太阳能建筑 Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ
基于 ＲＳ － ４８５ 通信、ＰＬＣ 与三维力控组 态技术的太阳能热水工程监控系统
山东省科学院能源研究所 李光元 ＊ 耿刚 潘友军 丁丽丽 王蕾 中石化济南分公司 赵玮
摘 要 本文介绍了太阳能热水工程监控系统的设计要求以及原理。利用三维力控组态技术设计出一套太阳能热水工程的监控系统。 本监控系统以 ＰＣ 机作为上位机，可编程控制器 ＰＬＣ 做为下位机，利用 ＲＳ－ ４８５ 通信技术组网，实现了上位机与下位机的通信，实现数据的传 输，将数据显示与存储于上位机中。
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｄ ｔｈｅ ｄｅ ｓ ｉｇｎ ｒｅ ｑｕｉｒｅ ｍ ｅ ｎｔｓ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ ｕｓ ｅ ｄ ＰＬＣ ａｎｄ ＰＣ－ Ａｕｔｏ．Ｔｈｉｓ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｕｓ ｅ ｄ ＰＣ ａｓ ｅ ｐｉｇｙｎｙ ｃｏｍｐｕｔｅ ｒ， ＰＬＣ ａｓ ｈｙｐｏｇｙｎｙ ｃｏｍ ｐｕｔｅ ｒ，ｕｓ ｅ ｄ ｎｅ ｔ ｏｆ ＲＳ－ ４８５ ｔｏ ｒｅ ａｌｉｚｅ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅ ｐｉｇｙｎｙ ｃｏｍｐｕｔｅ ｒ ａｎｄ ｈｙｐｏｇｙｎｙ ｃｏｍｐｕｔｅ ｒ，ｒｅ ａｌｉｚｅ ｄ ｄａｔａ ｔｒａｎｓ ｍ ｉｓ ｓ ｉｏｎ．
１ 监控系统设计要求
１．１ 运行参数的检测 太阳能热水系统在运行过程中，存在大量的热物理参数，
运行或者备用的状态、变频器输出的频率或者电流、电磁阀的 动作情况等。 １．３ 控制系统要求
太阳能系统的自动运行，包括各类电磁阀、循环泵、变频 器的自动运行。
太阳能系统的手动运行，包括各类电磁阀、循环泵、变频 器的手动控制运行。
变脚本当数据发生变化时执行。
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３ ＲＳ － ４８５ 组网方式
３．１ 组网方式
ＲＳ－ ４８５ 可 以
采用二线与四线方
式，二线制可实现
真正的多点双向通
信，因此采用二线
制通信。在本系统
中采用一条双绞线
电缆作总线，将其 余 ４ 个节点串接起
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热插拔功能，远传通讯功能强大、组网灵活、独立完成测控任 务，可以严格保证本系统设施的安全运行。
（１）监控界面 监控系统采用远程监控与现场监控相接合的方法，远程 监控采用 ＰＣ 机 ＋ 三维力控组态软件，现场监控采用人机界 面（触摸屏）做为可视操作界面。 （２）现场采集系统 现场采集系统采用温度传感器及水位传感器，温度传感 器采用日本石冢测温电阻温度传感器以及浮球式水位传感 器。水位传感器通过浮球与连杆的电磁吸合来判定电阻大小 并确定水位。 （３）微控核心 控制系统采用台达 ＤＶＰ－ １０ＳＸ 型 ＰＬＣ，扩展数字输出模 块 ＤＶＰ０８ＳＮ 以及模拟量输入模块 ＤＶＰ０４ＡＤ，用以实现 ６ 点模拟量输入、２ 点模拟量输出、４ 点数字量输入、１０ 点数字 量输出。 （４）通讯方式 通讯采用 ＲＳ－ ４８５ 组网。 ２．２ ＰＣ 机监控设计 ２．２．１ 控制策略 控制策略如图 １ 所示。
表 ２ Ｍｏｄｂｕｓ 功能码
等以一定的组织形式存储在介质上。在本系统中共设置了
２３２ 个组态点、４６ 个中间变量。 ２．２．５ 动画连接
动画连接是将画面中的图形对象与变量之间建立特定
的联系，通过制作画面连接使图形在画面上随 ＰＬＣ 数据的 变化活动起来。建立了动画连接后，在界面运行系统中，图形
对象将根据变量或表达式的数据变化，改变其颜色、大小等
数据库是整个监控软件的核心，创建数据库点并进行数 据库点与 ＰＬＣ 设备的数据连接，实时数据库系统由管理器和 运行系统组成，实时数据库将组态数据、实时数据、历史数据
表 １ 通讯口参数
图 １ 监控策略图
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关键词 太阳能热水系统 监控 ＲＳ－ ４８５ ＰＬＣ
Ａｕｔｏ－ ｃｏｎｔｒｏｌ ａ ｎｄ Ｏｎ－ ｌｉｎｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ ｏｆ Ｓ ｏｌａ ｒ Ｗａ ｔｅ ｒ Ｐ ｒｏｊｅ ｃｔ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ Ｐ ＬＣ、Ｐ ｃ－ ａ ｕｔｏ ａ ｎｄ ＲＳ － ４８５ Ｂｙ Ｌｉ Ｇｕａｎｇｙｕａｎ，Ｇｅ ｎｇ Ｇａｎｇ，Ｐａｎ Ｙｏｕｊｕｎ，Ｄｉｎｇ Ｌｉｌｉ，Ｗａｎｇ Ｌｅ ｉ ａｎｄ Ｚｈａｏ Ｗｅ ｉ
