PLC在热泵自动控制系统中的应用.doc

1、PLC 在热泵自动控制系统中的应用摘要：随着社会的发展与进步，重视 PLC 在热泵自动控制系统中的应用对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍 PLC 在热泵自动控制系统中的应用的有关内容。 关键词 PLC；热泵；控制系统；结构；应用； 中图分类号：TH3 文献标识码： A 文章编号： 引言 热泵所提供的热量与所消耗的机械功之比一般可达三倍以上，是一个有效的节能产品。笔者所设计的热泵系统可提供 7580的热空气，主要应用于茶叶和食用菌的干燥过程。考虑到茶叶和食用菌的加工工序，本系统设有三种工作状况：供热工况、除湿工况和制冷工况。热泵系统对控制方面的主要要求有：能实现以上三种工况的自动控制；能

2、进行单机调试及手动控制；系统发生故障时，能发出声光报警，并能根据情况做出相应的保护措施；能对系统的工况做出相应的指示。由于系统 的工况和控制对象较多，而控制对象又以小容量的负载居多。为了使控制系统能达到既简单、安全、可靠又能方便灵活地进行各种控制，选择 PLC作为整个系统的控制核心，能实现热泵系统对控制方面的要求。 一、 PLC 控制系统概述 PLC 是一种集自动控制技术、通信技术以及计算机技术为一体的数字运算操作的电子系统。随着软、硬件的设计与开发，使之编程过程变得简单，并且能够更为灵活地控制 PLC，并具有高度的可靠性与抗干扰能力等优点。PLC 的功能也有了本质的变化，使之从最初较为简单的

3、顺序控制、逻辑控制，一步步进化到复杂的过程控制和连续控制方面，这样的演变代表了工业自动化程度的不断提高以及标志着现代工业的进步与发展。 二、控制系统硬件结构 本控制系统硬件结构框图如图 1 所示。它有输入部分、PIE 部分和输出部分。 图 1 控制系统硬件结构框 2.1 输入部分 输入部分由工况识别电路及检测回路组成。工况识别电路用于传输 手动一自动”控制及各种工况命令等信息，而检测回路主要由传感器组成，用于检测系统的各种参数(温度、压力、湿度等)。 2.2 PLC 部分 本系统采用了一台三菱 FXon60 型的可编程序控制器。它通过对输入信息的判断、运算，输出相应 的信号给控制对象 ，从而实

4、现各种 自动控制。 2.3 输出部分 输出部分包括以下三个回路 ： 1)接触器回路：PLC 通过对接触器线圈的控制从而实现对压缩机、冷凝器、及相应的风机的控制； 2)电磁阀回路：采用 PLC 直接驱动电磁阀等小负载，从而使电路简单可靠； 3)显示、报警回路：该回路用于对系统的各个工况做出指示，并在系统故障(如压缩机工作异常；系统高低气压超限等)时，作出声光报警并采取相应的保护措施。 三、控制系统的工作流程(见图 2) 3.1 供热工况自动控制 供热工况自动控制受温度继电器 (WJ1)和工作压力继 电器 (Pj1)的控制。系统启动后，温度不断上升。当温度上升到达设定值的上限时，WJ1 动作(断开

5、)，PLC 从输人端 X7 上检测到此信号时，立即经输出端 Y20 发 出命令 ，断开 243 电磁阀，随后管路压力逐渐降低。当压力降低到工作压力下限时，PJ1 动作(断开)，PLC 从 X5 上检测到此信号时，经输出端 Yl 发出命令使压缩机停止工作，延时 10s 后又以 Y4、Y6 端发出命令停止风机 2、风机 3，使温度下降。当温度下降引起 WJl 动作 (闭合)时 ，PLC 从 Y20、Y4、Y6 上分别发出命令，使电磁阀 243 得电，风机 2、风机 3 开启，则管路压力逐渐回升。当压力升至上限时，PJ1动作(闭合)，PLC 从 X5 上检测到此信号，立即经 Y1 发出命令让压缩机重

