PLC與智能儀表在熱泵遠程監控系統中的應用

黎政南 梁松濤

摘要：隨著智能信息技術的不斷應用，在熱泵系統的質量管控工作開展過程中，強化應用PLC與智能儀表，可以更好的發揮出遠程監控系統的作用，實現對熱泵系統的良好管控，從而使熱泵系統的運行更安全、更穩定。本文對PLC與智能儀表在熱泵遠程監控系統中的應用進行了研究。

關鍵詞：PLC與智能儀表;熱泵;遠程監控系統

前言：

隨著工業的技術發展，空氣熱泵技術的應用可以更好的提升資源的利用俠侶，實現有效的節能效果。熱泵系統的應用，具有運行成本更低、集熱效果更好、結構簡單、安全環保的不同特點，為保障該系統的更好應用，更要注重對PLC于智能儀表在熱泵遠程監控系統中的應用進行研究。

一、熱泵系統構成和功能

（一）熱泵系統的構成

隨著環境保護意識的不斷提升，能源資源數量的不斷降低，在工業的生產過程中，需要使用更為節能的技術，減少對環境的破壞，對資源的浪費。而空氣熱泵技術的應用，可以實現能源50%的節約，在用電緊張的高峰時段，發揮出良好的應用效果。空氣熱泵在運行的過程中，在逆卡諾原理的應用中，對熱水機組進行驅動，在空氣中，通過冷媒的作用，吸收熱量，然后經過熱交換器的作用，釋放熱量，并且對冷水進行加熱，其中的熱水可以被直接的應用。該系統的應用，具有成本低、效果好、環保節能的優勢。為更好的提升熱泵的運行效率，可以對其內部的控制系統進行優化，使其更安全的應用。在進行控制系統的性能提升中，需要對熱泵的熱水系統制熱能力進行重點的改進。因此，在熱泵系統中，可以認為整體的結構時圍繞著熱泵熱水機組而設置的，包含管理網、控制網和設備網等不同的構成。

（二）熱泵系統的功能

熱泵系統通過在管理級、控制級和設備級等三層的控制網絡作用中，每一級都有需要完成的認定任務，比如在管理級中，需要在路由器的作用中，完成服務器端和客戶端的控制與管理;在設備級中，需要對電表、水表、液壓變送器等設備進行更安全的控制和管理。三個層級之間，是相互獨立，又相互聯系的一個整體。其中，不同的單層網絡發揮著單獨的功能作用，在整體上，又形成為一個綜合的系統。比如，在設備網的工作中，主要是對現場的各種設備進行控制命令的執行，根據控制的指令，自動完成現場工作的各種數據信息，并且對熱泵機組進行開關、補水、故障清除等操作。在控制網的工作中，作為系統的指揮控制中心，主要使用PLC技術，對熱泵系統的運行進行自動化的控制。更好的保證整個系統運行的穩定、安全。在管理網的工作中，主要是通過計算機的使用，對整個系統進行綜合管理。在線路的設計中，將三個網絡組成一個整體，發揮出集中控制的作用。

二、熱泵遠程監控系統的設計

在熱泵控制系統中，控制級的作用，是要能夠自動的完成對各種系統數據的采集、整理，并且對現場使用的各種設備運行的情況進行保障，同時為管理級的集中管理工作開展，提供各種依據。PLC技術在長時間的工業領域應用中，技術已經非常成熟，功能更加完整、可靠性突出、后期維修技術要求低等優勢，非常適應在熱泵遠程監控系統中的設計應用。主要通過以下三個系統的設計，實現對現場設備的遠程控制。

（一）下位機系統

在熱泵系統的遠程控制系統應用中，可靠性是所有工作開展的基礎保障，利用空氣源熱泵熱水機組運行的要求，使用PLC進行了控制系統的設計。在該系統中，包括機組啟動停止、循環泵的自動切換、水箱溫度和液位的控制、補水控制、供水控制、故障報警、變頻器供水控制等多項控制內容。比如，在該系統的應用中，計算系統能夠對循環泵的運行時間進行自動的計算，并且對熱水量和耗電量進行計算;補水系統通過補水閥門的應用，有效的控制水箱的水位和溫度;熱水供應系統通過供水泵的使用，對水壓進行控制;加熱系統可以對循環泵進行控制等等。

