[发明专利]一种基于PLC的热泵控制系统的控制方法

摘要

本发明一种基于PLC的热泵控制系统的控制方法，所述控制系统包括PLC控制模块、上位机、热泵控制装置、模拟量检测模块和人机交互设备。本发明主要依据标准的用户记忆曲线和Access数据运算，来使PLC控制模块进行控制和调节，从而便于系统进行精确地实时监控和数据分析；另外，水池中还加设了一个辅助加热器，可以在需要时先后进行双重加热，快速生成大量热水，优化节能，效果显著。本发明整体不仅能够实现工业用热泵的功能要求，而且更简单高效、稳定可靠，更便于智能化、集中化的控制、预测报警，最重要的是更加节能，实用性更强，应用前景广泛。

主权项

1.一种基于PLC的热泵控制系统的控制方法，所述控制系统包括PLC控制模块（1）、上位机（2）、热泵控制装置（3）、模拟量检测模块（4）和人机交互设备（5）；所述上位机（2）与PLC控制模块（1）相连；所述热泵控制装置（3）包括：热泵机组（301）、水池（302）和辅助加热器（303），所述辅助加热器（303）位于水池（302）中；所述模拟量检测模块（4）包括：模拟量采集器（401）、温度传感器（402）、温度变送器（403）、液位传感器（404）、液位变送器（405）、酸碱度传感器（406）和酸碱浓度计（407），所述温度传感器与温度变送器相连，所述温度变送器通过模拟量采集器与PLC控制模块相连；所述液位传感器与液位变送器相连，所述液位变送器通过模拟量采集器与PLC控制模块相连；所述酸碱度传感器（406）位于水池（302）热水入口处，所述酸碱度传感器与酸碱浓度计相连，所述酸碱浓度计通过串口与PLC控制模块相连；所述人机交互设备（5）包括：远程控制器（501）、触摸屏（502）和电表（503）；其特征在于：包括以下步骤：步骤一：预设命令：所述PLC控制模块（1）控制人机交互设备（5），并根据上位机（2）中预设值，在远程控制器（501）和触摸屏（502）上显示有标准的用于表示用水量与热泵控制装置工作时间长度关系变化的用户记忆曲线和用于计算热泵控制装置工作时间长度的Access数据运算；当用户记忆曲线显示在非用水段时，Access数据运算运算出热泵控制装置（3）具体的工作时间长度，在该工作时间长度内，PLC控制模块（1）发出信号同时控制热泵机组（301）和辅助加热器（303）暂停工作；当用户记忆曲线显示在用水段时， Access数据运算运算出热泵控制装置（3）具体的工作时间长度，在该工作时间长度内，PLC控制模块（1）发出信号只控制热泵机组（301）正常工作；当用户记忆曲线显示在用水高峰段时，Access数据运算运算出热泵控制装置（3）具体的工作时间长度，在该工作时间长度内，PLC控制模块（1）发出双重控制信号，优先启动热泵机组（301）正常工作，后启动辅助加热器（303）作为辅助；步骤二：酸碱度监测：所述的酸碱度传感器（406）和酸碱浓度计（407）全程实时监测水池内的酸碱度，以显示热泵控制装置的pH值，并与触摸屏上预设的所需pH设定值作比较，过高过低都要报警；当PLC控制模块判断酸碱度小于最小设定值或者大于最大设定值时，PLC控制模块发出信号控制热泵机组停止工作，同时发出报警信号，并在人机交互设备（5）中的触摸屏（502）上显示报警信息；当PLC控制模块判断酸碱度在最小设定值和最大设定值之间时，PLC控制模块发出信号控制热泵机组重新开始工作；步骤三：温度采集：温度传感器（402）测出水池（302）中的温度，温度变送器（403）将温度传感器测量的温度信号转化为模拟电信号，并将该模拟电信号传递给模拟量采集器（401）；所述模拟量采集器（401）采集到温度变送器（403）传递过来的标准电信号并将其转化为数字信号Ⅰ，模拟量采集器（401）将数字信号Ⅰ传送给PLC控制模块（1）；步骤四：温度比较：将PLC控制模块（1）接收到的数字信号Ⅰ，与热泵控制装置（3）所需的水温设定值进行比较；步骤五：执行命令： a、当PLC控制模块判断温度小于最小温度设定值时，PLC控制模块发出控制信号控制热泵机组（301）按照用户记忆曲线在每个对应的时段生成热水：当到达非用水段时，PLC控制模块发出控制信号同时控制热泵机组和辅助加热器暂停；当到达用水段时，PLC控制模块发出控制信号只控制热泵机组运行；当到达用水高峰段时，PLC控制模块发出控制信号优先启动热泵机组，后启动辅助加热器作为辅助热源运行；b、当PLC控制模块判断温度在最小和最大设定值之间时，PLC控制模块（1）按照用户记忆曲线，维持正常发热状态；c、当PLC控制模块判断温度大于最大温度设定值时，PLC控制模块发出控制信号，控制热泵机组（301）和水池（302）中的辅助加热器（303）停止工作；d、当PLC控制模块判断热泵机组（301）发生故障时，PLC控制模块发出故障信号，通过人机交互设备（5）中的触摸屏（502）显示报警信息和维护提醒；同时PLC控制模块发出控制信号自动切换至辅助热源辅助加热器（303）工作；步骤六：液位采集：液位采集与温度采集是同时进行的，所述液位传感器（404）测出水池（302）中的液位变化，液位变送器（405）将液位传感器测量的液位信号转化为模拟电信号，并将该模拟电信号传递给模拟量采集器（401）；所述模拟量采集器（401）采集到液位变送器（405）传递过来的标准电信号并将其转化为数字信号Ⅱ，模拟量采集器（401）将数字信号Ⅱ传送给PLC控制模块（1）进行PID滤波运算；步骤七：液位比较：液位比较与温度比较是同时进行的，将PLC控制模块（1）接收到的数字信号Ⅱ，与水池（302）中辅助加热器（303）的液位覆盖设定值进行比较；步骤八：执行命令：a、当PLC控制模块判断水池（302）中的液位小于辅助加热器（303）的最小覆盖设定值时，PLC控制模块发出控制信号控制辅助加热器（303）暂停，此时水池（302）自动启动自身补水装置，同时PLC控制模块控制酸碱度传感器（406）进行监测热泵控制装置的pH值是否重新达到要求；b、当PLC控制模块判断水池（302）中的液位大于辅助加热器（303）的最小覆盖设定值时，PLC控制模块（1）按照用户记忆曲线，发出控制信号控制辅助加热器（303）的正常工作；c、当Access数据运算运算出热泵控制装置（3）在用水高峰段的工作时间长度，在该工作时间长度内，PLC控制模块（1）发送双重控制信号，优先启动热泵机组（301）工作，后启动辅助加热器（303）作为辅助，以满足短时间内快速加热大量热水；当检测到生成的热水温度达到最大温度设定值时，PLC控制模块（1）发送双重控制信号，先暂停辅助加热器，后暂停热泵机组的工作；步骤九：信号处理：PLC控制模块（1）对上述步骤中所得到的数字信号分别进行相应的变化和处理，PLC控制模块将变化和处理后的数字信息通过标准以太网传给上位机（2）；步骤十：信息反馈：上位机（2）通过串口通讯计算出测量值，并通过人机交互设备（5）显示各个测量数据，同时通过串口通讯将测量数据及时反馈给PLC控制模块（1），PLC控制模块（1）将测量数据与预设值作比较；根据上位机（2）中的预设值和标准的用户记忆曲线及Access数据运算，PLC控制模块（1）发出信号进行控制和调节该控制系统的各个模块。