关键词：太阳能；热水工程；电气控制系统；监控
引言
经过许多年的不断发展，太阳能热水技术已经成为当前应用较为广泛的技术，不仅可以为居民的家庭提供热水，还可以为城市的运转提供热水，应用十分广泛，并且非常的便捷。相对于其他形式的能源热水来说，太阳能在能源消耗和环境保护方面都具有明显的优势，并且更加符合当前可持续发展的理念。现阶段，我国应用于住宅的太阳能热水系统有很多种，但是却和建筑物的匹配程度并不高，控制形式比较单一，且集成化程度较低。PLC技术具有较高的可靠性，抗干扰能力也十分强大，不仅具有传统继电器控制系统的功能，同时还可以扩展一些智能控制模块，从而将模拟量输入输出控制和现代控制方法有效结合在一起，最终实现智能化的控制。在应用PLC技术之后，可以搭配工业触摸屏，从而让操作人员与控制系统之间联系更加紧密，让操作人员可以通过触摸屏来控制设备，实现对太阳能热水工程的智能化控制。
1.太阳能热水工程概述
所谓的太阳能热水工程，就是利用太阳能集热器来收集太阳的能量，通过循环系统将热量传递给水，再根据控制系统所设定的数据将水加热之后存储在储热单元之中，从而给用户提供所需要的热水。由此可见，太阳能热水工程需要有集热器、循环系统、储水箱、控制系统和辅助加热系统共同构成，其中集热装置中的吸热元件是全玻璃真空太阳能集热管，能够有效吸收太阳的能量，再通过循环系统将水循环到集热器中，经过加热之后可以通过循环管道流入到储水箱中，在达到控制系统所设定的温度之后能够自动停止，从而让水始终保持在同一个温度，而辅助加热系统可以让水可以在阴雨天和没有阳光的时候能够正常为用户提供热水。
2.太阳能热水工程的电气控制系统分析
2.1硬件设计
需要根据太阳能热水工程的工艺要求、原理图和各控制负载的特性和功率，以及不同的需要来配置相应的电器元件，然后在根据相应的电器元件绘制出系统布局图，以便于更好的控制系统的柜壳尺寸。因此，就需要设计一套电气控制系统，保证太阳能热水工程的运行安全性。在绘制布局图时，应该注意以下几点内容：一是电气设备之间应该设置有足够的电气空隙和爬电距离，从而能够保障整个设备的稳定运行；二是在设计柜内的PLC等电子元件时，需要尽量将其控制在远离主回路、开关电源和变压器，并且能够直接放置或者靠近柜内其他发热元件的对流方向；三是需要保证整体的美观和设计合理，同时让强弱电能够分别走线。
2.2软件设计
对于太阳能热水工程的电气控制系统的软件设计来说，能够分成两个部分：一是控制部分，可以使用PLC可编程控制器，然后再将数据进行实时采集，再经过处理之后存入到一级和二级系统所规定的的接口DB模块当中，再由数据采集服务器通过调用OPC组建来进一步获取PLC和DB模块当中的各项数据。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除此之外，为了能够在最大程度上保证数据的安全性，还需要在一级和二级系统当中设置网关，从而隔离网络，并且提供数据过滤和基础的防火墙功能，最终实现对电气系统的自动控制；二是显示部分，这一部分主要使用了文本显示器和触摸屏等设备，然后负责将PLC模块的引入和时间设置进行控制，从而简化相应的运营和维护工作，并且具有非常好的稳定性，同时能够为前端的各个应用提供更加可靠的数据存储平台，能够将关键数据库的数据通过合理的备份策略被定期备份在物理磁带之上，这样能够更好的保证所存储的数据安全性。
在对太阳能热水工程的电气控制系统的软件设计过程中，应该注意以下几点问题：一是在设计循环泵或者上水电动阀时，应该适当的考虑延时功能，从而尽量减少水温在温变点变化时，循环泵或者上水电动阀的频繁动作；二是在温差循环启动一段时间之后，如果水箱温度仍然没有达到循环停止条件，那么就应该设置循环一段时间后停止一段时间，而如果在满足启动条件之后，则应该再次进行启动，从而能够防止循环泵一直处在工作状态中；三是在辅助能源或者循环泵启动时，应该将水箱中的水位纳入到考虑范围中，尽量减少出现干烧和循环泵的空转；四是在水箱上水时，如果太阳光照比较强烈，但是集热器中没有存水，那么就应该避免上冷水，避免出现真空管爆炸的情况。
2.3远程监控
在设计整个电气控制系统时，还可以加入远程控制技术，而这一技术主要是在PC端建立数据库，然后通过PLC与PC之间的联系，不仅能够对数据进行采集，还可以完成三个部分的数据监测和管理。在监测部分需要对所产生的数据进行监测和累计，从而显示出每个瞬时量的实时曲线；而管理部分则需要对数据进行统计和计算，最终形成统计报表。除此之外，若想具备更加完善的数据汇总功能，还需要具有一个比较完善的查询功能和数据库的维护功能，并以此为基础对大量的能源数据进行分析和查询。因此，远程控制技术需要完成以下功能：需要通过PLC与本机上的PC端进行实时通讯，如果服务器出现了数据的变化，那么用户端和相应的管理软件上的数据也应该出现变化，从而做到对数据的实时监测。每四分钟就需要把每半个小时的工作量读取到数据库当中，然后通过计算最终形成八个小时的数据库和每天的数据库，这样设计主要是可以满足日后的查询需求。除此之外，在对相关数据进行采集的过程中，每个检测量越限的错误状态也可以被实施的写入到错误列表当中，还可以按照选择的条件对错误列表进行详细的查询，同时为了更加方便的对数据进行分析，还可以将数据直接生成EXCEL表格，通过数据库与PLC的通讯，将数据传入到PLC中，然后经过分析可以发现其中所包含的更加具有指向性的内容，以便于更加准确的判断太阳能热水工程的运行实际情况，实现对整个电气系统的远程监控。
4.结论
综上所述，对于太阳能热水工程来说，电气系统的设计能够直接影响整个工程的运行。因此，在设计的过程中，应该进行综合考量，尽量减少对元件的损耗。经过大量实践证明，PLC技术的应用简单方便，并且数据传输非常稳定，能够做到对数据的实时传输，为解决太阳能热水工程数据的采集和集中监控起到了十分关键的作用，同时帮助用户能够更好的控制太阳能热水工程，实现工程的人性化和智能化。
参考文献：
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论文作者:叶鲲鹏,
论文发表刊物:《科学与技术》2019年17期
论文发表时间:2020/1/15
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