络上查询到供应热水设施的基础数据，方便了对热水系统运
行的检查和控制。
阳光 能源
（责编：吕志新）
参考文献
１ 苏云，潘丰，肖应旺．基于组态王与 ＰＬＣ 的远程控制系统［Ｊ］． 工业仪表与自动化装置，２００４（２）：５３￣ ５５
２ 监控系统
２．１ 监控系统硬件结构 控制系统采用 ＰＬＣ 作为微控制器，其硬件配置方式为整
体式加积木式，扩展了数字输出扩展模块、模拟量扩展模块， 此配置易安装、易使用，系统可靠性、兼容性、扩充性强，具有
如温度、水位等模拟量参数。需要通过 ＰＬＣ 对这些参数进行 实时采集和处理，并且为远程传送做好准备。 １．２ 设备运行状态的监测
自动化程度不高、供应热水品质低的缺陷。ＰＬＣ、触摸屏技术
在课题控制系统中的应用，不但提高了系统的自动化程度和
可靠性，而且控制精度高，提升了整个系统的热效率，而且远
程监控的实现，解决了原来一直困扰小区太阳能供水的管理
维护不便的问题，提高了工作效率及准确度，提高了工程设计
水平及技术档案管理水平，使得物业管理人员可以在办公网
图 ２ 监控系统图 ２．２．３ 配置 Ｉ／Ｏ 设备
该系统采用台达 ＤＶＰ１０ＳＸ 系列 ＰＬＣ 完成底层数据采集 和底层控制过程。该 ＰＬＣ 通过 ＲＳ－ ４８５ 串行通讯口与操作站 相连。可直接在操作站上对 ＰＬＣ 进行各种控制操作，人机交 互简洁直观。
Ｉ／Ｏ 设备配置采用 Ｍｏｄｂｕｓ 通讯协议，通讯口参数见表 １，其功能码参见表 ２，Ｍｏｄｂｕｓ 功能码与数据类型对应表如 表 ３ 所示。 ２．２．４ 创建实时数据库
外观，文本会根据变量的变化动态刷新。这样便可以将现场
真实的数据反映到计算机的监控画面中，从而达到了计算机
监控的目的。
２．２．６ 动作脚本 在本系统中涉及到窗口脚本动作、应用程序脚本动作以
及数据改变脚本动作。窗口脚本可以在窗口打开时执行、关闭
时执行或者在存在时周期执行。应用程序脚本可以在整个应
用启动时执行、关闭时执行或者在运行期间周期执行。数据改
差就可以了。ＲＳ－ ４８５ 收发器共模电压范围为 － ７￣ ＋１２Ｖ，只
有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中
共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损
坏接口。在此工程中由于传输距离短，干扰源内阻不大，采
用接地与隔离转换接口以及屏蔽双绞线共用的方法消除共来自模干扰。４ 结束语
本系统现已在聊城富贵花园小区运行，解决了现有系统
一般情况下，要求在远程可监测到循环、补水泵的电动机
＊李光元，２６ 岁，硕士，从事制冷自动化、新能源自动化、ＤＣＳ 系 统等面的研究。 Ｅ－ ｍ ａｉｌ：ｌｉｇｕａｎｇ１６０６＠１６３．ｃｏｍ 电话：０５３１－ ８２６０５８６４ 手机：１３５５３１７６１８３
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图 ３ ＲＳ４８５ 组网方式
来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线
中的反射信号对总线信号的影响最低。其组网方式如图 ３ 所
示，并在总线电缆的开始和末端并接终端电阻，终端电阻阻值
为 １２０Ω。
３．２ 共模干扰
ＲＳ－ ４８５ 接口均采用差分传输信号方式，并不需要相对
于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位
２．２．２ 建立图形界面 利用窗口工具箱里面的编辑工具、实时 ／ 历史趋势曲线、
实时 ／ 历史报警、实时 ／ 历史报表等组件和图库制作建立监控 界面（主体图、系统实时显示、历史曲线、报表以及用户管理 等）。监控图形界面可直观、动态地显示出太阳能热水系统各 部位重要参数的变化以及各泵阀的开启情况。同时还有历史 曲线、报表等窗口，如图 ２ 所示。
Ｋｅ ｙｗｏｒｄｓ Ｓｏｌａｒ ｗ ａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ＲＳ－ ４８５ ＰＬＣ
０ 引言
到目前为止，国内的大面积太阳能供热水控制系统主要是 利用单片机和继电器对系统进行控制。由于其在控制技术方面 的缺陷，整个系统的自动化程度不高，维护不方便，使整个系统 提供的热水品质不能满足使用者的需求，因此大面积太阳能供 热水系统仍然难以规模化应用和推广。基于此，本文提出一套以 ＰＬＣ 为微控制核心、利用 ＰＣ 机与组态软件作为监控系统的上 位机，通过 ＲＳ－ ４８５ 通信方式的太阳能热水监控系统，提升整个 太阳能系统的性能，方便小区物业对太阳能热水系统的维护。