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  2．信號線與動力線必須分別放置在不同的金屬管道或者金屬軟管內(nèi)部
  由于水系統(tǒng)的兩臺富士變頻器離控制柜較遠(yuǎn)分別為30m和20m，因此連接PLC和變頻器的信號線如果不放置在金屬管道內(nèi)，極易受到變頻器和外部設(shè)備的干擾；同時由于變頻器無內(nèi)置的電抗器，所以變頻器的輸入和輸出級動力線對外部會產(chǎn)生極強(qiáng)的干擾，因此放置信號線的金屬管或金屬軟管一直要延伸到變頻器的控制端子處，以保證信號線與動力線的分開。
  3．模擬量控制信號線應(yīng)使用雙股絞合屏蔽線，電線規(guī)格為0.5～2mm2。在接線時一定要注意，電纜剝線要盡可能的短（5-7mm左右），同時對剝線以后的屏蔽層要用絕緣膠布包起來，以防止屏蔽線與其它設(shè)備接觸引入干擾。
  4．為了提高接線的簡易性和可靠性，推薦信號線上使用壓線棒端子。壓接端子選擇如下圖：
  5．如無使用壓線端子，接線時請注意：
  二．關(guān)于接地
  1．變頻器的接地應(yīng)該與PLC控制回路單獨(dú)接地，在不能夠保證單獨(dú)接地的情況下，為了減少變頻器對控制器的干擾，控制回路接地可以浮空，但變頻器一定要保證可靠接地。在控制系統(tǒng)中建議將模擬量信號線的屏蔽線兩端都浮空，同時由于在機(jī)組上PLC與變頻器共用一個大地，因此建議在可能的情況下，將PLC單獨(dú)接地或者將PLC與機(jī)組地絕緣開來。
  2．變頻器的接地
  ·400V級：C種接地（接地電阻10Ω以下）。
  ·接地線切勿與焊機(jī)及動力設(shè)備共用。
  ·接地線請按照電氣設(shè)備技術(shù)基準(zhǔn)所規(guī)定的導(dǎo)線線徑規(guī)格。
  如35KW的變頻器接地線線徑推薦為22mm2，87KW的接地線線徑推薦為50mm2。
  ·接地線在可能范圍內(nèi)盡量短。由于變頻器產(chǎn)生漏電流，與接地點(diǎn)距離太遠(yuǎn)則接地端子的電位不安定。
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  ·使用兩臺以上變頻器的場合，請勿將接地線形成回路。如圖：
  3．變頻器與電機(jī)間的接線距離。
  變頻器與電機(jī)間的接線距離較長的場合，來自電纜的高次諧波漏電流，會對變頻器和周邊設(shè)備產(chǎn)生不利影響。因此為減少變頻器的干擾，需要對變頻器的載波頻率進(jìn)行調(diào)整。
本系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，適用于需要熱水供應(yīng)的場合，比如辦公大樓，賓館洗浴等，尤其適合太陽能資源比較豐富的地區(qū)?？刂葡到y(tǒng)采用臺達(dá)DVP40ES2 PLC、DVP04PT-E2、DVP04AD-E2，臺達(dá)人機(jī)界面 HMI B07S515。本系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定，自動化程度高，尤其是恒溫出水的設(shè)計(jì)節(jié)約了大量水資源，集熱循環(huán)的設(shè)計(jì)使得太陽能熱水高效循環(huán)進(jìn)入水箱，輔助熱源的加入很好的解決了太陽能資源不足天氣情況下的熱水供應(yīng)。
  2 系統(tǒng)構(gòu)成
  臺達(dá)系列人機(jī)界面，臺達(dá)ES2系列CPU、臺達(dá)PT-E2系列溫度控制模塊，臺達(dá)AD-E2系列模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量模塊、太陽能集熱器、電熱絲(或空氣源熱泵等其它輔助熱源)、保溫水箱、洗浴控制泵、集熱循環(huán)泵、電磁閥、溫度傳感器、液位傳感器、功率變送器等，如圖1所示。

