基于PLC的中央空调水处理控制系统研究设计.docx

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基于PLC的中央空调水处理控制系统研究设计

中央空调水处理控制系统设计

基于PLC的中央空调水处理控制系统设计

一、工程原理

1）系统构成：

中央空调水处理控制系统由小水箱、大水箱、热交换器组成。

循环水在小水箱中通过加热，加热后的循环水打入到大水箱中，通过循环水泵将热水打入各个热交换器，经过热交换后回水返回到小水箱中，加热后打入到大水箱中。

其结构图如图所示：

中央空调水处理控制系统结构图

2）工作过程

（1）、打开进水泵，往小水箱打入冷水，水高度到达高水位，浮球开关动作，进水泵停止。

（2）、加热器加热（加热器有开关控制），水加热到一定温度（可以用时间模拟），打开大水箱进水泵，将热水打入到大水箱中，小水箱水位到低水位，低水位浮球开关闭合，大水箱进水泵停止。

（3）、重复

（1）

（2）。

直到将大水箱的水位达到高水位（即高水位浮球开关动作）。

（4）、打开水循环泵，热水开始循环，回水到小水箱，加热器打开，回水到高水位，即高水位浮球开关动作，打开大水箱进水泵。

一直循环加热。

二、控制要求

要求采用PLC作为控制中心，采用触摸屏或上位机（组态软件编程）监控。

1.控制系统应有防止误操作的电路联锁和保护功能。

2.操作界面要求有动作效果，可以显示操作的进度。

3.检测、控制信号要准确，安全、可靠。

三、总体方案设计

根据控制要求，主控设备选用西门子的PLCS7-200（其型号为CPU224CN），它具有强大的数据处理功能，包括14个I/O输入口，10个I/O输出口，完全能够满足此次设计需求。

并且其输入、输出具有光电隔离，抗干扰性能较强，同时可以扩展多个特殊模块。

它属于工业机的控制设备，可以在复杂条件下正常工作，因此，常被使用在工业控制现场，具有很高的可靠性能。

输出采用继电器隔离，通过继电器控制电机的接触器，控制电机的启动和停止。

监控计算机机选用结构紧凑，抗干扰性能强的工业控制计算机。

它具有高速数据处理、存储、分析、打印、数据交换等功能。

组态软件利用通用的InTouch生成一个动态的、复杂的实时监控界面。

其总体设计如图1所示

图1中央空调水处理控制系统总体设计方案

四、硬件设计

根据控制要求，主控设备选用PLC，作为开关量的输入、输出控制。

输出采用继电器隔离，通过继电器控制电机的接触器，控制电机的启动和停止。

利用通用的组态软件生成一个动态的的实时监控界面。

根据控制要求可知该系统需要三台水泵,高低浮球开关各两个,温度计两个,加热器和热交换器个一个

系统硬件电路图如图2所示

图2硬件电路总图

五、软件设计

①PLC控制程序编写

根据控制要求，使用梯行图、顺序功能图或结构文本编写PLC控制程序，各功能之间要有连锁。

程序只有满足一定条件下，才能运行。

根据题目要求;

（1）、打开进水泵，往小水箱打入冷水，水高度到达高水位，浮球开关动作，进水泵停止。

（2）、加热器加热（加热器有开关控制），水加热到一定温度（可以用时间模拟），打开大水箱进水泵，将热水打入到大水箱中，小水箱水位到低水位，低水位浮球开关闭合，大水箱进水泵停止。

