摘要：本文介紹了西門(mén)子S7-200 SMART系列PLC在熱泵機(jī)組出廠測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)中的應(yīng)用，簡(jiǎn)要描述了該系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理和控制過(guò)程。

關(guān)鍵詞：熱泵機(jī)組;PLC;控制系統(tǒng);RS485通訊

1 引言

當(dāng)前熱泵機(jī)組出廠檢測(cè)時(shí)，沒(méi)有專(zhuān)用的檢測(cè)平臺(tái)，工藝水平落后，數(shù)據(jù)記錄和保存均由操作人員手動(dòng)操作，不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。按現(xiàn)代化生產(chǎn)要求，將機(jī)組開(kāi)機(jī)、水泵聯(lián)動(dòng)、水箱低溫加熱以及機(jī)組運(yùn)行狀況等功能集合在一個(gè)操作平臺(tái)上，運(yùn)用工業(yè)組態(tài)技術(shù)，以達(dá)到提高工藝檢測(cè)水平，減少人員工作強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)管理的要求。

2 系統(tǒng)概述及主要設(shè)備構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)概述

安裝一套控制臺(tái)，控制臺(tái)盤(pán)面安裝觸摸屏和控制機(jī)組、水泵和電加熱裝置的按鈕。操作人員根據(jù)工藝要求，將待測(cè)機(jī)組型號(hào)等信息錄入至觸摸屏，控制系統(tǒng)會(huì)依據(jù)錄入的信息自動(dòng)檢索該機(jī)組檢測(cè)的合格標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)根據(jù)測(cè)試要求操作人員會(huì)分別啟動(dòng)機(jī)組相應(yīng)的模式（制冷模式、制熱模式和熱回收模式）進(jìn)行運(yùn)行，需要檢測(cè)的數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)顯示在觸摸屏和工控機(jī)上，檢測(cè)過(guò)程中操作人員根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)隨時(shí)查看并保存相應(yīng)的數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)保存下來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行合格與不合格的判定。

2.2 控制系統(tǒng)和檢測(cè)元件

控制系統(tǒng)由西門(mén)子S7-200SMART系列可編程控制器和低壓電器設(shè)備等構(gòu)成，其中PLC由一個(gè)CPU模塊（SR30）、一個(gè)RS485通訊模塊（SB CM01）、一個(gè)模擬量輸入模塊（EM AE08）和一個(gè)熱電阻輸入模塊（EM AR04）組成;低壓電器根據(jù)用電設(shè)備的功率選擇正泰品牌的塑殼斷路器、小型斷路器、接觸器和熱繼電器等;用一臺(tái)威綸通觸摸屏和一套研華工控機(jī)共同完成機(jī)組操作及數(shù)據(jù)查詢(xún)、存儲(chǔ)和打印工作。

檢測(cè)元件包括電磁流量計(jì)、液位計(jì)、PT100和三相多功能電力儀表。

2.3 編程及組態(tài)軟件

操作系統(tǒng)采用Windows 10中文系統(tǒng);編程軟件采用西門(mén)子STEP7-MicroWIN SMART;工控機(jī)監(jiān)控軟件采用西門(mén)子WinCCV7.4;觸摸屏監(jiān)控軟件采用威綸通EBproV6.02。其中觸摸屏用于操作人員對(duì)待測(cè)機(jī)組參數(shù)的設(shè)定;工控機(jī)用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢(xún)和報(bào)表打印等功能。

2.4 通訊方式

觸摸屏與S7-200 SMART通過(guò)RS485通訊; S7-200 SMART與工控機(jī)采用以太網(wǎng)方式通訊;熱泵機(jī)組手操器、電磁流量計(jì)和三相多功能電力儀表與S7-200 SMART均通過(guò)RS485通訊。

3 檢測(cè)項(xiàng)目及過(guò)程

3.1 控制系統(tǒng)檢測(cè)及顯示項(xiàng)目

三相電壓（V）、三相電流（A）、三相功率（kw）、總功率（KW）、水箱溫度（℃）、水箱液位（m）、制冷量（KW）、制熱量（KW）、水泵1水流量（m?/h）、水泵2水流量（m?/h）、進(jìn)水溫度（℃）、出水溫度（℃）、制冷能效比（ERR）、制熱能效比（COP）等，其中電壓、電流和功率數(shù)據(jù)由三相多功能電力儀表通過(guò)CPU自帶的RS485通訊接口讀取;水箱溫度、水箱液位、制冷量、制熱量、水泵1、2流量和進(jìn)出水溫度數(shù)據(jù)由電磁流量計(jì)通過(guò)CPU自帶的RS485通訊接口讀取;液位變送器和溫度傳感器檢測(cè)輸出，ERR（制冷量/總功率）和COP（制熱量/總功率）為計(jì)算得出。

