PLC和HMI在水源热泵自动控制系统设计实例

论文针对笔者自行开发设计的水源热泵的制热机组，设计可编程控制器PLC和触摸屏HMI自动控制系统。

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。

笔者曾在吉林某地就开发设计了一套水源热泵系统，经过几年的实际应用，效果良好。笔者愿把开发设计的经验献与同仁。

制热系统结构

在与用户商谈时，笔者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”。

图1：水源热泵热水机组制热实际系统图

图2：水源热泵制热机组主电路简图

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英吋触摸屏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。

图3：水源热泵机组系统PLC硬件图

图4：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。）

空气源热泵PLC控制系统取暖解决方案

我国采暖方式主要有集中供暖、空调采暖、电采暖等常规采暖方式。新兴的热泵采暖方式，因其节能的特性，得到越来越多的用户关注。

空气源热泵是带地暖的中央空调?空气源热泵控制系统包括中央空调系统、地暖系统和热水系统。空气源热泵运行费用低，相对于其它供暖设备，其更能节能约20%，可充分利用低温热水资源或利用电价政策，降低运行费用。

空气源热泵系统稳定性好：地面供暖地面层及混凝土层蓄热量大，热稳定性好，在间歇供暖的条件下，室内温度变化缓慢，恒温保证更舒适的家居环境。

空气源热泵系统使用寿命长：低温地面供暖中塑料管材或发热电缆埋入地下，稳定性好、不腐蚀，无人为破坏，使用寿命与建筑物同步。相对于其他供热方式节约维护和更换费用，使用寿命越长越为你省钱。

空气源热泵系统适应性强：设备不受室外温度的影响，大大延长采暖系统的寿命。无论你在天涯海角都可以使用空气源热泵系统。

以上为空气源热泵的优点，创福新锐专于PLC控制空气源热泵系统的定制生产12年。公司拥有一支30人的技术团队，能够为各个项目提供PLC编程定制及现场调试的服务。

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