plc控制热泵系统毕业设计

plc控制热泵系统毕业设计内容摘要：

房间中，达到制暖效果，同时，冷凝器中的水可以排回地下，利用较温暖的地下水，可以增加热泵的效率。 其中空调水泵采用小功率的家用型水泵，因此，可以直接启动 ,无需降压启动或星角启动。 16 第 4 章 系统设计过程 控制系统硬件连接图 （见附录 C） 温度传感器模块 LM3312 模块为 4 通道热电阻输入模块，提供了与 Cu50、 Pt100 两种热电阻一次测温元件进行连接的接口，用于采集并处理从现场来的热电阻的电阻值 输入信号。 本设计采用 Pt100 热电阻， Pt100 是铂电阻传感器，它的阻值随环境温度的变化而变化，一般用来测量 200 度到 +500 度的温度，质量可靠，经济实惠，灵敏度也不错。 其测量温度输入范围与 LM3312 量程对应数据如表 41 所示。 由表可知，量程对应的输入数据位实际测量温度的 10 倍。 表 41 Pt100 与 LM3312的关系 输入信号范围 量程所对应的输入数据范围 Pt100(150157。 2℃ ) 1500～ 1572 LM3312 与 Pt100 热电阻的接线如图 41 所示： 通道4通道3通道2通道1图 41 热电阻接线图 Pt100 热电阻采用四线制接法，可以有效地消除引线电阻（即将传感器的信号传到远方二次仪表之间的连接导线或电缆）的影响，使测量结果更加准确。 如图 42所示 ： 17 图 42 四线制接法 压力 检测开关 在所设计的 系统中，有四个压力检测开关，包括两个高压检测开关，两个低压检测开关。 其作用是为了保护压缩机，防止压缩机在高压或低压情况下运行。 高压检测开关检测到压力过高时，会及时断开，同理，低压检测开关在压缩机压力过低时，也会断开。 在这里 选用 SOR 压力检测开关。 其连线如图 43 所示。 流量检测开关 流量检测开关有两个，分别为热水出水流量检测开关和冷水出水流量检测开关。 当没有水通过时，流量为 0，流量检测开关断开。 当有流量时，流量检测开关闭合。 流量检测开关也是检测空调水泵运行的依据，当水泵运行时，才会有流量通过，热水或冷水流过房间内管道，达到制暖或制冷的目的。 当不需要制暖或制冷时，流量检测开关断开，同时，可以反馈到压缩机，使其结束运行，避免了压缩机长时间运行或做无用功，做到节约能源和资源。 流量检测开关选用 SOR 流量检测开关其连接入 图 43 所示。 18 图 43 压力和流量检测开关 报警器连接 报警器在系统中是不可或缺的一部分，当系统发生故障时，报警器可以迅速发出信号。 采用声光报警器，当故障发生时，报警器启动，警铃长鸣，并且发出发光。 采用 YL8 声光组合报警器，可以满足设计要求。 报警器一端接入 220V 的零线，另一端接入 PLC 开关量输出的 % 端口。 控制系统的 软件设计 该地源热泵系统主要是根据蒸发器和冷凝器进水和出水温度变化来控制 4 台压缩机的启停，使温度保持在设定的温度范围内。 温度设计要求如表 42 所示。 当 进水温度和出水温度都高时减少压缩机的运行数量，从而减少进水量和出水量，使温度降低。 当进水温度和出水温度都低时，增加压缩机的运行数量，从而提高温度。 4 台压缩机分为 A 组合 B 组，每组各有 2 台压缩机。 系统的 I/O 点分配如表 42 所示，其中开关量输入点 6 个，模拟量输入点 4 个，开关量输出点 5 个，模拟量输出点 1 个。 表 42 温度设计要求 温度 冷水出水温度 42℃ 48℃ 热水出水温度 9℃ 15℃ 19 PLC选择和 I/O 分配 根据输入和输出的要求，该 地源热泵 中央空调系统的控制器选用和利时公司具有 自主知识产权的 HOLLiASLEC G3 小型一体化 PLC。 考虑到此系统需要一定的备用 I/O 点， CPU 模块选择带有 24 点开关量的 LM3107，其中开关量输入 14 点，开关量输出 10 点。 模拟量输入模块选用四通道热电阻输入模块 LM3312。 PLC 的人机界面选用 EView 触摸屏。 各个部分的连接如附录 C 所示。 这些配置完全能够满足系统的要求。 