基于PLC和GP的水源热泵中央空调系统的研究与应用(图文)

1、基于PLC和GP的水源热泵中央空调系统的研究与应用(图文)论文导读：以往的水源热泵控制系统多采用单片机控制。由于PLC即可编程序逻辑控制器ProgrammableLogicalController是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计的工业计算机，具有抗干扰能力强，工作可靠性高，平均无故障时间长，可在恶劣的环境下正常工作等，此外还可大大缩短系统的设计、安装和调试周期，从而可加快工程进度。GP由于能在屏幕上给出中文提示，人机交互界面友好，所以使设备的操作更加简单、直观、方便。关键词：PLC，GP，水源热泵0引言以往的水源热泵控制系统多采用单片机控制。由于PLC即可编程序逻辑控制器

2、Programmable Logical Controller是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计的工业计算机，具有抗干扰能力强，工作可靠性高，平均无故障时间长，可在恶劣的环境下正常工作等，此外还可大大缩短系统的设计、安装和调试周期，从而可加快工程进度。PLC程序通过小的修改即可应用到其他品牌或型号的PLC控制模块，即程序具有相当好的通用性。GP由于能在屏幕上给出中文提示，人机交互界面友好，所以使设备的操作更加简单、直观、方便。因此，本系统的监控系统采用了PLC和GP技术。一、硬件设计本控制系统的核心部件采用德国SIEMENS公司S7-200系列可编程控制器，考虑到控制系统的

3、规模，CPU选用6ES7-CPU214，带有扩展模块2块EM235、1块EM222和1块EM223；本控制系统的实际物理点数为13点数字量输入、22点数字量输出、6点模拟量输入。系统人机界面采用日本Digitail公司的GP37W2触摸屏，用于监视系统运行状况和设置工作参数，操作界面采用中文对话方式，易于操作。通过配置通讯适配器实现西门子MPI协议和RS232串行通信协议的转换，实现触摸屏和PLC之间的数据通信。温度传感器采用中美合资北京ACT公司生产的TD-6112-8000。系统构成如图：二机头水源热泵空载实验系统示意图二、软件设计根据水源热泵机组的控制要求设计触摸屏画面程序和PLC梯形图

4、程序，包括机房系统有关设备制冷制热两种工况下、自动和手动两种启停控制方式下各需求检测量温度、能量级、故障、运行状态、辅助设备状态等的实时检测、实时反应处理与实时显示等，故障及时检测与报警处理以及各种保护的及时实现等。1、触摸屏画面设计人机界面采用集操作和显示于一体的触摸屏。根据系统的控制要求及综合考虑人机界面的操作特点，编制出各个画面。本系统的触摸屏画面均应用GP-Pro/PB3 Version 7.01全英文软件编写，经该软件编辑模拟无误后，下载到触摸屏即可使用。操作人员可根据屏幕上的中文提示，直接轻触屏幕上的按钮来控制水泵和压机的启停，同时又可在屏幕上观察到系统运行工况、各道温度的实时数据

5、、能量级、故障、运行状态、辅助设备状态、故障及历史故障状态、报警状态、以及各种保护等信息，使本人机界面具有显示直观、操作简单可靠的特点。在制冷自动方式;画面中，用户可以直接触摸对应的按钮，然后这些按钮的开关状态值ON/OFF送入PLC处理，PLC会向相应的元器件发送启停命令。在制冷参数显示画面中，可以显示出制冷方式下实时的空调水和井水温度等，各压机的排气温度和能量级，各压机的累计运行时间，以方便值班人员参考。制冷自动方式画面和制冷参数显示画面如下列图其他画面不做详细介绍：2、PLC程序设计PLC控制程序采用西门子公司提供的基于WINDOWS平台的S7-200编程软件STEP7-Micro/WI

6、N32编写，并采用LAD、CSF、STL三种编程方式编制而成。整套控制程序采用模块化/结构化编程方法：控制程序分为假设干个控制局部，每一局部的控制程序由主程序OB1在每次扫描周期中依次调用来实现各自的控制功能。以下主要介绍几个关键技术的实现：1、对温度的控制设计温度处理的核心部件是模拟量模块EM235。按照面向对象的思想，PLC控制程序主要通过在OB1主程序中屡次调用子程序块实现对每一温度模拟量的处理，每一温度模拟量都是通过采样、量化将其转化为数字量。为了降低采样误差，减少显示值波动跳变以增加采样值稳定性和提高控制程序可靠性，鉴于系统特性，程序设计每个模拟量平均采样时间5秒，5秒内每秒对该模拟

7、量采样1次，取其5次的平均值作为该运行时刻的温度值，存储到模块内部的V区，以供主程序调用。2、对故障的检测处理程序设计了对故障的实时检测，当管路系统出现共性非紧急故障包括：压机油位保护、压机油压差保护和压机吸排气压力保护时，机组投入快速卸载运行，每台压机先转入25%能量运行60秒后停机；当机组系统出现紧急故障包括：压机电子保护、压机过载保护、电源保护和水流量开关保护时，故障压机或系统立即停止运行。待故障消除后，可以重新自动投入运行。只要系统出现故障，程序将给出声光报警，控制柜上的故障指示灯和故障电铃显示和报警。操作人员可在触摸屏上查看故障原因，以便决定处理方法。3、机组运行按照结构化程序设计的

8、思想，PLC控制程序主要通过屡次使用编程工具中的比拟指令和位逻辑指令等实现温度二维模拟方式并参考结合时间参数共同控制实现加、卸载的调度。机组分自动和手动两种工作方式。自动制冷方式下：启动循环泵 延时2分钟 启动井水泵延时2分钟启动压机压机上载。自动制热方式下：启动井水泵 延时2分钟 启动循环泵延时2分钟启动压机压机上载。中选择手动方式时，井水泵、循环泵或压机都会单机运行。手动方式下压机的上卸载过程执行自动方式下的上卸载程序。4、系统控制的优化为了保证整体机组部件使用寿命平均，维护量根本相同，程序运用平均压缩机运行时间的优化控制模式均衡两台压机工作时间，即工作时间长者后启动先停机，工作时间短者先

9、启动后停机；并且根据井水温度和循环水温度调节热泵的运行工作状态。5、试运行本程序编制了试运行时间控制这一特殊功能，在试运行期间，当机组的累计工作时间大于或等于调试人员预设定的机组限定时间后，机组将停止运行直到供给商根据试运行状态等去取消试运行。本功能的应用不但可让供给商可以准确掌握机组试运行期间内现场运行一手材料，还可以在一定程度上帮助供给商及时收回机组货款。6、压缩机运行时间的累计为了保持系统运行良好，必须定期对系统进行维护保养。本系统对压机的运行时间进行累计，累计值能够断电保持，即关断电源后累计值还存在。操作人员可以根据所显示的运行时间来安排系统的维护工作，为设备的管理提供了方便。7、密码保护为了保证系统操作的平安性，在人机界面中设置了用户等级，通过用户登录输入密码确定操作权限。0级为操作工级，无须输入密码；1级供机组管理人员使用，可以进入设置温度修正参数、加卸载间隔时间和加卸载温差；2级供厂商的调试和厂家技术人员使用，可以设置试运行的启用或关闭、修改机组运行时间。三、结论该控制系统通过PLC软件解决了机组控制系统复杂，故障点多的难点，通过GP方便地实现了人机对话。该系统做