基于PLC和GP的水源热泵中央空调系统的研究与应用

　　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(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特点，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、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、实时反馈处理与实时显示等，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、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图(其他画面不做详细介绍)：