  3 系統(tǒng)工作原理及循環(huán)過程
  (1)自動上水
  水箱內(nèi)裝液位傳感器p，水箱內(nèi)水低于一定值時(20%)，自動補(bǔ)水閥上電，水箱自動補(bǔ)水，水位達(dá)到設(shè)定值時(90%)，自動補(bǔ)水閥斷電，自動補(bǔ)水停止。
  (2)集熱循環(huán)
  當(dāng)集熱器出水口水溫(出水口安裝溫度傳感器)高于水箱內(nèi)水溫，達(dá)到PLC設(shè)定啟動溫差(6-10攝氏度)時，集熱循環(huán)泵啟動;集熱水箱中的低溫水進(jìn)入到真空管集熱器組中，集熱器中的相對高溫水循環(huán)到集熱水箱中，使水箱中的水溫升高。當(dāng)溫差值降低到系統(tǒng)設(shè)定停止溫差時(1-3攝氏度)，循環(huán)泵停止，集熱循環(huán)停止。如此反復(fù)進(jìn)行，逐漸將熱量傳遞到水箱，使水箱中的水溫度逐漸提升，直到達(dá)到洗浴要求的溫度。
  (3)管路恒溫出水
  恒溫回水管路循環(huán)主要是針對室內(nèi)的洗浴熱水管道而言，為了保證洗浴時一開噴頭閥門即有熱水，同時減少無效冷水的浪費(fèi)，必須安裝熱水回水管路，采取管路循環(huán)措施。管路循環(huán)采用定溫循環(huán)方式，在室內(nèi)熱水回水管路中適當(dāng)位置安裝溫度檢測傳感器和循環(huán)泵，設(shè)置一個溫度范圍來控制泵的運(yùn)行。當(dāng)管道內(nèi)水溫低于設(shè)定值時，啟動洗浴管道循環(huán)泵，將管路中的低溫?zé)崴蛉氡厮?，?dāng)水溫達(dá)到設(shè)定值時，管道循環(huán)泵停止運(yùn)行。
  (4)恒溫控制
  當(dāng)水箱內(nèi)水溫低于一定值時，集熱器不能達(dá)到洗浴熱水的溫度要?dú)?，此時開啟水箱內(nèi)電加熱或其它輔助熱源(空氣源熱泵)，以實(shí)現(xiàn)任何天氣條件下都能保證有熱水供應(yīng)的要?dú)狻?br />   (5)冬季防凍循環(huán)
  室外管道(保溫水箱和集熱器之間)在寒冷的冬天可能被凍，因此必須有防凍循環(huán)功能;當(dāng)集熱器溫度(檢測傳感器測溫)低于一定值(2-5攝氏度)時，啟動集熱循環(huán)泵，將保溫水箱中的熱水打進(jìn)集熱器，防止管路結(jié)凍。
  4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
  系統(tǒng)上位機(jī)選用HMI b7s515型號觸摸屏以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的可視化監(jiān)測與控制，下位機(jī)選用臺達(dá)系列PLC，主機(jī)CPU選用DVP40ES2，溫度模塊選用04PT-E2，AD模塊選用04AD-E2。擴(kuò)展模塊還可加入功率變送器，監(jiān)測電磁閥，循環(huán)泵以及輔助熱源的功率，如圖2所示。

  (1)溫度傳感器所測得溫度相關(guān)信號經(jīng)PT模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后傳回PLC的CPU，PLC的狀態(tài)反應(yīng)到觸摸屏上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控，如圖3所示。

  圖3 溫度傳感器PT100與DVP04PT模塊的外部接線圖
  (2)水箱液位傳感器測得電信號后，經(jīng)液位變送器將電信號轉(zhuǎn)化為4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號后，經(jīng)AD模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號傳回PLC，PLC根據(jù)設(shè)定值做出判斷，控制水箱電磁閥的開啟與斷開，如圖4所示。

  圖4 液位變送器與04AD-E2模塊的外部接線圖
  另外，各溫度傳感器的測量溫度直接代表各個組成部分的溫度，以此來控制系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，溫度傳感器的安裝位置極其重要。溫度傳感器安裝處的水溫必須能代表所測部分的平均溫度。
  5 電氣控制系統(tǒng)軟件開發(fā)
  (1)WPL Soft開發(fā)PLC控制程序
  WPL Soft為臺達(dá)電子可編程控制器DVP系列在Windows存在系統(tǒng)環(huán)境下所使用的程序編程軟件，臺達(dá)PLC采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。
  系統(tǒng)控制的關(guān)鍵是溫度、液位的比較，通過PLC的比較指令可方便的實(shí)現(xiàn)。
  各擴(kuò)展模塊讀取參數(shù)的頻率、精度是本控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，臺達(dá)PLC提供的溫度控制模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊可以輕松的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動化精確控制。
  (2)觸摸屏人機(jī)界面(HMI)程序
  觸摸屏替代鼠標(biāo)及鍵盤部分功能，安裝在顯示屏前端的輸入設(shè)備，是人與控制系統(tǒng)之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制，是控制系統(tǒng)的重要組成部分。在PLC控制程序中加入開關(guān)量，與HMI的寄存器相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)HMI與PLC的關(guān)聯(lián)，如圖5所示。

