談論水源熱泵計算機監控程序

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1、引言

熱泵技術，是從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱，經過電力做功，輸出可用的高品位熱能的設備，可以把消耗的高品位電能轉換為3倍甚至3倍以上的熱能，是當今最為高效、最清潔、最經濟的供能技術。在資源日益匱乏的今天，作為人類利用低溫熱能的最先進方式，熱泵技術獲得了全世界的廣泛關注和重視。水源熱泵作為一種高效、節能、環保、有利于可持續發展的先進技術，已經在越來越多的地方得到應用。在國內，很多辦公樓，宿舍的供暖和制冷已經在使用熱泵技術，節約了大量的燃煤，保護了環境。然而，目前的情況是在熱泵系統供冷和采暖中，由于不合理的運行控制方式，使得相當一部分能量白白浪費掉的，不能達到節能的目的。如果能找到一種節能控制方式，就可以使得在滿足負荷要求的前提下，盡可能提高系統運行效率，節約能源，充分挖掘熱泵系統節能潛力。

2、計算機監控系統設計

2.1設計原則

計算機監控系統在充分考慮熱泵系統工藝特性的基礎上，按照具有先進技術水平的現代化監控方案進行設計。既要考慮操作、管理水平的先進性，同時也考慮到高新技術應用的合理性、經濟性，在保證生產管理要求的前提下，盡可能節約投資，獲得良好的技術經濟指標，并能保證酒店熱泵系統長期穩定高效地運行，基本要符合以下原則：(1)集中管理、分散控制、數據共享；(2)具有高度的開放性、可靠性、穩定性和安全性；(3)具有較強的兼容性、擴充性、可擴展性；(4)易于操作使用、可修改；(5)所有標志性、提示性、警告性、顯示性的部分采用中文簡體。

2.2功能描述

根據系統的設計規模和熱泵機組工藝的特點，依據集中監測為主，分散控制為輔的基本原則，計算機監控系統采用PLC（可編程控制器）為基礎的監測控制和數據采集系統，在中央控制室利用PC（工業級PC）機對熱泵機房各工況進行實時監控，并有信號報警和聯鎖等設施以保證熱泵系統正常運行。生產的過程自動控制采用獨立控制，即設備控制層PLC各個子站與上位監控計算機相互獨立，可以不依靠上位機獨立運行，保證了生產過程的獨立性和安全性。本文設計的水源熱泵計算機監控系統滿足以下功能：(1)根據工藝流程及設備運行要求配置傳感、檢測裝置，建立監控系統；(2)采用分散控制，集中管理的方式，建立熱泵機組自動控制系統，管理整個熱泵機組系統的運行；(3)控制系統采用具有Profibu-dp網絡結構，并可以與管理系統以及與上級系統和周邊系統鏈接；(4)主要設備的控制采用現場控制、監控機房控制、WEB網絡控制的三層控制模式，上位機界面用組態軟件的方式。

3、上位機界面設計

水源熱泵計算機監控系統中，要求監控軟件須同時完成數據通信、畫面顯示、數據存儲和網絡等多個功能，因而所用軟件必須支持多任務調度處理，以適應相對復雜的程序流程。另外，計算機監控系統應保證監控界面的生動、直觀，監控軟件必須具備強大的圖元庫和圖形處理能力。為了可同時實現以上功能，最適宜選取的當屬廣泛應用于系統監控領域的組態軟件(ConfigurationSoftware)。不同的監控組態軟件在不同的工業領域和不同的應用方面具有各自的技術特點與優勢，考慮到水源熱泵計算機遠程監控系統的特點、軟件的性價比和與水源熱泵監控系統合并等因素，北京三維力控科技有限公司的力控6.0監控組態軟件可完全勝任編寫遠程監控計算機軟件。

3.1建立I/O設備

在組態軟件中定義I/O設備驅動程序時要選擇與設備對應的驅動程序，在某一驅動程序下創建的I/O設備都對應該驅動程序。在系統運行時，系統會自動啟動這個驅動程序。首先配置與PLC通訊的I/O驅動程序。力控中有專門為和利時PLC系列開發的基于MODBUS協議的驅動，對PLC通訊的各個參數進行設置。在開發系統Draw中，雙擊開發系統畫面中工程項目下的I/O設備組態，在IoManager中選擇HOLLYSYS(和利時)下的MODBUS協議，雙擊打開的畫面如圖所示，在設備名稱、更新周期、超時時間項目上添加設備名稱PLC設備等設置，周期和超時時間一般取默認設置即可，通訊方式選擇串口。其余選擇默認或者根據實際情況調整。

3.2建立實時數據庫

本地實時數據庫系統作為遠程監控程序的核心，其將水源熱泵計算機監控系統需要的監控數據逐一定義為數據庫點參數，組態界面和I/O驅動程序通過數據庫點參數實現數據的交換。根據項目規劃所作好的I/O參數表，建立數據庫，并在數據庫中建立變量與I/O點的一一對應關系，即數據連接。熱泵系統中得PLC的狀態量以及液位、溫度等各種狀態量被分別定義在不同的區域的不同組。力控6.0的數據庫中共劃分了32個區域，下面筆者用區域0和區域1定義熱泵機組PLC的數字量，模擬量，用區域2定義系統中水箱液位、溫度等各個模擬量，以及屏蔽泵、軟化水器等設備的數字量。完成的數據庫如圖所示：所定義的數字量和模擬量I/O點的基本參數、報警參數、數據連接和歷史參數等按照監控要求進行設置。實時數據庫系統按照點參數的設置完成不同監控數據的數據處理、量程變換、變化記錄、故障報警、歷史數據存儲等功能。

3.3建立動畫連接

在上位機組態軟件中，由圖形對象搭制的圖形畫面是靜止不動的，視覺效果較為呆滯，可以對所監控的對象進行動畫設計，以便可以真實的表現監控對象的狀態變化，達到過程實時監控的目的。力控組態軟件實現圖形動畫設計的主要方法是將窗口中的圖形對象與實時數據庫中的數據對象建立相關性連接，并設置匹配動畫屬性。在系統運行中，由數據對象實時采集驅動監控對象的外觀和狀態特征，實現動畫效果。水源熱泵計算機監控系統需要制作包括指示燈顏色變化、開關閉合、報警燈閃爍等在內的動畫效果。以軟化水箱液位的高低為例說明動畫的組態設計：在開發系統中雙擊軟化水箱圖形，彈出“動畫連接”窗口，如圖所示。圖3動畫連接界面在“表達式”中選擇變量“軟化水箱液位”和“參數PV”，依據工程情況選擇罐體顏色和填充顏色，然后填寫填充設置參數，完成動畫連接。

3.4建立原理圖界面

水源熱泵系統原理圖界面是根據水源熱泵系統的工藝流程及工作原理編制，它包括了系統中的熱泵機組、屏蔽泵、軟化水箱、軟化水器等所有的設備。原理圖界面實時的反應了熱泵系統的工作狀態，實時顯示各個設備的主要運行參數，一目了然。原理圖3-4如圖所示：

4、結語

通過對熱泵技術的分析，從水源熱泵計算機監控系統的設計原則、設計功能方面，詳細說明了上位機組態設計的過程，希望對水源熱泵計算機監控系統的研究有所裨益。