谈论水源热泵计算机监控程序

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1、引言

热泵技术，是从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至3倍以上的热能，是当今最为高效、最清洁、最经济的供能技术。在资源日益匮乏的今天，作为人类利用低温热能的最先进方式，热泵技术获得了全世界的广泛关注和重视。水源热泵作为一种高效、节能、环保、有利于可持续发展的先进技术，已经在越来越多的地方得到应用。在国内，很多办公楼，宿舍的供暖和制冷已经在使用热泵技术，节约了大量的燃煤，保护了环境。然而，目前的情况是在热泵系统供冷和采暖中，由于不合理的运行控制方式，使得相当一部分能量白白浪费掉的，不能达到节能的目的。如果能找到一种节能控制方式，就可以使得在满足负荷要求的前提下，尽可能提高系统运行效率，节约能源，充分挖掘热泵系统节能潜力。

2、计算机监控系统设计

2.1设计原则

计算机监控系统在充分考虑热泵系统工艺特性的基础上，按照具有先进技术水平的现代化监控方案进行设计。既要考虑操作、管理水平的先进性，同时也考虑到高新技术应用的合理性、经济性，在保证生产管理要求的前提下，尽可能节约投资，获得良好的技术经济指标，并能保证酒店热泵系统长期稳定高效地运行，基本要符合以下原则：(1)集中管理、分散控制、数据共享；(2)具有高度的开放性、可靠性、稳定性和安全性；(3)具有较强的兼容性、扩充性、可扩展性；(4)易于操作使用、可修改；(5)所有标志性、提示性、警告性、显示性的部分采用中文简体。

2.2功能描述

根据系统的设计规模和热泵机组工艺的特点，依据集中监测为主，分散控制为辅的基本原则，计算机监控系统采用PLC（可编程控制器）为基础的监测控制和数据采集系统，在中央控制室利用PC（工业级PC）机对热泵机房各工况进行实时监控，并有信号报警和联锁等设施以保证热泵系统正常运行。生产的过程自动控制采用独立控制，即设备控制层PLC各个子站与上位监控计算机相互独立，可以不依靠上位机独立运行，保证了生产过程的独立性和安全性。本文设计的水源热泵计算机监控系统满足以下功能：(1)根据工艺流程及设备运行要求配置传感、检测装置，建立监控系统；(2)采用分散控制，集中管理的方式，建立热泵机组自动控制系统，管理整个热泵机组系统的运行；(3)控制系统采用具有Profibu-dp网络结构，并可以与管理系统以及与上级系统和周边系统链接；(4)主要设备的控制采用现场控制、监控机房控制、WEB网络控制的三层控制模式，上位机界面用组态软件的方式。

3、上位机界面设计

水源热泵计算机监控系统中，要求监控软件须同时完成数据通信、画面显示、数据存储和网络等多个功能，因而所用软件必须支持多任务调度处理，以适应相对复杂的程序流程。另外，计算机监控系统应保证监控界面的生动、直观，监控软件必须具备强大的图元库和图形处理能力。为了可同时实现以上功能，最适宜选取的当属广泛应用于系统监控领域的组态软件(ConfigurationSoftware)。不同的监控组态软件在不同的工业领域和不同的应用方面具有各自的技术特点与优势，考虑到水源热泵计算机远程监控系统的特点、软件的性价比和与水源热泵监控系统合并等因素，北京三维力控科技有限公司的力控6.0监控组态软件可完全胜任编写远程监控计算机软件。

3.1建立I/O设备

在组态软件中定义I/O设备驱动程序时要选择与设备对应的驱动程序，在某一驱动程序下创建的I/O设备都对应该驱动程序。在系统运行时，系统会自动启动这个驱动程序。首先配置与PLC通讯的I/O驱动程序。力控中有专门为和利时PLC系列开发的基于MODBUS协议的驱动，对PLC通讯的各个参数进行设置。在开发系统Draw中，双击开发系统画面中工程项目下的I/O设备组态，在IoManager中选择HOLLYSYS(和利时)下的MODBUS协议，双击打开的画面如图所示，在设备名称、更新周期、超时时间项目上添加设备名称PLC设备等设置，周期和超时时间一般取默认设置即可，通讯方式选择串口。其余选择默认或者根据实际情况调整。

3.2建立实时数据库

本地实时数据库系统作为远程监控程序的核心，其将水源热泵计算机监控系统需要的监控数据逐一定义为数据库点参数，组态界面和I/O驱动程序通过数据库点参数实现数据的交换。根据项目规划所作好的I/O参数表，建立数据库，并在数据库中建立变量与I/O点的一一对应关系，即数据连接。热泵系统中得PLC的状态量以及液位、温度等各种状态量被分别定义在不同的区域的不同组。力控6.0的数据库中共划分了32个区域，下面笔者用区域0和区域1定义热泵机组PLC的数字量，模拟量，用区域2定义系统中水箱液位、温度等各个模拟量，以及屏蔽泵、软化水器等设备的数字量。完成的数据库如图所示：所定义的数字量和模拟量I/O点的基本参数、报警参数、数据连接和历史参数等按照监控要求进行设置。实时数据库系统按照点参数的设置完成不同监控数据的数据处理、量程变换、变化记录、故障报警、历史数据存储等功能。

3.3建立动画连接

在上位机组态软件中，由图形对象搭制的图形画面是静止不动的，视觉效果较为呆滞，可以对所监控的对象进行动画设计，以便可以真实的表现监控对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。力控组态软件实现图形动画设计的主要方法是将窗口中的图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置匹配动画属性。在系统运行中，由数据对象实时采集驱动监控对象的外观和状态特征，实现动画效果。水源热泵计算机监控系统需要制作包括指示灯颜色变化、开关闭合、报警灯闪烁等在内的动画效果。以软化水箱液位的高低为例说明动画的组态设计：在开发系统中双击软化水箱图形，弹出“动画连接”窗口，如图所示。图3动画连接界面在“表达式”中选择变量“软化水箱液位”和“参数PV”，依据工程情况选择罐体颜色和填充颜色，然后填写填充设置参数，完成动画连接。

3.4建立原理图界面

水源热泵系统原理图界面是根据水源热泵系统的工艺流程及工作原理编制，它包括了系统中的热泵机组、屏蔽泵、软化水箱、软化水器等所有的设备。原理图界面实时的反应了热泵系统的工作状态，实时显示各个设备的主要运行参数，一目了然。原理图3-4如图所示：

4、结语

通过对热泵技术的分析，从水源热泵计算机监控系统的设计原则、设计功能方面，详细说明了上位机组态设计的过程，希望对水源热泵计算机监控系统的研究有所裨益。