摘要：以往针对太阳能热水系统的控制手段主要采用继电器和PLC控制。随着物联网的快速发展，一些用户对太阳能热水系统控制的便捷性提出了更高的要求，如实现手机端APP、电脑端随时随地进行远程监控，并能对热水系统参数进行修改。为满足用户需求，在传统继电器、PLC控制的前提下，结合广州巨控公司的S6202G型智能远程监控模块实现手机端APP、电脑端远程监控已成功应用在太阳能热水工程系统控制中。
关键词：手机端APP；PLC；物联网；太阳能热水；控制系统
1引言
近年来，随着物联网科技的快速发展，越来越多的用户对太阳能中央热水系统控制提出了新的要求，主要体现在即要保证系统稳定安全可靠，又要实现远程监控，还要保证价格相对低廉。以往传统的远程监控系统，由于造价相对高昂，已经无法满足当前竞争日益残酷的太阳能光热市场。现对传统的远程监控系统进行了创新和推广，实现了以手机端APP为主，电脑端为辅的太阳能热水系统远程监控方案并在实际工程中成功应用。而基于手机端APP实现远程监控的应用技术因其便利性、随时性、价格相对低廉，必然成为光热系统远程监控的首选，值得推广及应用。
2 智能远程监控模块的特点及工作原理
智能远程监控模块应用非常广泛，支持Modbus主从协议，西门子PPI，三菱，欧姆龙，台达，信捷等各种PLC协议。系统网络适应性强，只要在我国三大网络（联通、电信、移动）能覆盖的地方均能实现远程操作。支持4g网络远程监控，有线网络、短信和语音等多种通讯方式，并且兼容3G网络，通过扫描智能远程监控模块二维码在手机端下载APP即可实现远程数据监控。智能远程监控模块实现手机端APP及电脑端远程监控需与PLC变量进行组态，组态完成后模块可自动采集PLC变量参数。用户在使用过程中可通过打开手机端APP软件进行监控，并可自行设定太阳能热水系统参数。如用户需用电脑端对太阳能热水系统进行远程监控，可登入智能远程监控模块网址，输入设备账号及密码即可远程监控太阳能热水系统运行情况。基于该智能远程监控模块综合了各种PLC设备的通讯协议等优点，目前在工业控制上得到了广泛的应用。本文根据太阳能集中供热水系统的理念，采用西门子S7-200PLC与S6202G型智能远程监控模块相结合实现太阳能热水工程手机端APP及电脑端远程监控智能化控制。
3太阳能热水工程概述
太阳能热水工程是利用太阳能集热器收集太阳能量，将太阳能集热器的热量传递给水，然后通过循环系统将热水收集存储于储热单元中，为用户提供所需要的热水。因为太阳能的低密度，所以其加热过程缓慢，不能如常规热源那样一次将冷水加热到所需温度的热水。当遇到阴雨天气时，需通过辅助热源系统加热使水温提高供用户使用。
太阳能热水系统主要由太阳能集热系统、管道循环系统、贮水箱、辅助加热系统和控制系统五部分组成。集热系统是太阳能系统的能量积累转换中心，其接收太阳辐射的能量，并将太阳的辐射能量转化为水的热能，集热系统中集热装置主要采用平板型集热器和全玻璃真空管型集热器。循环系统是集热器至贮热水箱、辅助热源至贮热水箱、供热水管网的循环管道以及相关的循环水泵、电磁阀门等。贮水箱将太阳能所产的热水集中存储，并通过供水管路供应至用水单元。辅助热源主要是在太阳能产热水能力供不应求时辅助加热。控制系统采集集热器的温度信号和储水箱的液位、温度信号，控制系统会自动启动循环加热程序给储水箱补偿加温，达到预设温度后自动停止，让使用水始终保持同一温度，辅助加热系统主要在阴雨天时启动。针对寒冷地区太阳能热水系统还需要有保温防冻系统，以减少管路热量损失，防止低温冻堵，保证系统在寒冷条件下正常运行。
4系统设计
4.1硬件设计
第一，系统主电路。系统主电路主要包括集热循环泵、辅助热源循环泵、辅助热源设备、供水增压泵、电磁阀等。主电路设备主要通过PLC驱动交流接触器或中间继电器控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆考虑到各循环水泵的工作负荷及系统的可靠性，集热循环泵M1由接触器KM1控制运行；辅助热源循环泵M2由接触器KM2控制运行；辅助热源装置由接触器KM3控制运行；供水增压泵M4由变频器驱动，接触器KM4控制工频运行，KM5控制变频运行，工频和变频切换主要通过变频器反馈的频率上限和下限信号输出给PLC输入端子，经过PLC内部程序实现供水增压泵工频和变频自动切换；补冷水电磁阀与热回水电磁阀主要通过PLC检测储热水箱水位、回水末端管网温度信号驱动中间继电器实现自动控制。
