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1 引言

    能源問(wèn)題是制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首要問(wèn)題，而海水源熱泵空調(diào)則是集綠色、衛(wèi)生、環(huán)保于一體，是我國(guó)首個(gè)既可取暖、又能制冷的海水源熱泵供暖制冷項(xiàng)目，于2004年12月在青島發(fā)電廠投入使用。
    海水源熱泵是地溫空調(diào)技術(shù)中的一種，是利用少量電能，從海水中提取熱量和冷量，達(dá)到制熱和制冷的目的。整個(gè)海水源熱泵技術(shù)包括取水設(shè)備、板式換熱器、熱泵機(jī)組（壓縮機(jī)）和輸風(fēng)管四個(gè)部分，其工作原理為：將海水抽出后，在其通過(guò)板式換熱器后，將海水中的熱量置換到自來(lái)水中，溫度稍高的自來(lái)水再經(jīng)過(guò)空氣壓縮機(jī)的物理做功后，其溫度最高能提高到七八十?dāng)z氏度，熱水又把空氣加熱，最后空氣經(jīng)過(guò)風(fēng)管進(jìn)入房間，達(dá)到中央空調(diào)制式的制熱效果。

2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1  控制系統(tǒng)的組成及控制原理
    在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域之內(nèi),可編程控制器( PLC) 的使用越來(lái)越普遍。PLC 以其高可靠性、適應(yīng)工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)、強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)工藝過(guò)程。在目前的很多自控系統(tǒng)中,常常選用PLC 作為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的控制設(shè)備,用于數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)判別和輸出控制;而在系統(tǒng)上位機(jī)(通常為工控機(jī)) 上利用工控組態(tài)軟件來(lái)完成工業(yè)流程及控制參數(shù)的顯示,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控和管理等功能。作者正是充分利用了微型機(jī)和PLC 各自的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在該控制系統(tǒng)中比較好的得到了運(yùn)用。
系統(tǒng)框圖如下：

2.2  觸摸屏的組態(tài)設(shè)計(jì)
    上位機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用全中文工控組態(tài)軟件MCGS(Monitor and Control Generated System)，該組態(tài)軟件是一套基于Windows 平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。MCGS 具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等特點(diǎn)。能充分利用Windows的圖形編輯功能, 方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面, 以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài), 具有報(bào)警窗口, 實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線, 可便利地生成各種報(bào)表, 功能強(qiáng)大。
    MCGS把每一臺(tái)下位機(jī)看作是外部設(shè)備, 在開(kāi)發(fā)過(guò)程中根據(jù)“設(shè)備配置向?qū)А钡奶崾疽徊讲酵瓿蛇B接過(guò)程。在運(yùn)行期間, MCGS通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序和這些外部設(shè)備交換數(shù)據(jù), 包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)指令。每一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序都是一個(gè)COM 對(duì)象, 這種方式使通訊程序和MCGS構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng), 既保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率, 也使系統(tǒng)能夠達(dá)到很大的規(guī)模。
    為了滿足工藝上的要求，分別設(shè)計(jì)了手動(dòng)狀態(tài)主界面（圖1）和自動(dòng)狀態(tài)主界面（圖2）?？刂泼姘迳显O(shè)有手動(dòng)/自動(dòng)按鈕，其主要區(qū)別在于，當(dāng)設(shè)置在自動(dòng)方式下時(shí)，系統(tǒng)則根據(jù)所采集到的環(huán)境溫度和管道壓力按照工藝流程自動(dòng)運(yùn)行，外界不能人為干預(yù)。手動(dòng)狀態(tài)下能分別的控制各個(gè)部件，按鈕紅色表示部件停止，綠色表示部件開(kāi)啟。同時(shí)，為了防止在手動(dòng)狀態(tài)下的誤操作，還特別設(shè)計(jì)了按鍵鎖功能。
分別如下圖所示： 

2.3  系統(tǒng)的PLC軟件設(shè)計(jì)
    該控制系統(tǒng)跟據(jù)所要求的工藝選擇了三菱的FX2N系列PLC?？删幊炭刂破髦饕目刂茖?duì)象是開(kāi)關(guān)量居多，而本系統(tǒng)要求采集溫度值、壓力值、并且按要求控制變頻電機(jī)，所以需要加上硬件的A/D、D/A接口，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，來(lái)有效的處理模擬量。
    考慮到工藝要求系統(tǒng)采用了模擬量輸入模塊FX2N-4AD、與Pt100型溫度傳感器匹配的FX2N-4AD-PT模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊FX2N-4DA。
    根據(jù)項(xiàng)目的工藝要求，結(jié)合各種操作指令，確定設(shè)備動(dòng)作的先后順序，利用梯形圖對(duì)PLC完成開(kāi)關(guān)量邏輯控制,編譯通過(guò)后可由專用通訊電纜下載到PLC。程序框圖如下所示：

3. 結(jié)束語(yǔ)

    海水源熱泵技術(shù)只提取海水中的熱能，熱泵壓縮機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)只使用相當(dāng)于普通空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)所需電能的１／４，整個(gè)供熱過(guò)程不會(huì)對(duì)空氣、水源造成任何污染，可以說(shuō)是一種真正的綠色能源。同時(shí)，使用海水源取暖和制冷不需煤炭、油料，大大降低了成本。據(jù)測(cè)算，使用地溫空調(diào)技術(shù)，一個(gè)取暖季內(nèi)，平均每平方米需１５元，夏季制冷需５元；而如果燃用煤炭，每平方米取暖費(fèi)用約為２５元，燃用油料需４５元，使用電鍋爐則需８０元。此外，冬天取暖、夏天降溫都可使用地溫空調(diào)技術(shù)，平時(shí)還可以通過(guò)熱泵空調(diào)技術(shù)隨時(shí)獲得熱水，稱得上是一舉三得。      
    該海水源熱泵項(xiàng)目在青島發(fā)電廠已經(jīng)投入運(yùn)行取得了很好的效果，并成為該領(lǐng)域的全國(guó)第一。