  圖5 PLC程序控制集熱循環(huán)泵的啟動與停止
  6 結(jié)論
  本應(yīng)用通過臺達(dá)PLC及其觸摸屏實(shí)現(xiàn)了對熱水系統(tǒng)的自動化控制及其監(jiān)測，輔助熱源的加入解決了單一太陽能受天氣狀況影響大的缺點(diǎn)(若輔助熱源選用空氣源熱泵，則系統(tǒng)較之電加熱具有顯著的耗電量低、安全、舒適、綠色環(huán)保、低碳的優(yōu)點(diǎn))。
  控制系統(tǒng)上，加入了溫度、液位、功率等多個參數(shù)，反映到觸摸屏上實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行系統(tǒng)的重要參數(shù)可視化監(jiān)控。使用戶對水箱內(nèi)水溫度，洗浴熱水溫度、水箱內(nèi)水量，系統(tǒng)耗電量等多項(xiàng)參數(shù)有明確的掌握。實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)保養(yǎng)方便,可推廣性極強(qiáng)，尤其適合賓館洗浴、辦公大樓等場合的熱水供應(yīng)。此外，還可根據(jù)冬季室內(nèi)取暖的要求，自動控制適宜溫度的熱水進(jìn)入暖氣管道，實(shí)現(xiàn)洗浴、采暖兼容的熱水控制系統(tǒng)，如附表所示。
臺達(dá)DVP系列PLC各型主機(jī)均內(nèi)建2個通訊口的標(biāo)準(zhǔn)配置，即一個RS232和一個RS485通訊口，其RS232口主要用于上下載程序或作為與上位機(jī)、觸摸屏通訊，而RS485口主要用于組建485網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)通訊控制。尤其值得一提的是EH機(jī)型可通過通訊功能卡擴(kuò)充一個RS232或RS485通訊口，使得在組建多重通訊網(wǎng)絡(luò)更加方便。
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  相對于通訊口的硬件配置，臺達(dá)PLC在軟件指令上對通訊的支持也是相當(dāng)豐富和便利，主要通過以下三種方式完成485通訊功能：
  3.1自由通訊方式
  該方式通過串行數(shù)據(jù)傳輸指令RS來完成主站與從站之間的數(shù)據(jù)交換，可以實(shí)現(xiàn)無協(xié)議的自由通訊。許多接口設(shè)備如變頻器、儀表等…若配備RS-485串行通訊，且該設(shè)備之通訊格式也有公開即可由PLC使用者以RS指令設(shè)計(jì)程序來傳輸PLC與接口設(shè)備之間數(shù)據(jù)。
  3.2MODBUS通訊方式（GB/Z 19582）
  MODBUS協(xié)議是目前國際上公開的標(biāo)準(zhǔn)串行通迅協(xié)議，也是中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件GB/Z 19582：基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。臺達(dá)PLC通訊符合MODBUS協(xié)議，并且臺達(dá)其它產(chǎn)品如變頻器、溫控儀、司服控制器等485通訊均符合MODBUS協(xié)議，對于符合MODBUS之通訊格式的產(chǎn)品，臺達(dá)PLC提供了更加便利的通訊指令MODRD 、MODWR、MODRW來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫，程序編寫中不需關(guān)注傳送的字符，校驗(yàn)碼的轉(zhuǎn)換等等，只需要確定通訊地址及寫入讀出的數(shù)據(jù)即可，不過在多指令讀寫時需要考慮通訊時序問題，避免通訊沖突。
  3.3臺達(dá)PLC有特色的通訊命令EASY LINK
  基于MODBUS通訊協(xié)議，臺達(dá)EP/EH系列PLC機(jī)型提供了更為方便快捷的通訊方式——EASYLINK。EASY LINK通訊是臺達(dá)PLC有特色的通訊命令，可以提供主站與32個從站通訊，每個從站讀寫各100項(xiàng)數(shù)據(jù)的能力，且不需要復(fù)雜編程即可高速快捷的完成通訊控制，節(jié)省大量的編程時間。
  綜合比較上述三種通訊方式，自由通訊方式的編程為復(fù)雜，但它可以與非MODBUS協(xié)議的設(shè)備通訊，設(shè)備選擇自由靈活不受限制；MODBUS通訊方式的編程則簡單的多，且也具有一定的編程靈活性，如可優(yōu)先與某個從站通訊；而EASY LINK通訊方式是針對符合MODBUS協(xié)議互連設(shè)備簡單的通訊方式，幾乎不需要編程即可完成，不需要考慮半雙工通訊方式中通訊時序問題，只需要指定讀出寫入數(shù)據(jù)的寄存器和數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)，啟動LINK連接即可完成設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊。因此對于符合MODBUS協(xié)議的設(shè)備建議采用LINK通訊方式。