PLC與智能儀表在熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

黎政南 梁松濤

摘要：隨著智能信息技術(shù)的不斷應(yīng)用，在熱泵系統(tǒng)的質(zhì)量管控工作開展過程中，強(qiáng)化應(yīng)用PLC與智能儀表，可以更好的發(fā)揮出遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的作用，實(shí)現(xiàn)對熱泵系統(tǒng)的良好管控，從而使熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行更安全、更穩(wěn)定。本文對PLC與智能儀表在熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：PLC與智能儀表;熱泵;遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

前言：

隨著工業(yè)的技術(shù)發(fā)展，空氣熱泵技術(shù)的應(yīng)用可以更好的提升資源的利用俠侶，實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能效果。熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用，具有運(yùn)行成本更低、集熱效果更好、結(jié)構(gòu)簡單、安全環(huán)保的不同特點(diǎn)，為保障該系統(tǒng)的更好應(yīng)用，更要注重對PLC于智能儀表在熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

一、熱泵系統(tǒng)構(gòu)成和功能

（一）熱泵系統(tǒng)的構(gòu)成

隨著環(huán)境保護(hù)意識的不斷提升，能源資源數(shù)量的不斷降低，在工業(yè)的生產(chǎn)過程中，需要使用更為節(jié)能的技術(shù)，減少對環(huán)境的破壞，對資源的浪費(fèi)。而空氣熱泵技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)能源50%的節(jié)約，在用電緊張的高峰時段，發(fā)揮出良好的應(yīng)用效果。空氣熱泵在運(yùn)行的過程中，在逆卡諾原理的應(yīng)用中，對熱水機(jī)組進(jìn)行驅(qū)動，在空氣中，通過冷媒的作用，吸收熱量，然后經(jīng)過熱交換器的作用，釋放熱量，并且對冷水進(jìn)行加熱，其中的熱水可以被直接的應(yīng)用。該系統(tǒng)的應(yīng)用，具有成本低、效果好、環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢。為更好的提升熱泵的運(yùn)行效率，可以對其內(nèi)部的控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使其更安全的應(yīng)用。在進(jìn)行控制系統(tǒng)的性能提升中，需要對熱泵的熱水系統(tǒng)制熱能力進(jìn)行重點(diǎn)的改進(jìn)。因此，在熱泵系統(tǒng)中，可以認(rèn)為整體的結(jié)構(gòu)時圍繞著熱泵熱水機(jī)組而設(shè)置的，包含管理網(wǎng)、控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)等不同的構(gòu)成。

（二）熱泵系統(tǒng)的功能

熱泵系統(tǒng)通過在管理級、控制級和設(shè)備級等三層的控制網(wǎng)絡(luò)作用中，每一級都有需要完成的認(rèn)定任務(wù)，比如在管理級中，需要在路由器的作用中，完成服務(wù)器端和客戶端的控制與管理;在設(shè)備級中，需要對電表、水表、液壓變送器等設(shè)備進(jìn)行更安全的控制和管理。三個層級之間，是相互獨(dú)立，又相互聯(lián)系的一個整體。其中，不同的單層網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮著單獨(dú)的功能作用，在整體上，又形成為一個綜合的系統(tǒng)。比如，在設(shè)備網(wǎng)的工作中，主要是對現(xiàn)場的各種設(shè)備進(jìn)行控制命令的執(zhí)行，根據(jù)控制的指令，自動完成現(xiàn)場工作的各種數(shù)據(jù)信息，并且對熱泵機(jī)組進(jìn)行開關(guān)、補(bǔ)水、故障清除等操作。在控制網(wǎng)的工作中，作為系統(tǒng)的指揮控制中心，主要使用PLC技術(shù)，對熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行自動化的控制。更好的保證整個系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、安全。在管理網(wǎng)的工作中，主要是通過計(jì)算機(jī)的使用，對整個系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理。在線路的設(shè)計(jì)中，將三個網(wǎng)絡(luò)組成一個整體，發(fā)揮出集中控制的作用。