（3）、重复

（1）

（2）。

直到将大水箱的水位达到高水位（即高水位浮球开关动作）。

（4）、打开水循环泵，热水开始循环，回水到小水箱，加热器打开，回水到高水位，即高水位浮球开关动作，打开大水箱进水泵。

一直循环加热。

可得程序流程图如图3所示

图3程序流程图

②Intouch组态软件程序编写

控制按钮和参数设置可以通过Intouch组态监控界面实现。

中央空调水处理控制系统的监控界面组态软件作为开发平台，主要有控制对象的图形界面和数据库变量组成，数据库变量通过通信接口与PLC进行I/O联接，完成数据交换。

创建新的应用程序工程的一般过程是：

绘制图形界面、创建数据库、配置I/O设备并进行I/O数据连接、建立动画连接、运行及调试。

监控软件是用InTouch设计的，它是通过MODBUS与PLC建立联系的，这就需要在变量标记名设计过程中，其中的I/O离散变量中的访问名与MODBUS中的相一致，项目名与参照表中的一一对应,如旋片泵1的标记名为xuanpianbeng1,类型为I/O离散，访问名与MODBUS一致均为zhagn。

如图具体步骤如图4所示：

图4定义标记名

其中先确定变量的个数并在标记名字典中定义变量,下表列出了变量名在定义时，其各量的对应关系，如表1所示：

变量名

访问名

类型

项目名

输出端

xiaoshuibeng

han

I/O离散

000001

Q0.0

dashuibeng

han

I/O离散

000002

Q0.1

xunhuanbeng

han

I/O离散

000004

Q0.3

jiare

han

I/O离散

000003

Q0.2

xunhuan

han

I/O离散

000005

Q0.4

表1标记名字典中变量名的定义

根据控制要求，应用InTouch设计控制界面。

如图5所示

图5组态界面设计

六、安装调试过程

1、编译应用程序，无误后将其下载到PLC中，并点击运行键使其处于运行状态。

2、打开MODBUS建立计算机与PLC之间的通信联系。

定义访问名要与标记名字典中的访问名一致，选择COM1口，单击OK，如图6所示：

图6MODBUS的建立

3、通过InTouch打开监控程序，检查标记名定义是否正确，无误后使其处于运行状态。

运行界面如图7所示：

图7监控界面运行图

七、调试中遇到的问题及解决办法

1）计算机无法将程序下载到PLC中，情况如图8所示：

图8通信错误

排除这种情况首先检查PLC是否正处在运行状态，通信线路是否松动，再看PLC类型、波特率是否选择正确，最后如图9所示双击刷新：

图9刷新

2）组态软件InTouch不能监控PLC

这种情况的原因可能是：

MODBUS中的访问名与标记名字典中的访问名不一样或者是通讯端口选择错误或者是操作顺序错误，应该是先运行应用程序同时打开MODBUS，再运行InTouch监控软件。

3）应用程序在编译的时候提示出现错误

解决这种情况先检查程序是否存在错误，再看库存储区地址分配是否恰当。

具体操作如图10所示：

图10库存储区分配

八、测试结果分析

当按下小水泵进水开关后,系统进入自动运行,打开进水泵，往小水箱打入冷水，水高度到达高水位，浮球开关动作，进水泵停止。

加热器加热（加热器有开关控制），水加热到时间T后，打开大水箱进水泵，将热水打入到大水箱中，小水箱水位到低水位，低水位浮球开关闭合，大水箱进水泵停止。

重复此过程直到将大水箱的水位达到高水位.打开水循环泵，热水开始循环，回水到小水箱，加热器打开，回水到高水位，即高水位浮球开关动作，打开大水箱进水泵。

一直循环加热。

总之，在整个过程中INTOUCH监控界面都能实时监控程序的运行，并且结果证明该程序运行良好，完全能够满足题目设计要求。

九、心得体会

经过这么长时间的培训,让我学到了很多东西,也是我以前不能学到了东西,测试过程和运行结果让我把这些天学的知识运用了出去,表现在了每一个细节.虽然,这个测试与真正的项目相比还有很大差别,但是它让我了解到做一个项目，不仅需要付出时间和汗水,更重要的是要细心。

就这次测试的过程中,出现了一些运行结果与要求相差很远的事情,检查了好长时间才发现是一个很小的问题,这让我感受很深刻,那就是做什么事情都要细心,做设计更是这样.

附录具体PLC程序