表 43 PLC控制系统 I/O分配图 信号类型 PLC 地址 描述 开关量输入 % A 组高压检测开关 % B 组高压检测开关 % A 组低压检 测开关 % B 组低压检测开关 % 热水流量检测开关 % 冷水流量检测开关 % 开关按钮 开关量输出 % 第 1 台压缩机工作 % 第 2 台压缩机工作 % 第 3 台压缩机工作 % 第 4 台压缩机工作 % 系统故障报警 % 热水循环水泵 % 冷水循环水泵 模拟量输入 %IW2 热水进水温度 %IW4 热水出水温度 %IW6 冷水进水温度 %IW8 冷水出水温 度 PLC主程序设计 (见附录 D) 程序说明 控制系统的主要功能是对热泵进行自动启停，显示温度，压力，流量等运行参数，显示压缩机的工作状况，记录设备的运行时间和故障原因，实现对地源热泵中央空调系统的智能控制。 从控制的主要功能出发，为了增加程序可读性和减少程序代码， PLC 程序采用了主程序调用功能块的程序结构。 对于多个功能块调用的变量， 20 采用全局变量声明。 变量声明 全局变量声明： VAR_GLOBAL ADY AT % : BOOL。 (*A 组低压检测开关 *) AGY AT % : BOOL。 (*A 组高压检测开关 *) BDY AT % : BOOL。 (*B 组低压检测开关 *) BGY AT % : BOOL。 (*B 组高压检测开关 *) RSL AT % : BOOL。 (*热水流量检测开关 *) LSL AT % : BOOL。 (*冷水流量检测开关 *) KS AT % : BOOL。 (*开始按钮 *) BN0 AT % : BOOL。 (*第 1 台压缩机工作状况 *) BN1 AT % : BOOL。 (*第 2 台压 缩机工作状况 *) BN2 AT % : BOOL。 (*第 3 台压缩机工作状况 *) BN3 AT % : BOOL。 (*第 4 台压缩机工作状况 *) SB0 AT % : BOOL。 (*热水循环水泵 *) SB1 AT % : BOOL。 (*冷水循环水泵 *) ALARM AT % : BOOL。 (*系统故障报警 *) RJ AT %IW2 : WORD。 (*热水进水温度 *) RC AT %IW4 : WORD。 (*热水出水温度 *) LJ AT %IW6 : WORD。 (*冷水进水温度 *) LC AT %IW8 : WORD。 (*冷水出水温度 *) RJGZ : BOOL。 (*热水进水温度故障 *) RCGZ : BOOL。 (*热水出水温度故障 *) LJGZ : BOOL。 (*冷水进水温度故障 *) LCGZ : BOOL。 (*冷水出水温度故障 *) PT:INT:=5。 (*温度保护阀值 *) END_VAR 局部变量声明 ： PROGRAM PLC_PRG VAR MODBUS_RTU: Set_Local_Address。 (*设置 MODBUS 从站地址 *) MODBUS_OK: BOOL。 (*设置 MODBUS 从站地址成功 *) 21 AI1: Analog_IN。 (*设置模拟量输入模块 *) AI1_OK: BOOL。 (*设置模拟量输入模块成功 *) RTD_RJ: RTD_TEST。 (*调用热水进水温度故障判断功能块 *) RTD_RC: RTD_TEST。 (*调用热水出水温度故障判断功能块 *) RTD_LJ: RTD_TEST。 (*调用冷水进水温度故障判断功能块 *) RTD_LC: RTD_TEST。 (*调用冷水出水温度故障判断功能块 *) T_ALM1 : T_ALM。 (*调用故障报警功能块 *) RS1 : RS。 (*故障报警输出双稳态功能块 *) RESET1 : BOOL。 (*故障报警输出双稳态功能块复位 *) RS2 : RS。 (*故障启动压缩机自锁 *) RESET2 : BOOL。 (*启动确认按钮 *) RUN: BOOL。 (* 故障启动压缩机触发信号 *) MODE: BOOL。 (*运行模式 MODE=FALSE 为制热 MODE=TRUE 为制冷 *) YJL: YJL。 (*调用 YJL 功能块 *) YJL1: YJL1。 (*调用 YJL1 功能块 *) YJL2: YJL2。 (*调用 YJL2 功能块 *) YJL3: YJL3。 (*调用 YJL3 功能块 *) TON1 : TON。 (*故障启动压缩机延迟 10 秒 *) TON2: TON。 (*启动压缩机延迟 10 秒 *) TON3: TON。 (*启动压缩机延迟 10 秒 *) TON4: TON。 (*启动压缩机延迟 10 秒 *) TON5: TON。 (*启动压缩机延迟 10 秒 *) TOF: TOF。 (*调用断电延时计时器 *) END_VAR 各功能块分析 SET_LOCAL_ADDRESS—— 设置本机 Modbus 从站通讯地址。 其 梯形图如图44 所示 ，其输入输出说明如表 45 所示。 图 44 SET_LOCAL_ADDRESS 梯形图 22 表 44 Modubs输入输出说明 输入 /输出 功能 数据类型 值 EN 使能 BOOL 0： 无效 1： 上电 /下装后首次置位有效 ADDRESS Modbus 从站地址 BYTE 1— 247：从站号 Q 是否设置完毕 BOOL 0： EN复位 1： 设置完毕，保持 Analog_IN—— 模拟量输入扩展功能块： 当使能信号 EN 置位时，对扩展模块LM3312 的 4 个 模 拟 量 输 入 通 道 进 行 扫 描 ， 扫 描 的 结 果 分 别 存于 %IW %IW %IW %IW8。 其梯形图如 45 所示 ， 其输入输出说明如表 45所示。 图 45 Analog_IN—— 模拟量输入扩展功能块 表 45 Analog_IN输入输出 输入数据存放地址 含义 %IWxx 模拟量输入通道依次对应 PLC 配置中所规定的 IW 区地址 输入 功能 数据类型 值 EN 使能 BOOL 0：无效，不对模拟输入模块进行扫描 1：使能，对模拟输入模块进行扫描 Address 该模块节点号 BYTE 0— 7（与 PLC 配置里的节点号一致） 输出 功能 数据类型 值 Q 是否读到有效 数 据 BOOL 0：未读到数据 1: 读到有效数据 RS—— 复位双稳态功能块：其功能块梯形图如图 46 所示 ： 图 46 RS—— 复位双稳态功能块 其功能为： 复位双稳态功能块的表达式为： Q1=RS(SET， RESET1)其逻辑关系为： Q1=NOT RESET1 AND (Q1 OR SET)其中 SET为置位信号， RESET1为复位信号。 输入变量 SET和 RESET1以及输出变量 Q1都是 BOOL数据类型。 23 TON—— 通电延时计时器：其功能块梯形图如图 47所示 ，其时间顺序图如图 48所示。 图 47 TON—— 通电延时计时器 其输入输出说明： IN： BOOL型，计时器初始化，当 IN变成 TRUE时， ET以毫秒计时直到 ET等于 PT，然后 ET保持常数。 PT： TIME型，定时时间值。 Q： BOOL型，若 IN为 FALSE，则 Q为 FALSE， ET为 0， IN为 TRUE，计时器开始工作， ET等于 PT时， Q为 TRUE。 ET： TIME 型，当前时间值，当 IN变成 TRUE时， ET以毫秒计时直到 ET等于 PT，然后 ET保持常数。 无论何时，当 IN为 FALSE时， ET等于 0。 图 48 TON时间顺序图 TOF—— 断电延时计时器 输入输出为： IN： BOOL 型，计时器初始化，当 IN 由 TRUE 变成 FALSE 时， ET 以毫秒计时直到 ET 等于 PT，然后 ET 保持常数。 PT： TIME 型，定时时间值。 Q： BOOL 型，当 IN 为 FALSE 且 ET 等于 PT 时， Q 为 FALSE。 否则， Q 为 TRUE。 ET： TIME 型，当前时间值，当 IN 变成 FALSE 时， ET 以毫秒计数直到 ET 等时间 输出 ET 输出 Q 输出 IN 0 PT FALSE TRUE FALSE TRUE 0 t0+pt t0 t1 t2 t3 t4 t5 t4+pt 24 于 PT，然后 ET 保持常数。 无论何时，当 IN 为 TRUE 时， ET 等于 0， Q 等于 1。 其梯形图如图 49所示，时间顺序图如图 410所示。 图 49 TOF梯形图 图 410 TOF时间顺序图 功能块 R。