第二，系统控制电路。根据西门子S7-200PLC（CPU224CN）与S6202G型智能远程监控模块的接口电气特性。智能远程监控模块电源与PLC主机的输入点采用直流24V电源供电，输出接触器线圈采用交流220V电源供电。PLC编程软件及智能远程监控模块与CPU以RS485串行通信方式通信。CPU224CN串口0用于程序上传与下载，串口1与智能远程监控模块连接实现模块自动采集PLC变量。PLC主机的I0.1～I0.7分别输入热继电器动合触点信号，作为各循环水泵工频运行时发热报警的输入信号。I1.0、I1.1分别输入变频器的频率上限和频率下限信号。Q0.0～Q0.6输出给交流接触器线圈和继电器线圈信号，控制系统的辅助热源设备接触器、各循环泵接触器、电磁阀中间继电器启停。Q0.7接变频器的STF端控制变频器的运行。
4.2远程监控程序设计
智能远程监控模块组态软件采用广州巨控公司研发的SDev4软件。SDev4组态软件对PLC变量组态后通过数据线与远程监控模块连接进行下载与上传。组态软件程序主要分三个部分分别为数据词典、添加通讯设备、自定义辅助功能。在数据词典中，设置IO变量属性将变量关联到相关通讯设备的PLC寄存器地址。添加通讯设备可添加并连接多个PLC设备，最大可支持多达500点的通讯变量。自定义辅助功能是在工程中定义和变量相关的各种报警，控制，查询功能。
4.3远程监控系统功能与组成
控制系统是太阳能热水工程的中枢系统，其通过西门子PLC与S6202G智能远程监控模块的应用实现了手机端APP及电脑端远程监控功能。模块自动采集PLC数据，可在手机或电脑上实时监测太阳能热水系统设备运行状态及水温、水压、水位等参数。并可在手机端或电脑端对系统参数进行设定以自动控制电磁阀、集热循环泵、辅助热源循环泵、辅助热源设备、供水增压泵及变频器等设备的启停，以满足用户用热水需求。
4.4远程监控系统实现
SDev4组态软件程序下载至远程监控模块。PLC端口0利用PC/PPI电缆与编程PC连接，程序下载后，端口0可与触摸屏连接；端口1利用RS485串行通信电缆与S6202G智能远程监控模块COM1或COM2口连接。现场调试远程监控模块网络采用联通SIM卡，手机端下载模块APP软件，登陆软件输入设备账号及密码即可查看设备运行状态及热水参数信息。同时可在手机端或电脑端对系统水温、水位、水压等参数进行设定及手动启停相关设备。并实现了SDev4组态软件添加的远程报警、远程控制、远程查询等自定义辅助功能。
结语：
本系统在PLC控制的前提下结合智能远程监控模块实现了手机端APP及电脑端远程监控功能。智能远程监控模块是太阳能热水系统实现远程监控的核心部件，在实际应用中控制方便、功能强大、经济效益突出。智能远程监控系统运行可靠、稳定，可实时监控。系统手机端APP界面可操作性强、监控画面美观、易于使用。可根据用户情况进行远程操作，设置系统参数。现在随着智能手机的普及，传统继电器、PLC控制方式结合智能远程监控模块实现的手机端APP远程监控在太阳能热水工程中必将会得到更广泛的应用。
参考文献：
[1]寇志伟，徐明娜，李文军基于PLC与HMI的太阳能热水工程控制系统[J].制造业自动化.2015
[2]王怀龙太阳能热水系统全功能控制仪的开发设计[J].大连理工大学硕士学位论文.2010
[3]郭敬红.太阳能集中供应热水设计[J].科学技术与工程.2010
论文作者:伍志国
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/27
标签：远程监控论文; 太阳能论文; 热水论文; 系统论文; 模块论文; 接触器论文; 热源论文; 《电力设备》2018年第30期论文;