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PLC和HMI在水源热泵自动控制系统设计实例
发布人:春岛水源热泵   发布时间:2020-1-10

    水源热泵以其高效节能、运行稳定可靠、属于可再生能源、环境效益显著、一机多用、自动控制程度高、使用寿命可达20年以上、占地面积小等诸多优势,得到许多厂家应用。

    对水源热泵而言,用可编程控制器(即PLC)和人机界面触摸屏(即HMI)自动控制系统较之接触器-继电器自动控制系统,硬件系统简洁明了、软件系统得天独厚。

制热系统结构

    在与用户商谈时,把水源热泵冬季供热,夏季也可以制冷的特点给予叙述,但用户说北方夏季高温的情况也就15-20天,不需制冷,但冬天季节时间长,保证有效供暖即可。水源热泵系统冬季工作时,地下水由潜水泵抽上来经过水源热泵机组制冷介质蒸发器和冷凝器,通过少量的高位电能输人,实现低位热能向高位热能转移。

    热泵侧循环水,由用户末端设备回来的35℃~40℃的水,经过水源热泵机组再制备成50℃的热水送到用户末端设备进行制热采暖。取热后的地下水通过回灌井返回到地下。为节省篇幅,请见图1所示,“水源热泵热水机组制热实际系统图”。

自控系统主电路设计

    本水源热泵自控系统包括主电路设计、控制电路设计。主电路设计包括热水泵主电路,冷水泵1/2主电路,压缩机主电路。主电路需完成的功能由热水泵启动及运转;冷水泵1和2启动及运转;压缩机启动及运转。

    压缩机启动为四级有级调节,星-角启动,并有四个能量电磁阀组成。其分别是25%电磁阀、50%电磁阀、75%电磁阀、100%电磁阀。其中,25%电磁阀为卸荷阀,其余为增加能量电磁阀。为保护压缩机设置喷液电磁阀、油位电磁阀、压缩机加热电磁阀。请见图2所示“水源热泵制热机组主电路图”。

自控系统控制电路设计

    本水源热泵自控系统包括控制回路电器设计,PLC硬件系统设计,PLC和HMI的软件设计。

1控制回路电器、PLC及HMI硬件系统设计

    根据PLC控制点数统计,及本着够用且实用的原则,选择韩国LGK7M-DR40U的PLC一套及G7F-RD2A四路模拟输入、输出扩展模块2套;LG PMU-330伪彩,5.7英寸触摸屏1块。

2 PLC和HMI系统的硬件设计

    PLC虽然抗干扰能力很强,但设计时还应该考虑电磁干扰,在控制电源回路里加上滤波器,保证PLC有良好的接入电源。为节省篇幅,PLC和HMI的硬件设计见图3所示的水源热泵机组系统PLC硬件图。

3 PLC及HMI系统程序软件设计

    PLC与触摸屏HMI通过RS232C连接,触摸屏HMI可实时显示和监控设备的运行状态,并且只需轻触触摸屏屏幕地相应位置即可向PLC发出指令和数据,再通过PLC完成对设备的控制,可制成多幅监控画面。

    实际上,软件设计就是根据项目的工艺条件而设计完成的。软件设计的好还取决于对工艺的透切理解、以及面对对象多层次的保护。为节省篇幅,PLC的程序设计见图4所示:PLC及HMI程序框图。

结语

    水源热泵项目为吉林梅河口7800平米的中小商场供暖立项,对这个项目,本人初使的设计构思,就是设计复杂,但操作极其简单,维护简便。现在从水源热泵的主电路设计、控制电路设计、PLC和触摸屏HMI的设计均实现了水源热泵制热机组的工艺条件,运转良好。该项目的成功实施,也带动了水源热泵在周边地区的进展,使之成为带标志性的项目。

(编自《电气技术》,作者为李刚。)

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