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（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）：
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/WIN32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：控制程序分为若干个控制部分，每一部分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）中多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。
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