼電器相互連接,繼電器上還分別連接有集熱泵、換熱泵、散熱泵、輔助加熱器、電磁閥和照度傳感器和溫度傳感器;所述的溫度傳感器還分別于模擬量擴(kuò)展模塊和繼電器相連;電源分別與觸摸屏、控制主機(jī)、模擬量擴(kuò)展模塊和溫度傳感器相連。[0009]本實(shí)用新型還具有以下技術(shù)特點(diǎn)[0010]所述的控制箱箱體面板上分別安裝有多個(gè)不同功能的指示燈;所述的箱體面板為可開(kāi)啟面板。[0011]所述的控制主機(jī)為可編程控制器PLC,嵌入式觸摸屏一端通過(guò)串口協(xié)議與控制主機(jī)可編程控制器PLC通信。[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)[0013]1、可擴(kuò)展性好[0014]采用了通用PLC作為主控制器,當(dāng)系統(tǒng)采暖點(diǎn)數(shù)增多或者是工藝需要增加控制點(diǎn)數(shù)和溫度檢測(cè)點(diǎn)時(shí),可以通過(guò)添加擴(kuò)展模塊的方式實(shí)現(xiàn),方便快捷、可靠性高,可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及控制工藝要求,選擇相對(duì)較先進(jìn)主流的控制器,以及組態(tài)操作系統(tǒng),以便系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)改造,克服了現(xiàn)有系統(tǒng)擴(kuò)展困難的缺點(diǎn)。[0015]2、人機(jī)交互界面友好[0016]采用了觸摸屏作為監(jiān)控主機(jī),可以通過(guò)組態(tài)軟件程序編寫(xiě)、修改操作監(jiān)控界面,重新設(shè)定系統(tǒng)輸入運(yùn)行參數(shù),采暖運(yùn)行工況選擇,系統(tǒng)狀態(tài)提示的功能,克服了傳統(tǒng)的LCD操作界面單調(diào),編程固化,難以編寫(xiě)的缺點(diǎn)。[0017]3、提高了主動(dòng)式太陽(yáng)房的采暖效率[0018]集熱循環(huán)感受太陽(yáng)光照強(qiáng)度,自動(dòng)跟蹤實(shí)現(xiàn)最優(yōu)集熱效率;利用動(dòng)態(tài)供回水溫差特點(diǎn)作為反饋調(diào)節(jié)使末端房間溫度動(dòng)態(tài)保持在設(shè)定控制溫度;輔助加熱設(shè)備控制采用溫差控制策略克服了定溫控制帶來(lái)的缺點(diǎn)。[0019]4、符合經(jīng)濟(jì)性、適用性的原則[0020]在采暖控制系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)過(guò)程中盡可能選擇性價(jià)比高的產(chǎn)品,不但能保證整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn),又有適當(dāng)?shù)娜哂?,為系統(tǒng)維護(hù)及擴(kuò)展提供便利。選擇的控制設(shè)備、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和電氣參數(shù)計(jì)算等,最大限度地滿足使用時(shí)需要,以保證整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程的可靠實(shí)現(xiàn)。


[0021]圖1為本實(shí)用新型控制箱的結(jié)構(gòu)示意圖;[0022]圖2為本實(shí)用新型控制箱控制箱面板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖;[0023]圖3為本實(shí)用新型控制箱內(nèi)部布置結(jié)構(gòu)示意圖;[0024]圖4為本實(shí)用新型控制器主程序流程示意圖;[0025]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
[0026]參見(jiàn)圖1,本實(shí)用新型的主動(dòng)式太陽(yáng)能熱水集中控制箱,包括箱體,其特征在于,所述的箱體面板上嵌入有觸摸屏,箱體內(nèi)部分別設(shè)置有斷路器、控制主機(jī)、數(shù)據(jù)量擴(kuò)展模塊、 模擬量擴(kuò)展模塊和直流電源,其中斷路器、控制主機(jī)、數(shù)據(jù)量擴(kuò)展模塊和模擬量擴(kuò)展模塊依次相連,控制主機(jī)一端與觸摸屏相連,控制主機(jī)另一端與調(diào)節(jié)閥相連。[0027]數(shù)據(jù)量擴(kuò)展模塊與繼電器相互連接,繼電器上還分別連接有集熱泵、換熱泵、散熱泵、輔助加熱器、電磁閥和照度傳感器和溫度傳感器;所述的溫度傳感器還分別于模擬量擴(kuò)展模塊和繼電器相連;電源分別與觸摸屏、控制主機(jī)、模擬量擴(kuò)展模塊和溫度傳感器相連。