以PLC及MCGS组态软件及技术基础的海水源热泵空调控制系统设计

　　1 引言

　　2004年12月在青岛发电厂投入使用的海水源热泵空调项目是集绿色、卫生、环保于一体的我国首个既可取暖、又能制冷的海水源热泵供暖制冷工程。

　　海水源热泵技术包括板式换热器、取水设备、热泵机组(压缩机)和输风管四个部分, 其工作原理为:将海水抽出后，在其通过板式换热器后，将海水中的热量置换到自来水中，温度稍高的自来水再经过空气压缩机的物理做功后，其温度最高能提高到七八十摄氏度, 热水又把空气加热, 最后空气经过风管进入房间，从而达到中央空调制式的制热效果。

　　2 电气控制系统设计

　　2.1 控制系统的组成及控制原理

　　工业自动化领域，可编程控制器plc以其高可靠性、适应工业过程现场、 强大的联网功能等特点，使用越来越普遍，广泛应用于生产工艺过程，用于数据采集、状态判别和输出控制;在系统管理层面，通常用工控机担负人机交流界面功 能，利用工控组态软件来完成工业流程及控制参数的显示，实现生产监控和管理等功能。作者正是充分利用了微型机和plc各自的特点,实现了优势互补，在该控 制系统中比较好的得到了运用。系统设计参见图1:

　　图1 控制系统组成

　　2.2 触摸屏的组态设计

　　上位机的系统设计采用全中文工控组态软件mcgs(monitor and control generated system)，能充分利用windows的图形编辑功能, 方便地构成监控画面, 以动画方式显示控制设备的状态, 具有报警窗口, 实时趋势曲线, 可便利地生成各种报表, 功能强大。

　　mcgs把每一台下位机看作是外部设备, 在开发过程中根据“设备配置向导”的提示一步步完成连接过程。在运行期间, mcgs通过驱动程序和这些外部设备交换数据, 包括采集数据和发送数据指令。每一个驱动程序都是一个com对象, 这种方式使通讯程序和mcgs构成一个完整的系统, 既保证了运行系统的高效率, 也使系统能够达到很大的规模。

　　为了满足工艺上的要求，分别设计了手动状态主界面(图2)和自动状态主界面(图3)。控制面板上设有手动/自动按钮，其主要区别在于，当设置在自动方式下时，系统则根据所采集到的环境温度和管道压力按照工艺流程自动运行，外界不能人为干预。手动状态下能分别的控制各 个部件，按钮红色表示部件停止，绿色表示部件开启。同时，为了防止在手动状态下的误操作，还特别设计了按键锁功能。分别如图2和图3示。

　　图2 手动状态主界面

　　图3 自动状态主界面

　　2.3 系统的plc软件设计

　　该控制系统跟据所要求的工艺选择了三菱的fx2n系列plc。可编程控制器主要的控制对象是开关量居多，而本系统要求采集温度值、压力值、并且按要求控制变频电机，所以需要加上硬件的a/d、d/a接口，实现模数转换，来有效的处理模拟量。