摘 要：根據空氣源熱泵熱水機組運行的工藝特點，本文介紹由計算機和PLC構成的計算機監控系統，利用組態王與PLC實現對空氣源熱泵熱水機組的監控，包括機組運行狀態的數據采集與管理、運行狀態顯示、故障報警以及工況的自動切換等功能。監控系統簡潔友好實用，操作使用方便。 關鍵詞：組態王，PLC，熱泵熱水機組 Abstract: Based on processes behaviors of the air-source heat pump water heater operation, this article introduce the computer supervision and control system which is composed kingview and PLC to complete the design of monitoring system and realize data acquisition and management, run state‘s display, and hitch decision and report. The monitor system friendly and practical. And it could be convenient to operate. Kewords: kingview , PLC, air-source heat pump water heater 0 引言 　　空氣源熱泵熱水機組是一種高效利用能源和實現環保的熱水系統。它主要由蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥四部分組成，其工作過程是利用設備內的吸熱介質（冷媒）從空氣或自然環境中采集熱能，經壓縮機壓縮后提高冷媒的溫度，并通過熱交換器冷媒放出熱量加熱冷水，從而將環境里的熱量轉移到水中，制取的熱水通過水循環系統送入用戶進行采暖或直接用于熱水供應。在空氣源熱泵熱水機運轉測試過程中, 為了實時掌握機組工作過程，需對機組運行進行實時監控，為此設計了基于組態王與PLC的空氣源熱泵熱水機組運行的計算機監控系統。 1 空氣源熱泵熱水機組監控系統的設計 　　監控系統主要由上位機PC系統、下位機PLC控制系統構成。工作中，下位機PLC控制熱水機組的運行，同時不斷地從各測試點的傳感器采集數據, 并通過RS232 接口實時地傳送到上位機上, 上位機則實時地以圖形化界面顯示出熱水器的運轉測試狀況，并將PLC的傳送數據進行保存。該監控系統根據所要求的工藝選擇了三菱的FX2N系PLC。可編程控制器主要的控制對象是開關量居多，而本系統要求采集溫度值、壓力值、所以需要加上A/D 轉換模塊，將采集的溫度和壓力的模擬量轉換為數字量，本系統采用了模擬量輸入模塊FX2N一4AD。監控系統的控制框圖如圖1。 [align=center] 圖1　監控系統的控制框圖[/align] 　　1.1上位機監控界面設計 　　在監控系統中，上位機監控軟件采用國內先進的組態軟件—組態王KingView6.5 進行編寫。組態王6.5以Windows為工作平臺，采用了多線程、COM組件等新技術，充分利用了Windows 的圖形編輯功能, 界面友好，使用方便，在每個應用程序中可以建立數目不限的畫面，可以方便地構成監控畫面，具有豐富的設備驅動程序、靈活的組態方式和數據鏈接功能，它使得采用PC機開發的系統工程比以往使用專用機開發的工業控制系統更有通用性，大大減少了工控軟件開發者的重復性工作，并可運用PC機豐富的軟件資源進行二次開發。用其構造監控系統能大大縮短開發時間，并能保證系統的質量。 　　在用組態王畫面開發系統編制應用程序時，要考慮圖形、數據和連接三個方面：即用戶希望怎樣的圖形畫面? 怎樣用數據來描述工控對象的各種屬性? 數據和圖形畫面中的圖素的連接關系是什么? 　　本系統監控包括兩方面內容, 首先采集空氣源熱泵熱水機組的相關參數, 然后分析采集到的數據作出相應的控制, 以保證空氣源熱泵熱水機組的正常運行和按工藝要求運行。 　　根據空氣源熱泵熱水機組運行原理設計的監控界面如圖2所示，主控畫面以圖形顯示，簡潔且形象的模擬了空氣源熱泵熱水機組的運行狀況, 實時動態顯示各監測參數, 并可以對空氣源熱泵熱水機組的運行進行相關控制。監控系統設計有實時顯示故障報警畫面、查詢歷史報警，并可以設置報警的極限值，歷史曲線畫面可以調出各監測參數的歷史記錄，以曲線形式形象地表示出來，報表畫面可以進行歷史報表和實時報表的查詢、編輯和打印。 [align=center] 圖2 監控畫面[/align] 　　組態王開發系統中制作的畫面都是靜態的，因此必須對這些圖形對象進行動畫設計，真實地描述外界對象的狀態變化，達到過程實時監控的目的。組態王中實現圖形動畫設計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數據庫中的數據對象建立相關性連接，并設置相應的動畫屬性。