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摘 要

水源热泵控制系统是由水源热泵机组和相应的控制系统组成的空调控制系统。但传统水源热泵控制系统多采用定流量控制方案导致运行效率低下^[4]。本文针对以上缺点设计了基于“PLC 变频器 网络组态”的控制方案。通过PLC控制变频器，再以变频器控制水泵转速，最后上传到网络组态上。实现了根据温差控制冷冻水、冷却水流量并对机组运行进行实时监测的功能。本文主要研究内容如下：

首先依据控制要求设计水源热泵控制系统的硬件方案，确定了各种传感器、泵、管道、PLC及其附加模块等设备选型，然后重点分析了一用一备和根据温差通过变频器变频控制水泵转速，设计了相应的PLC程序，基本实现了所设计水源热泵系统控制要求。然后依据功能设计了相应的组态界面，并简要介绍了各个界面的功能。通过文庭HTML5软件和文庭FScada软件实现整个系统的网络监控。最后测试了系统的功能，验证了各个功能模块表明系统基本实现预期要求且运转稳定良好。

关键词：水源热泵 PLC控制 变频器 组态软件 云监控

Design and Implementation of Water Source Heat Pump Control System

Abstract

The water source heat pump control system is composed of the water source heat pump unit and the corresponding control system, but the traditional water source heat pump control system mostly uses a constant flow control scheme, which results in low operating efficiency. This paper designs a control scheme based on "PLC Inverter Network Configuration" aiming at the disadvantages mentioned above. Control the frequency converter through PLC, and then control the speed of the water pump with the frequency converter, and finally upload it to the network configuration. Realize the function of real-time monitoring of chilled water and it according to temperature difference and unit operation. The main research contents of this article are as follows:

First, the hardware scheme of the pump control system is designed according to the control requirements, and various types of sensors, pumps, pipelines, PLCs and their additional modules are determined, and then the focus is on the analysis of one use, one preparation and frequency conversion control of the water pump according to temperature difference The speed, the corresponding PLC program is designed, and the control requirements of the designed system are basically realized. Then the corresponding configuration interface is designed, and the function of each interface is briefly introduced. Then through Wenting HTML5 software and Wenting FScada software to achieve monitoring of the entire system. Finally, the verification of each functional component showed that the system basically realized the expected requirements and the operation was stable and good.

Keywords: water source heat pump; PLC control; Frequency converter; Configuration software; The cloud monitoring

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2国内外发展现状 1

1.3水源热泵控制系统的原理和优缺点 2

1.3.1水源热泵控制系统的原理 2

1.3.2水源热泵控制系统优缺点： 2

1.4 研究内容 3

1.5 本章小结 4

第二章 系统设计方案和硬件设计 5

2.1水源热泵空调系统的控制方案 5

2.1.1控制方案的设计 5

2.1.2本文采用的控制方案简介 6

2.2主电路设计 6

2.3控制电路 7

2.4变频器 9

2.5本章小结 10

第三章 设备选型 11

3.1 PLC及IO模块选型 11

3.2温度传感器 11

3.3 热力计算 12

3.4 水泵选型 12

3.5阀门选型 14

3.6 其他电气设备选型 14

3.7本章小结 15

第四章 软件设计 16

4.1软件功能要求 16

4.2由软件功能要求编写的梯形图 16

4.2.1主程序与数据读取 16

4.2.2压缩机和设定温度控制 17

4.2.3制冷制热模式切换 18

4.2.4互为备用水泵变频启动 18

4.2.5温度PID控制 19

4.2.6 水泵工频启动控制 19

4.3 本章小结 20

第五章 组态设计 21

5.1系统组态设计功能 21

5.2 HMI组态介绍 21

5.3 plc与hmi通信组态 22

5.4 HMI变量表 22

5.5监控界面的设计 22

5.5.1系统设备监控 22

5.5.2监控界面 23

5.5.3报警界面 24

5.6本章小结 24

第六章 程序、组态测试与验证 25

6.1测试方法与软件介绍 25

6.2程序测试 25

6.2.1 数据读取测试 25

6.2.2 正常工况测试 25

6.2.3 故障测试 26

6.2.4 工频启动程序测试 26

6.3 组态功能测试 27

6.4 本章小结 28

第七章 网络组态 29

7.1简介网络组态软件及其特点 29

7.2数据采集 29

7.3网络组态设置 31

7.4数据连接 32

7.5网络组态界面绘制与仿真 32

7.6本章小结 33

第八章 总结与展望 34

8.1全文总结 34

8.2系统评价 34

8.3 展望 35

参考文献 36

致谢 38

附录 39

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

水源热泵控制系统是一种基于PLC可编程控制器、变频器等设备控制水源热泵使其达到理想工况的控制系统。自从20世纪70年代水源热泵的大发展，相伴生的水源热泵控制系统也得到了极大的优化和提高。

传统水源热泵控制系统大多数仅适用PLC控制设备的启停，采取的是定流量控制方案即水源侧水泵和用户侧循环泵仅采取工频运行方式，这样造成了在低负荷的情况下水泵仍然以工频方式运行管道内流量基本恒定导致电能的大量浪费。现如今随着能源的短缺，各种耗能设备、控制系统都需要具有节能、环保的特点，所以设计一种节能的水源热泵控制系统将对社会发展做出很大贡献。

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