6、新投人工作使温度上升，即完成了一个控制循环。 3.2 除湿工况自动控制 除湿工况自动控制受湿度继电器 (SJ1)和工作压力继电器 (PJ1)的控制系统启动后，湿度不断下降。当湿度下降到达设定值的下限时，SJ1 动作(断开)，PLC 从输人端 XlO 上检测到此信号时，立即经输出端 Y20 发出命令 ，断开 243 电磁阀，随后管路压力逐渐降低。当压力降低到工作压力下限时，PJ1 动作 (断开)，PLC 从 X5 上检测到此信号时 ，经输出端 Y1 发 出命令使压缩机停止工作 ，延时 10s 后又从 Y2、Y6端分别发出命令停止风机 1、风机 3，使系统湿度回升。当湿度升至设定的上限引起 SJ1

7、 动作 (闭合)时 ，PLC 从 Y20、Y2、Y6 上分别发 出命令 ，让 电磁 阀 243 得电 ，风机 1、风机 3 开启 ，使管路压 力逐渐回升。当压力升至上限时，PJ1 动作(闭合)，PLC 从 X5 上检测到此信号，立即经 Yl 发出命令让压缩机重新投人工作，从而使系统湿度下降，即完成了一个控制循环。 3.3 制冷工况自动控制 制冷工况自动控制受温度继电器 (WJ2)和工作压力继电器 (PJ1)的控制。系统启动后，温度不断下降。温度降到设定值的下限时，WJ2 动作 (断开 )，PLC 从输人端 Xl1 上检测到此信号时，立即经输 出端 Y21 发出命令，断开 24_4 电磁 阀，随

8、后管路压力逐渐降低。 当压力降低到工作压力下限时，PJ1 动作 (断开)，PLC 从 X5 上检测到此信号时，经输出端 Y1 发出命令使压缩机停止工作，延时 10s 后又从 Y5、Y7 端分别发出命令停止风机 2、风机 3，使系统温度回升，当温度升至设定的上限引起 WJ2 动作(闭合)时，PLC 从 Y21、Y5、Y7 上分别发出命令，让电磁阀 24-4 得电，风机 2、风机 3 开启 ，使管路压力逐渐回升。当压力升高到上限时，FJ1 动作 (闭合)，PLC 从 X5 上检测到此信号 ，立即经 Y1 发 出命令让压缩机重新投人工作，从而使系统温度再下降，即完成了一个控制循环。 图 2 控制系统

9、工作流程图 3.4 保护及报警措施 3.4.1 气路系统的保护 气路系统的保护由高、低压压力继电器共同完成，压力偏高或偏低时，由相应的继电器动作，把信号从 PIE 的输人端输人，PLC 检测到此信号时，经其输出端 Y5 发出命令使压缩机停止，同时通过内部延时器，延时 2s 钟后从 Y12 发出报警信号。 3.4.2 电气系统的保护 1)电气系统的短路保护由自动开关 QF 和 RY、R1R5 来实现。2)负载各电机的过载保护由热继电器 JR1 一 JR5 来实现，只要有一热继电器动作，都会引起 MC 线圈失电 ，其触头继开而切断 PLC 负载及电源指示灯的电压，从而使负载停止工作。3)为防止负载

10、短路等原因而造成 PLC损环，在每 4 个输 出点上接上 4A 的熔断器一只进行保护。4)对需要正反转的负载 (M2、M3)除了用 PLC 内部程序进行联锁外，同时在 PIE 的外部采用了正、反接触器的触头互相连锁的措施，以防止误动作而造成故障。5)电路中设有紧急停止按钮 ，用来紧急停止 PLC 的输出电路。6)在 PIE 的输出回路中，对所有的感性负载都并联 了一个浪涌吸收器，用于吸收浪涌电压，以延长触点的使用寿命和降低噪音。 结束语 本控制系统使用已近两年，性能稳定，控制方便灵活，符合热泵系统对控制的要求。说明热泵系统采用 PLC 控制，可使控制系统的硬件电路得到充分地简化，可靠性提高，运行速度快，抗干扰能力强，使用维护方便等优点。随着工业自动化程度的不断提高，相信 PIE 在其它领域将有愈来愈广阔的应用前景。 参考文献 1廖常初PLC 的发展趋势J.电气时代2003 2陈有根可编程序控制器概述J大众用电杂志，2003 3徐德，孙同景可编程序控制器应用技术M济南：山东科学技术出版社2000 4袁任光可编程序控制器应用技术与实例M广州：华南理工大学出版社，2009