二、熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在熱泵控制系統(tǒng)中，控制級的作用，是要能夠自動的完成對各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、整理，并且對現(xiàn)場使用的各種設(shè)備運(yùn)行的情況進(jìn)行保障，同時為管理級的集中管理工作開展，提供各種依據(jù)。PLC技術(shù)在長時間的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，功能更加完整、可靠性突出、后期維修技術(shù)要求低等優(yōu)勢，非常適應(yīng)在熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用。主要通過以下三個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

（一）下位機(jī)系統(tǒng)

在熱泵系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)應(yīng)用中，可靠性是所有工作開展的基礎(chǔ)保障，利用空氣源熱泵熱水機(jī)組運(yùn)行的要求，使用PLC進(jìn)行了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在該系統(tǒng)中，包括機(jī)組啟動停止、循環(huán)泵的自動切換、水箱溫度和液位的控制、補(bǔ)水控制、供水控制、故障報警、變頻器供水控制等多項(xiàng)控制內(nèi)容。比如，在該系統(tǒng)的應(yīng)用中，計(jì)算系統(tǒng)能夠?qū)ρh(huán)泵的運(yùn)行時間進(jìn)行自動的計(jì)算，并且對熱水量和耗電量進(jìn)行計(jì)算;補(bǔ)水系統(tǒng)通過補(bǔ)水閥門的應(yīng)用，有效的控制水箱的水位和溫度;熱水供應(yīng)系統(tǒng)通過供水泵的使用，對水壓進(jìn)行控制;加熱系統(tǒng)可以對循環(huán)泵進(jìn)行控制等等。

（二）上位機(jī)系統(tǒng)

在系統(tǒng)控制的設(shè)計(jì)中，一般情況下，會使用觸摸屏、工控機(jī)、組態(tài)軟件、編程軟件進(jìn)行監(jiān)控設(shè)計(jì)的完成。其中的組態(tài)軟件在整個系統(tǒng)中的應(yīng)用，比較突出。在某熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，基于PLC的應(yīng)用，選擇使用MCGS進(jìn)行系統(tǒng)開開，保障監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備能夠更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、報警提醒、權(quán)限管控等管控效果。使用RS-422MCGS轉(zhuǎn)變接口和PLC相連接，更好的保證設(shè)備數(shù)據(jù)在進(jìn)行信號傳輸過程中的準(zhǔn)確性、實(shí)效性。其中，在設(shè)備的構(gòu)建中，MCGS通道設(shè)計(jì)為可讀、只寫、只讀三種形式。其中在繼電器輸入的時候，設(shè)置為只讀模式。在進(jìn)行輸出的時候，設(shè)置為可讀、可寫模式。保證MCGS的應(yīng)用過程中，對相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，根據(jù)用戶的需求，進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)的直觀顯示。并且對設(shè)備的動態(tài)使用進(jìn)行要完善的把握，更有利于用戶進(jìn)行良好的應(yīng)用。

（三）遠(yuǎn)程訪問

在計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)上，進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問的控制設(shè)計(jì)。在PLC熱泵遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)MCGS網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件中，選擇使用了TCP/IP協(xié)議，對系統(tǒng)中各種設(shè)備的參數(shù)和控制任務(wù)在服務(wù)器上，進(jìn)行了統(tǒng)一的調(diào)配。只要擁有一定的權(quán)限，可以在網(wǎng)絡(luò)中隨時隨地的進(jìn)行服務(wù)器的有效訪問。在MCGS網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件的應(yīng)用中，后臺可以將數(shù)據(jù)庫中的資源進(jìn)行更好的配置使用，滿足不同用戶的不同需求。為更好的保證用戶在訪問過程中的穩(wěn)定性和安全性，要不斷的對服務(wù)器進(jìn)行更新?lián)Q代，從而保證整個系統(tǒng)的良好應(yīng)用。

三、熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集的應(yīng)用

熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，數(shù)據(jù)采集工作的質(zhì)量，直接影響到整個系統(tǒng)的應(yīng)用效果。因此需要從以下幾個方面，保證數(shù)據(jù)采集應(yīng)用工作的高質(zhì)量完成。