在系統運行過程中，圖形對象的外觀和狀態特征，由數據對象的實時采集值驅動，從而實現了圖形的動畫效果。 　　以下是本監控系統實現動態的部分設計命令語言： 　　if（\\本站點\風機==1&&\\本站點\風機動<360） 　　\\本站點\風機動=\\本站點\風機動+20; 　　else 　　\\本站點\風機動=0; 　　if（\\本站點\水閥1==1&&\\本站點\移動一<60） 　　\\本站點\移動一=\\本站點\移動一+7; 　　else 　　\\本站點\移動一=0; 　　if（\\本站點\水閥2==1&&\\本站點\移動二<60） 　　\\本站點\移動二=\\本站點\移動二+7; 　　else 　　\\本站點\移動二=0; 　　if（（\本站點\水閥1==1||\本站點\水閥2==1）&&\\本站點\移動<90） 　　\\本站點\移動=\\本站點\移動+10; 　　else 　　\\本站點\移動=0; 　　if（\\本站點\文字移動<100） 　　\\本站點\文字移動=\\本站點\文字移動+10; 　　else 　　\\本站點\文字移動=0; 　　1.2下位機PLC軟件設計 　　在空氣源熱泵熱水機組系統中，采用PLC控制機組的運行，PLC 以其高可靠性、適應工業過程現場、強大的聯網功能等特點，廣泛應用于生產工藝過程。根據空氣源熱泵熱水機組的工藝要求，對空氣源熱泵熱水機組提出具體的控制要求主要有開機控制、關機控制、智能除霜控制、輔助電加熱控制、自動防凍控制、保護控制、手動除霜控制，確定PLC輸入輸出連接如圖3所示： [align=center] 圖3 PLC輸入輸出連接圖[/align] 　　設計開機主程序框圖如圖4： [align=center] 圖4 開機主程序框圖[/align] 　　在空氣源熱泵熱水機組控制系統中，為了保護機組正常運行，設計以下各種保護，其保護裝置及其具體功能如下： 　　斷水保護控制：當機組進入運行狀態，水泵啟動后檢測水流，在水泵運行過程中若發生斷水則保護開關動作，控制板故障報警指示輸出，并立即停止水泵及機組的工作。在外部故障消除后，即斷水保護開關閉合時，而且壓縮機在啟動間隔時間到后，關閉報警，按正常啟動過程啟動機組。 　　高壓保護，超高水溫保護：進入運行檢測狀態，當壓力過高或當水溫超高時，則控制板故障報警指示輸出。在外部故障消除后，關閉報警，按正常啟動過程啟動機組。 　　低壓保護控制：機組在運行工作中（融霜過程除外），控制系統始終監視低壓開關的狀態。當壓力過低出現異常導致開關動作，控制板故障報警輸出。 2 上下位機通訊 　　在實現對熱泵熱水機組的實時監控過程中，上位機監控系統要完成與下位機聯機運行，串行通訊方式是組態王與I/O設備之間最常用的一種數據交換方式，任何具有串行通訊接口的I/O設備都可以采用此方式。本系統中的下位機FX2N PLC基本單元模塊提供了一個RS232異步串行通信口，在控制系統比較簡單，PLC的應用程序調試成功后，則可以使用這個通信口和計算機連接，對PLC進行讀寫操作，以實現和上位機的通信。 　　下位機FX2N PLC通過RS一232串行通訊電纜連接到安裝了“組態王”計算機的串口，組態王軟件內嵌各種PLC 驅動程序，組態王把每一臺下位機看作是外部設備, 用戶只需按照設備配置向導選擇PLC 的類型, 組態王將自動完成相應驅動程序的啟動, 建立與PLC 之間的通信。在運行期間，組態王軟件和PLC之間采用DDE （ 動態數據交換） 的方式通訊，通過驅動程序和下位機PLC交換數據，包括采集數據和發送數據指令。本系統設計中, 組態王與PLC 之間通信采用的是PPI 通訊協議，組態王通過串行口與PLC 進行通信，訪問PLC 相關的寄存器地址，以獲得PLC 所控制設備的狀態或修改相關寄存器的值。監控系統上位機采用COM1 端口, 而PLC采用內置RS-232 端口, 通信方式采用半雙工方式，同步啟動停止，設置通訊參數波特率為9600，數據位7 位，停止位1 位, 偶校驗。 3 結束語 　　空氣源熱泵熱水機組是一種新型節能產品，它以環境空氣作為低品位熱源，可以取之不盡，用之不竭，是一種可替代鍋爐的供暖設備和熱水裝置，本文的創新點在于運用組態王與PLC設計的空氣源熱泵熱水機組計算機監控系統人機界面友好直觀，而且具有一定的靈活性，易于擴充。完全取代了傳統的控制柜和模擬屏顯示工藝流程，使開發周期減短，系統運行可靠、靈活、穩定。該監控系統的設計不僅改善了安全生產狀況，而且在很大程度上提高了生產的自動化水平，對于其他監控系統的設計也具有很強的借鑒意義。 參考文獻： 　　[1] 詹素華，王君儒.PLC在熱泵自動控制系統中的應用[J]集美大學學報.2001，6（3）：233-237 　　[2] 章鴻，龍偉，張利劍.基于PLC與組態軟件鋼鐵廠廢酸水處理控制系統[J].微計算機信息，2006，11：109-111 　　[3] 王東濤.燒結豎爐計算機監控系統設計[J].計算機工程與設計.2006，27（7）：1146-1148