3.2 手操器檢測(cè)及顯示項(xiàng)目

熱泵機(jī)組為獨(dú)立的設(shè)備，用其連接的手操器進(jìn)行操作。吸氣溫度、排氣溫度、環(huán)境溫度、吸氣壓力、排氣壓力、吸氣飽和溫度、過(guò)熱度等監(jiān)測(cè)參數(shù)均通過(guò)SB CM01通訊模塊直接從手操器中讀取。

3.3 檢測(cè)步驟

（1）將控制臺(tái)電源線(xiàn)及通訊線(xiàn)接到待檢測(cè)機(jī)組上。

（2）由操作人員在觸摸屏上打開(kāi)測(cè)試軟件，彈出對(duì)話(huà)框，輸入員工號(hào)和密碼，進(jìn)入操作界面。

（3）在操作界面中，選擇機(jī)組型號(hào)，輸入機(jī)組型號(hào)和制造編碼，單擊確認(rèn)后，控制臺(tái)可進(jìn)行具體操作;

（4）控制臺(tái)進(jìn)行自檢，首先檢測(cè)機(jī)組是否有報(bào)警，此報(bào)警為機(jī)組手操器所傳輸過(guò)來(lái)的報(bào)警，其次檢測(cè)其他功能表所傳過(guò)來(lái)的信號(hào)是否正常，電壓、電流、功率信號(hào)，水箱液位信號(hào)，水箱溫度信號(hào)，流量、熱量、進(jìn)/出水溫度，如有報(bào)警，觸摸屏上會(huì)顯示相應(yīng)的報(bào)警。根據(jù)所輸入的機(jī)型，選擇操作界面，共三種機(jī)型，兩種界面。界面由機(jī)組、水泵、水箱、管路、流量計(jì)、進(jìn)/出口溫度、水箱液位、水箱溫度、補(bǔ)水閥門(mén)及排水閥門(mén)組成，

（5）在操作界面中有制冷模式、制熱模式、熱回收模式、機(jī)組參數(shù)、報(bào)警參數(shù)、數(shù)據(jù)保存、曲線(xiàn)圖等選項(xiàng)。

（6）單擊制冷模式，進(jìn)入制冷模式操作界面，單擊啟動(dòng)，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，檢測(cè)流量是否在所測(cè)機(jī)組流量范圍內(nèi)（如20m?/h～25m?/h，共三種機(jī)型，三個(gè)流量區(qū)間范圍），機(jī)組運(yùn)行，顯示運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行穩(wěn)定后，單擊數(shù)據(jù)保存，此刻運(yùn)行數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，以便提取數(shù)據(jù)到最后所生成的表格中，點(diǎn)擊停止，機(jī)組停機(jī)，水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，制冷模式完成。在運(yùn)行過(guò)程中，流程圖中有明確的水流動(dòng)方向顯示及高低溫顏色區(qū)分。

（7）單擊制熱模式，進(jìn)入制熱模式界面，重復(fù)制冷模式的操作及控制。

（8）熱回收模式同上，其中熱回收模式的界面中有兩組水泵，且兩組水泵同時(shí)開(kāi)啟、同時(shí)關(guān)閉。

（9）測(cè)試完成后，操作人員在工控機(jī)上進(jìn)行表格輸出操作。

3.4 保護(hù)措施

（1）水箱溫度過(guò)低保護(hù)：當(dāng)水箱溫度低于設(shè)定溫度時(shí)（暫定4℃），開(kāi)啟電加熱（10 KW），當(dāng)水箱溫度到10℃時(shí)，關(guān)閉電加熱。

（2）水箱液位保護(hù)：當(dāng)水箱液位低于最低設(shè)定值或高于最高設(shè)定值時(shí)，控制臺(tái)提示報(bào)警，操作人員根據(jù)報(bào)警內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)水或排水。

（3）流量計(jì)保護(hù)：水流量低于最小流量或高于最大流量時(shí)，控制臺(tái)提示報(bào)警，操作人員根據(jù)報(bào)警內(nèi)容開(kāi)關(guān)水泵出口蝶閥。

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行，在結(jié)構(gòu)上相對(duì)簡(jiǎn)約，且操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)，在滿(mǎn)足工藝要求的基礎(chǔ)上有效地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善了操作人員的工作環(huán)境，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此具有很好的操作性和使用性，在本行業(yè)及其它相關(guān)行業(yè)具有很高的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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2 李建平 甄立東，西門(mén)子WinCCV7.4基礎(chǔ)與應(yīng)用 第2版，機(jī)械工業(yè)出版社，2019

3 基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008

作者簡(jiǎn)介

田春杰，男，1982年生，工程師，現(xiàn)從事自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用工作。