安科瑞 徐涵

摘要：太陽(yáng)能和空氣源熱泵結(jié)合能夠做到性能互補(bǔ)，一定程度上能夠緩解能源緊缺。而PLC控制系統(tǒng)在整個(gè)供熱系統(tǒng)中有著重要的作用。但由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素影響，上傳給PLC的模擬信號(hào)易受干擾影響，因此要在系統(tǒng)中接入信號(hào)隔離器。通過(guò)信號(hào)隔離器隔離的轉(zhuǎn)換可以有效減少干擾，從而達(dá)到提升效率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性的目的。

關(guān)鍵詞：供熱；信號(hào)隔離器；PLC控制系統(tǒng)；抗干擾

0：概述

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)一直保持著較快的增長(zhǎng)速度，與此同時(shí)，能源緊張的矛盾也日益突出。我國(guó)能源相對(duì)不多，人均能源低于世界水平，另一方面，能源工業(yè)技術(shù)水平低，能耗高又加劇了國(guó)內(nèi)能源緊張的局面。為緩解能源緊張的局面，太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)日益受到人們重視。太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)生熱水依賴天氣和日照變化，所以不能穩(wěn)定提供熱水。而將太陽(yáng)能和空氣源熱泵結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器和空氣源熱泵性能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

其中，PLC控制系統(tǒng)在供熱系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。PLC控制能夠快捷地監(jiān)控每個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，其工作的可靠性越發(fā)受到重視。信號(hào)干擾造成的PLC死機(jī)等故障不易排查和根除，增加了設(shè)備運(yùn)行的故障率，降低了設(shè)備作業(yè)效率。因此，最提高設(shè)備的抗干擾能力尤為重要。

1：供熱系統(tǒng)控制過(guò)程與原理

系統(tǒng)顯示功能實(shí)現(xiàn)上位PC機(jī)有良好的人際溝通界面，保證工作人員可以更加直觀、清晰地了解和控制系統(tǒng)各工段處的工作狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)功能有溫度顯示、參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)處理功能，溫度顯示是系統(tǒng)溫測(cè)點(diǎn)分別通過(guò)PT100和測(cè)溫模塊檢測(cè)溫度。然后由485總線將數(shù)據(jù)匯總，PLC實(shí)時(shí)處理后，上位PC機(jī)通過(guò)工作人員實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)各工段處的工作情況。參數(shù)設(shè)定可以通過(guò)上位PC機(jī)完成，在上位PC機(jī)里，利用組態(tài)軟件規(guī)劃出所顯示的，由上位機(jī)與PLC通訊對(duì)PLC進(jìn)行操作，就可以達(dá)到完全自動(dòng)化。

水溫、水位等傳感器檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，通過(guò)信號(hào)隔離器隔離轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)傳輸至PLC，PLC進(jìn)行信號(hào)處理將信號(hào)處理成CPU能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。PLC通過(guò)與設(shè)定值進(jìn)行比較通過(guò)輸出接口電路控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)的運(yùn)行信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。

圖1 電氣控制圖

2：信號(hào)隔離器在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用

供熱系統(tǒng)中存在多種非電氣模擬量的測(cè)量和轉(zhuǎn)換，例如溫度、水位等，這些都需要通過(guò)模擬量信號(hào)變送器轉(zhuǎn)換為4~20mA輸出，在傳送至PLC進(jìn)行分析。但在該現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境大型設(shè)備較多，存在干擾。對(duì)于4~20mA傳輸來(lái)說(shuō)，干擾的存在容易影響其傳輸精度，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)接收到的信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況存在差異，致使系統(tǒng)沒(méi)有辦法下發(fā)準(zhǔn)確的指令更甚者直接發(fā)送錯(cuò)誤指令，使得太陽(yáng)能加熱與空氣源熱泵配合出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)失靈不能有效傳輸熱水。

在PLC系統(tǒng)中加裝信號(hào)隔離器就能有效解決問(wèn)題。信號(hào)隔離器切斷了傳導(dǎo)干擾的傳播途徑，減小設(shè)備直接連接的接地環(huán)路帶來(lái)的信號(hào)失真，提高了控測(cè)量精度和4~20mA 模擬量信號(hào)抗工頻電磁干擾的能力，保證了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

如圖2所示，經(jīng)過(guò)信號(hào)隔離器的隔離轉(zhuǎn)換，4~20mA信號(hào)可以更加可靠的傳送給PLC系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，降低了設(shè)備故障率及損失，高效的同時(shí)也更加經(jīng)濟(jì)。

圖2

3：BM100信號(hào)隔離器

3.1概述

BM100系列信號(hào)隔離器在工業(yè)生產(chǎn)中為增加儀表負(fù)載能力并保證連接同一信號(hào)的儀表之間互不干擾，提高電氣性能。BM100信號(hào)隔離器輸入支持三種輸入模式，兼容傳感器的三種接線方式，將輸入信號(hào)進(jìn)行隔離輸出，輸送給二次儀表或PLC/DCS使用。

BM100系列信號(hào)隔離器外觀圖

3.2技術(shù)參數(shù)

4：結(jié)束語(yǔ)

太陽(yáng)能與空氣源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用PLC控制技術(shù)，并加裝信號(hào)隔離器進(jìn)行信號(hào)傳輸，使得系統(tǒng)在功能性、穩(wěn)定性以及可靠性上有了顯著提高，同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)的操作更加簡(jiǎn)單快捷，調(diào)試和維修也更加方便，一定程度上實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目標(biāo)。無(wú)論從經(jīng)濟(jì)還是實(shí)用性而言，信號(hào)隔離器都具有廣泛的推廣意義。

參考文獻(xiàn)

[1]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05.

[2]陳立定．電氣控制與可編程序控制器的原理及應(yīng)用[M]． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：121-140.

審核編輯hhy