[0028]本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)采暖系統(tǒng)工藝流程仔細(xì)的分析得到實(shí)現(xiàn)控制要求,按照設(shè)計(jì)原則及依據(jù),進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主動(dòng)式太陽(yáng)房采暖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),是采用TPC706^(觸摸屏做上位機(jī)對(duì)采暖控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)以及系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制,DVP10SX11R作為控制器實(shí)現(xiàn)控制策略及各種邏輯控制;軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控軟件采用MCGS嵌入式6. 5版,下位機(jī)采用WPLS0FT2. 12編程,本申請(qǐng)針對(duì)主動(dòng)式太陽(yáng)房采暖溫度控制系統(tǒng),大慣性、大滯后、 時(shí)變以及準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型不易確定的特性,提出了模糊自整定串級(jí)控制策略,控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案圖。[0029]參見(jiàn)圖2,為本實(shí)用新型控制箱面板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖,控制箱面板上嵌入的設(shè)備主要有6個(gè)功能不同的指示燈,且箱體面板為可開(kāi)啟面板。其中圖中分別是SBl其作用是顯示集熱循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)、SB2其作用是顯示蓄熱水箱換熱循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)、SB3其作用是顯示散熱循環(huán)運(yùn)行狀態(tài)、SB4其作用是顯示輔助加熱運(yùn)行狀態(tài)、SB5其作用是顯示房間采暖狀態(tài)、SB6 是電源指示燈顯示紅色表示上電,其余指示燈顯示綠色表示設(shè)備正常運(yùn)行;MCGS觸摸屏供用戶直接操作控制系統(tǒng),進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)選擇以及運(yùn)行方式的選擇,上面直接可以顯示各個(gè)點(diǎn)的溫度參數(shù)實(shí)時(shí)曲線等功能。[0030]參見(jiàn)圖3,為本實(shí)用新型控制箱內(nèi)各種設(shè)備的布置示意圖,其布置位置滿足設(shè)備的最低安裝空間要求以及相關(guān)的散熱要求以及抗干擾的相關(guān)要求,其中QF表示斷路器、CPU 是指PLC主控制模塊、DI/D0是數(shù)字量擴(kuò)展模塊、AI表示模擬量擴(kuò)展模塊、IOA表示直流電源模塊,1到10數(shù)字表示隔離繼電器、Xl表示接線端子、X2表示線槽。[0031]參見(jiàn)圖4,為本實(shí)用新型主流程序示意圖,其主程序負(fù)責(zé)調(diào)用狀態(tài)讀入子程序、 報(bào)警聯(lián)動(dòng)子程序、自動(dòng)手動(dòng)運(yùn)行子程序等子程序模塊,主程序流程圖如圖3. 13所示,其中 M550是手自動(dòng)切換變量,M550 = 1是程序執(zhí)行自動(dòng)運(yùn)行程序,M550 = 0則執(zhí)行手動(dòng)運(yùn)行子程序。[0032]以下是本實(shí)用新型具體控制流程,分為三個(gè)功能回路,集熱循環(huán)回路運(yùn)行條件,當(dāng) L光照度傳感器大于等于設(shè)定光照值A(chǔ)lLx,時(shí)集熱循環(huán)水泵、手動(dòng)閥門,啟動(dòng);當(dāng)L光照度傳感器小于等于設(shè)定光照值A(chǔ)2Lx時(shí),集熱循環(huán)水泵、手動(dòng)閥門,停止;當(dāng)Tl集熱器入水口溫度小于等于設(shè)定值下限時(shí)開(kāi)啟防凍閥門,當(dāng)Tl集熱器入水口溫度大于等于設(shè)定值上限設(shè)定值時(shí)關(guān)閉防凍閥門;當(dāng)T2集熱器入出口溫度大于報(bào)警設(shè)定值時(shí)提示水溫超高報(bào)警;[0033]蓄熱換熱循環(huán)回路運(yùn)行條件,當(dāng)T6蓄熱水箱實(shí)時(shí)溫度大于等于設(shè)定的水箱采暖溫度Bl上限時(shí),換熱泵啟動(dòng),系統(tǒng)開(kāi)始換熱循環(huán),當(dāng)蓄熱水箱實(shí)時(shí)溫度小于等于設(shè)定的水箱采暖溫度B2下限時(shí)換熱循環(huán)停止,當(dāng)液位開(kāi)關(guān)低于設(shè)定值Cl,補(bǔ)水閥門打開(kāi)開(kāi)始補(bǔ)水, 