（一）PLC和AVR通信

熱泵系統(tǒng)在PLC的應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的能力，并在智能儀表的應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)了將各種數(shù)據(jù)及時上傳應(yīng)用的效果，從而完成了遠(yuǎn)程的設(shè)備控制效果。在熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，使用485ADP模塊，在單片機(jī)的作用下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)可以在PLC和AVR之間進(jìn)行相互傳輸。單片機(jī)在進(jìn)行通信應(yīng)用的過程中，在CRC的校驗(yàn)保障中，對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行完善。為保證整體通信的質(zhì)量要求，需要對總線進(jìn)行規(guī)范的設(shè)置。不僅要求總線技術(shù)要能過滿足最大的傳輸速率，傳輸距離，還要求總線在進(jìn)行設(shè)置的時候，要進(jìn)行接地處理。其中，熱泵通信的主板端口要進(jìn)行初始化的處理，保證在進(jìn)行任意字段和數(shù)據(jù)的校驗(yàn)過程中，都能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率。PLC的應(yīng)用，可以是單片機(jī)的通信系統(tǒng)得到不斷優(yōu)化，有效的提升整個系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速率。

（二）水相溫度和液位數(shù)據(jù)的采集

在PLC的應(yīng)用中，熱泵機(jī)組的溫度信號來源廣泛，有水箱溫度、環(huán)境溫度、供水溫度等等。為更及時的進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集，需要借助于傳感器的應(yīng)用，將需要測溫的任務(wù)進(jìn)行指令下達(dá)，并在各種參數(shù)的調(diào)整中，發(fā)揮出控制系統(tǒng)的作用，完成有效的測溫?cái)?shù)據(jù)搜集。比如在傳感器的應(yīng)用過程中，溫度測量的范圍控制在-50℃—300℃之間，熱泵遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在4AD-PT模塊的作用中，通過該傳感器進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的搜集。整個過程中，需要將產(chǎn)生的壓力變化在2AD模塊的作用中，向PLC端進(jìn)行輸出，并在相關(guān)編寫程序的計(jì)算中，對設(shè)備的使用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)傳水表進(jìn)行控制，更好的方便用戶進(jìn)行更多相關(guān)數(shù)據(jù)的查閱。

（三）能耗數(shù)據(jù)的采集

第一，在智能電表數(shù)據(jù)的讀取中。系統(tǒng)消耗的電能可以通過組態(tài)軟件對智能電表的操作進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)獲取。在整個通信過程中，需要對原始的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，才能更好的保證電能消耗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取。第二，在遠(yuǎn)傳水表數(shù)據(jù)的讀取中。系統(tǒng)對熱水量的數(shù)據(jù)搜集，需要應(yīng)用PLC通信程序，最終實(shí)現(xiàn)上位機(jī)MCGS對水表的有效數(shù)據(jù)讀寫。根據(jù)不同的指令要求，在不同的通信通道中進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效傳輸，并企業(yè)保證在機(jī)組主板和遠(yuǎn)程水表之間，建立PLC通道。通過對通信模塊的有效控制，在通信格式和通信設(shè)備的參數(shù)調(diào)節(jié)中，有效的對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，完成熱水量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集工作。并且在設(shè)備中進(jìn)行實(shí)時的數(shù)據(jù)顯示，更有利于用戶掌握詳細(xì)的能耗信息。另外，還需要根據(jù)Modbus協(xié)議對智能儀表進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的采集，不斷的進(jìn)行電能政策調(diào)整，完成遠(yuǎn)程控制的管理效果。

結(jié)語：

文章通過對建立在PLC和智能儀表應(yīng)用基礎(chǔ)上，建設(shè)的熱泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析，有效的實(shí)現(xiàn)了熱泵系統(tǒng)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化的控制管理效果。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，借助于PLC和智能儀表的應(yīng)用，對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行良好的搜集，更好的控制力熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用成本，有效的促進(jìn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

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