③、PLC现场控制系统可以与远程工业控制计算机组建网络进行通信，通过远程工业控制计算机对系统进行情况远程监控，可以利用工控计算机对大型系统多个现场控制点进行控制，提高了系统的可管理性和可维护性。远程监控可在单位总部监控室内监控全国的大面积太阳能供热水系统的运行情况，进行在线调试、数据采集和故障处理等。
④、系统本身可以进行自我测试和自我优化。远程工控计算机监控现场运行情况并存储信息，经过复杂数据可得出整个系统直观的得热量、平均热损系数等性能曲线，利用存储的运行信息可实时调整系统参数，进行优化控制，使系统达到最佳运行效果。 4、首创大规模太阳热水工程自检自测自动计算系统得热量（首
家达到国标要求）。
5、实现大规模太阳热水工程的热性能达到国家标准。日辐射量
为17MJ/m时，日有用得热量≥7.5 MJ/m，平均热损系数≤90W/(m·K)。
6、实现大规模太阳热水工程的经济效益和社会效益指标：三年
收回投资，五年正常运行，10年维护运行，15年维修运行。
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六、现有基础、研究方法和技术路线：
1、依托单位
山东省能源研究所（山东桑乐太阳能有限公司）是山东太阳能学会理事长单位，自上世纪80年代开始，就致力于太阳能热利用及其控制方面的研究及市场推广。自建所（公司）以来至今共设计、施工的太阳热水工程数百个。使用的集热器种类繁多，建造的工程类型十几种。
早在1994年就获得国家经贸委、国家计委、国家科委联合颁发的优秀节能产品推荐证书。1994年在行业内首家推出了太阳能热水器配套控制仪表；96年首创“分体外插式辅助电加热器”，使太阳能热水器实现了全天候使用；96年推出的热水王使太阳能热水器实现了全天候全自动；98年将嵌入式单片机技术应用于大面积太阳能供热水系统，使系统实现了全自动；2000年推出的智能王，使太阳能热水器实现了智能化；2004年推出了数码王，使太阳能热水器进入了数字化时代。本单位在太阳能热利用和控制方面已形成技术和产品优势，在该产业领域名列全国前三名，形成了稳定的市场，年销量超过20万m，销售收入达1.4亿元。
2、现有研究基础、特色和优势
现阶段已达到的主要技术指标：
该项目集热器采用全玻璃真空管集热器或U型管真空集热器，控制系统采用PLC可编程控制器、触摸屏人机界面和远程监控的
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工控计算机进行控制，不仅实现了系统的全天候全自动，而且实现了智能化和信息化，使大面积太阳能供热水系统又上了一个新台阶。
本项目属于产学研合作项目。我们致力于太阳能热利用及其控制技术方面的研究已有二十余年，积累了丰富的经验，并培养了一大批技术专家和人才，其中正研7人，博士1人，客座博士2人，副高30多人，中级职称人数若干，在技术和人才方面实力雄厚。
经过近十年发展，不但拥有大批专家和人才，而且拥有先进的科研开发设施和现代化厂房及生产设备，在原有10000平方米车间的基础上，又新建了12000万平方米的现代化厂房和设备，现已具备年产50万m的生产能力。经过多年的市场开拓，建立了庞大的销售网络，在全国有1000多家专卖店，产品远销台湾、德国、南非等地。
以上的技术人才、厂房设备和销售网络的优势，为本项目研制和产业化提供了必要的条件，保证了项目的顺利实施。
3、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解
该项目是一项多学科、多专业组合优化工作。主要由集热器阵列、蓄热水箱、循环管路、变频控制供水系统、泵阀选用、辅助加热系统、传感系统、PLC可编程控制系统、人机界面触摸屏
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和远程监控系统等组成。系统的组成如图1所示，下面重点对系统的工作原理和控制要点作介绍：
图1 太阳热水工程原理、供热水及其控制系统
工作原理：
U型真空管集热器吸热后使其联管内水温升高，当达到设定水温时，电磁阀1打开，自来水将集热器内的热水推进蓄热水箱，当定温点水温降低后，电磁阀自动关闭，当光照继续加热集热器内水温达到设定温度后，电磁阀1又自动打开，这样反复加热脉冲式送水，如果集热器和水箱匹配，光照结束后，水箱内充满所
要热水。如果水箱提前充满（有剩余热水），系统自动进入温差循环状态。定温电变成高温点，水箱内是低温点。通过循环泵与蓄热水箱循环使蓄热水箱温度继续升高。辅助热源（预定天然气锅炉）在太阳能量不足时工作，作为太阳能的补充，同样实行定温直流方式，系统全自动运行。有情况变化，电脑芯片的程序也随之变化按已定程序工作适应变化。变频控制系统通过变频器控制水泵给各终端供水，终端供水水压恒定，而且使供水管路中存水与蓄热水箱之间定温循环，实现出水即热。PLC可编程控制系统利用传感系统采集现场数据，并对数据进行分析和处理，触摸屏人机界面对系统参数进行设置，控制泵阀和电加热等执行器件的工作，使整个系统可靠运转。PLC可把系统数据通过远程通信传送给工业控制计算机，通过工业控制计算机可对系统进行远程监控。
①、集热器
系统采用U形管─真空管集热器,集热器单体采用模块化制作，太阳能集热器阵列采用集热器模块化组合。
U形管─真空管集热器是在全玻璃真空管中插入弯成U形的金属管，在U形管和玻璃真空管之间有与二者紧密接触的金属翅片，进行热量传导。此集热器为我公司研制的新型产品，除具全玻璃真空管集热器的优点外，集热器可在承压下运行，更