當(dāng)液位開(kāi)關(guān)大于設(shè)定值C2時(shí)閥門關(guān)閉補(bǔ)水,當(dāng)用戶需要取生活熱水時(shí),取水閥門打開(kāi),當(dāng)用戶需要排空蓄熱水箱里面的水時(shí),手動(dòng)排水閥門打開(kāi);[0034]末端散熱循環(huán)回路運(yùn)行條件,當(dāng)蓄熱水箱實(shí)時(shí)溫度大于等于設(shè)定的水箱采暖溫度上限時(shí),且換熱泵啟動(dòng),時(shí)散熱循環(huán)泵啟動(dòng)開(kāi)始進(jìn)行散熱循環(huán),同時(shí)手動(dòng)關(guān)閉散熱循環(huán)泵。 系統(tǒng)當(dāng)蓄熱水箱實(shí)時(shí)溫度小于等于設(shè)定的水箱采暖溫度B2下限時(shí),輔助加熱器輔助加熱器啟動(dòng)且輔助加熱選擇閥門關(guān)閉,當(dāng)T6蓄熱水箱實(shí)時(shí)溫度大于等于設(shè)定的水箱采暖溫度 Bl上限時(shí),且換熱泵啟動(dòng),時(shí)輔助加熱器12輔助加熱器關(guān)閉且輔助加熱選擇閥門打開(kāi)。通過(guò)自動(dòng)或者是手動(dòng)調(diào)節(jié),供回水比例比例調(diào)節(jié)閥,通過(guò)用戶供暖選擇閥門自動(dòng)或者手動(dòng)進(jìn)行控制供暖選擇。
權(quán)利要求1.一種主動(dòng)式太陽(yáng)能熱水集中控制箱,包括箱體,其特征在于,所述的箱體面板上嵌入有觸摸屏,箱體內(nèi)部分別設(shè)置有斷路器、控制主機(jī)、數(shù)據(jù)量擴(kuò)展模塊、模擬量擴(kuò)展模塊和直流電源,其中斷路器、控制主機(jī)、數(shù)據(jù)量擴(kuò)展模塊和模擬量擴(kuò)展模塊依次相連,控制主機(jī)一端與觸摸屏相連,控制主機(jī)另一端與調(diào)節(jié)閥相連;數(shù)據(jù)量擴(kuò)展模塊與繼電器相互連接,繼電器上還分別連接有集熱泵、換熱泵、散熱泵、 輔助加熱器、電磁閥和照度傳感器和溫度傳感器;所述的溫度傳感器還分別于模擬量擴(kuò)展模塊和繼電器相連;電源分別與觸摸屏、控制主機(jī)、模擬量擴(kuò)展模塊和溫度傳感器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式太陽(yáng)能熱水集中控制箱,其特征在于所述的控制箱箱體面板上分別安裝有多個(gè)不同功能的指示燈;所述的箱體面板為可開(kāi)啟面板。
3.如權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式太陽(yáng)能熱水集中控制箱,其特征在于所述的控制主機(jī)為可編程控制器PLC,嵌入式觸摸屏一端通過(guò)串口協(xié)議與控制主機(jī)可編程控制器PLC通信。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種主動(dòng)式太陽(yáng)能熱水集中控制箱,包括箱體,箱體面板上嵌有觸摸屏,電源模塊,箱體內(nèi)設(shè)有通用控制器,控制器各個(gè)端口接線連接端子板X1。本實(shí)用新型的太陽(yáng)能熱水集中控制箱,人機(jī)操作友好,可擴(kuò)展性好,能有效的提供集熱效率,根據(jù)太陽(yáng)的光照的強(qiáng)度自動(dòng)跟蹤實(shí)現(xiàn)最優(yōu)集熱效率;利用了供回水溫差的特點(diǎn)作為反饋調(diào)節(jié)使房間末端房間溫度動(dòng)態(tài)的保持在設(shè)定控制溫度上;輔助加熱設(shè)備控制采用溫差控制策略克服了定溫控制帶來(lái)的缺點(diǎn),達(dá)到了對(duì)太陽(yáng)能輻射的移峰填谷作用,基本解決了太陽(yáng)能周期性波動(dòng)的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24D19/10GK202253966SQ20112038663
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者于軍琪, 劉加平, 劉艷峰, 周江, 王登甲, 艾濤 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)
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