（二）上位機系統

在系統控制的設計中，一般情況下，會使用觸摸屏、工控機、組態軟件、編程軟件進行監控設計的完成。其中的組態軟件在整個系統中的應用，比較突出。在某熱泵遠程監控系統的設計中，基于PLC的應用，選擇使用MCGS進行系統開開，保障監控系統中的設備能夠更好的進行數據采集、遠程控制、報警提醒、權限管控等管控效果。使用RS-422MCGS轉變接口和PLC相連接，更好的保證設備數據在進行信號傳輸過程中的準確性、實效性。其中，在設備的構建中，MCGS通道設計為可讀、只寫、只讀三種形式。其中在繼電器輸入的時候，設置為只讀模式。在進行輸出的時候，設置為可讀、可寫模式。保證MCGS的應用過程中，對相關設備的數據信息進行處理，根據用戶的需求，進行檢測數據的直觀顯示。并且對設備的動態使用進行要完善的把握，更有利于用戶進行良好的應用。

（三）遠程訪問

在計算機技術的應用基礎上，進行遠程訪問的控制設計。在PLC熱泵遠程控制系統MCGS網絡組態軟件中，選擇使用了TCP/IP協議，對系統中各種設備的參數和控制任務在服務器上，進行了統一的調配。只要擁有一定的權限，可以在網絡中隨時隨地的進行服務器的有效訪問。在MCGS網絡組態軟件的應用中，后臺可以將數據庫中的資源進行更好的配置使用，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定性和安全性，要不斷的對服務器進行更新換代，從而保證整個系統的良好應用。

三、熱泵遠程監控系統中數據的采集的應用

熱泵遠程監控系統的應用過程中，數據采集工作的質量，直接影響到整個系統的應用效果。因此需要從以下幾個方面，保證數據采集應用工作的高質量完成。

（一）PLC和AVR通信

熱泵系統在PLC的應用中，實現了遠程監控的能力，并在智能儀表的應用中，實現了將各種數據及時上傳應用的效果，從而完成了遠程的設備控制效果。在熱泵遠程監控系統中，使用485ADP模塊，在單片機的作用下，實現系統內部的數據可以在PLC和AVR之間進行相互傳輸。單片機在進行通信應用的過程中，在CRC的校驗保障中，對數據的準確性進行完善。為保證整體通信的質量要求，需要對總線進行規范的設置。不僅要求總線技術要能過滿足最大的傳輸速率，傳輸距離，還要求總線在進行設置的時候，要進行接地處理。其中，熱泵通信的主板端口要進行初始化的處理，保證在進行任意字段和數據的校驗過程中，都能夠保證數據傳輸的質量和效率。PLC的應用，可以是單片機的通信系統得到不斷優化，有效的提升整個系統的運轉速率。

（二）水相溫度和液位數據的采集

在PLC的應用中，熱泵機組的溫度信號來源廣泛，有水箱溫度、環境溫度、供水溫度等等。為更及時的進行溫度數據的采集，需要借助于傳感器的應用，將需要測溫的任務進行指令下達，并在各種參數的調整中，發揮出控制系統的作用，完成有效的測溫數據搜集。比如在傳感器的應用過程中，溫度測量的范圍控制在-50℃—300℃之間，熱泵遠程控制系統在4AD-PT模塊的作用中，通過該傳感器進行溫度數據的搜集。整個過程中，需要將產生的壓力變化在2AD模塊的作用中，向PLC端進行輸出，并在相關編寫程序的計算中，對設備的使用數據進行分析，從而實現對遠傳水表進行控制，更好的方便用戶進行更多相關數據的查閱。

（三）能耗數據的采集

第一，在智能電表數據的讀取中。系統消耗的電能可以通過組態軟件對智能電表的操作進行直接的數據獲取。在整個通信過程中，需要對原始的數據進行有效的處理，才能更好的保證電能消耗數據的準確獲取。第二，在遠傳水表數據的讀取中。系統對熱水量的數據搜集，需要應用PLC通信程序，最終實現上位機MCGS對水表的有效數據讀寫。根據不同的指令要求，在不同的通信通道中進行數據的有效傳輸，并企業保證在機組主板和遠程水表之間，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備的參數調節中，有效的對各種數據進行搜集，完成熱水量數據的準確采集工作。并且在設備中進行實時的數據顯示，更有利于用戶掌握詳細的能耗信息。另外，還需要根據Modbus協議對智能儀表進行通信數據的采集，不斷的進行電能政策調整，完成遠程控制的管理效果。

結語：

文章通過對建立在PLC和智能儀表應用基礎上，建設的熱泵遠程監控系統進行分析，有效的實現了熱泵系統遠程網絡化的控制管理效果。在實際的應用過程中，借助于PLC和智能儀表的應用，對各種數據進行良好的搜集，更好的控制力熱泵系統的應用成本，有效的促進了企業經濟效益的提升。

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