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1 引言

    能源問題是制約我國經濟發展的首要問題，而海水源熱泵空調則是集綠色、衛生、環保于一體，是我國首個既可取暖、又能制冷的海水源熱泵供暖制冷項目，于2004年12月在青島發電廠投入使用。
    海水源熱泵是地溫空調技術中的一種，是利用少量電能，從海水中提取熱量和冷量，達到制熱和制冷的目的。整個海水源熱泵技術包括取水設備、板式換熱器、熱泵機組（壓縮機）和輸風管四個部分，其工作原理為：將海水抽出后，在其通過板式換熱器后，將海水中的熱量置換到自來水中，溫度稍高的自來水再經過空氣壓縮機的物理做功后，其溫度最高能提高到七八十攝氏度，熱水又把空氣加熱，最后空氣經過風管進入房間，達到中央空調制式的制熱效果。

2 電氣控制系統設計

2.1  控制系統的組成及控制原理
    在工業自動化領域之內,可編程控制器( PLC) 的使用越來越普遍。PLC 以其高可靠性、適應工業過程現場、強大的聯網功能等特點,廣泛應用于生產工藝過程。在目前的很多自控系統中,常常選用PLC 作為現場級的控制設備,用于數據采集、狀態判別和輸出控制;而在系統上位機(通常為工控機) 上利用工控組態軟件來完成工業流程及控制參數的顯示,實現生產監控和管理等功能。作者正是充分利用了微型機和PLC 各自的特點,實現了優勢互補，在該控制系統中比較好的得到了運用。
系統框圖如下：

2.2  觸摸屏的組態設計
    上位機的系統設計采用全中文工控組態軟件MCGS(Monitor and Control Generated System)，該組態軟件是一套基于Windows 平臺的，用于快速構造和生成上位機監控系統的組態軟件系統。MCGS 具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等特點。能充分利用Windows的圖形編輯功能, 方便地構成監控畫面, 以動畫方式顯示控制設備的狀態, 具有報警窗口, 實時趨勢曲線, 可便利地生成各種報表, 功能強大。
    MCGS把每一臺下位機看作是外部設備, 在開發過程中根據“設備配置向導”的提示一步步完成連接過程。在運行期間, MCGS通過驅動程序和這些外部設備交換數據, 包括采集數據和發送數據指令。每一個驅動程序都是一個COM 對象, 這種方式使通訊程序和MCGS構成一個完整的系統, 既保證了運行系統的高效率, 也使系統能夠達到很大的規模。
    為了滿足工藝上的要求，分別設計了手動狀態主界面（圖1）和自動狀態主界面（圖2）。控制面板上設有手動/自動按鈕，其主要區別在于，當設置在自動方式下時，系統則根據所采集到的環境溫度和管道壓力按照工藝流程自動運行，外界不能人為干預。手動狀態下能分別的控制各個部件，按鈕紅色表示部件停止，綠色表示部件開啟。同時，為了防止在手動狀態下的誤操作，還特別設計了按鍵鎖功能。
分別如下圖所示： 

2.3  系統的PLC軟件設計
    該控制系統跟據所要求的工藝選擇了三菱的FX2N系列PLC。可編程控制器主要的控制對象是開關量居多，而本系統要求采集溫度值、壓力值、并且按要求控制變頻電機，所以需要加上硬件的A/D、D/A接口，實現模數轉換，來有效的處理模擬量。
    考慮到工藝要求系統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。
    根據項目的工藝要求，結合各種操作指令，確定設備動作的先后順序，利用梯形圖對PLC完成開關量邏輯控制,編譯通過后可由專用通訊電纜下載到PLC。程序框圖如下所示：

3. 結束語

    海水源熱泵技術只提取海水中的熱能，熱泵壓縮機組運轉只使用相當于普通空調運轉所需電能的１／４，整個供熱過程不會對空氣、水源造成任何污染，可以說是一種真正的綠色能源。同時，使用海水源取暖和制冷不需煤炭、油料，大大降低了成本。據測算，使用地溫空調技術，一個取暖季內，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技術，平時還可以通過熱泵空調技術隨時獲得熱水，稱得上是一舉三得。      
    該海水源熱泵項目在青島發電廠已經投入運行取得了很好的效果，并成為該領域的全國第一。