试论三菱PLC、HMI在商用制冷系统中的应用

试论三菱PLC、HMI在商用制冷系统中的应用

孙玉珊

永济电机高级技工学校山西永济044502

摘要：本文介绍了PLC、SCADA在商用制冷系统中的应用，给出了控制系统硬件的详细构成和控制软件的编程思路。

关键词：可编程控制器触摸屏模拟量采集SCADA调制解调器

一、系统的控制原理

系统的工作原理：首先，通过FX2N—4A/D采集系统压力、电压、温度以及设备的保护等信号，并对模拟信号进行数字滤波、抗干扰滤波，然后进行模拟量的量化和标度变换，与设定参数进行比较判断，根据比较结果和保护信号控制压缩机的启动与停止。当需要开机时，首先，根据所有压缩机的开机时间，判断哪一台压缩机开机时间最短；然后，判断其保护信号是否正常，如果正常则开机，否则判断下一台压缩机，直到最后一台。当需要停机时，首先根据所有压缩机的开机时间判断哪一台压缩机开机时间最长，然后输出停机控制信号。

正常工作情况下，任何一台压缩机的保护信号出现故障，主机一旦检测到故障信号，立即输出停机信号，停止相对应的压缩机，并发出报警信号，告诉值班人员系统出现故障，需要人工监视。同时，主机一旦检测到故障的恢复信号，也会立即输出开机信号，启动相对应的压缩机。

二、系统的硬件框图

输入部分：输入部分包括模拟信号输入和开关信号输入两部分组成。

模拟信号包括：安装在吸气集管上的吸气压力传感器（0～200PSIG）和安装在排气集管上的排气压力传感器(0～500PSIG)和温度传感器。还有监视系统供电电压的电压传感器。

信号包括：安装在压缩机上的电子热保护（温度探头安装在电机绕组内），安装在压缩机吸气侧的低压开关，安装在压缩机排气侧的高压开关，油位控制器，油压差控制器。电子热保护根据安装在电机绕组内的温度探头感知的绕组温度的高低，发出一个开关信号，当温度高于设定值时断开控制回路，反之则接通控制回路，主要防止因绕组温度过高而导致的压缩机故障。

安装在压缩机吸气侧的低压开关主要用于：当系统进入机械后备状态时，根据吸气压力的高低来控制压缩机的开停。

安装在压缩机排气侧的高压开关则用于：当排气压力超过上限设定值时断开控制回路，停止压缩机的运行，防止由于排气压力过高而造成的压缩机故障。

油位控制器：当压缩机的润滑油供应不上（系统油位低于某一设定值）时断开控制回路，停止压缩机的运行，可以有效防止压缩机因缺油干磨导致的损坏。

油压差控制器：用于监测半封闭压缩机高低压腔油压差。当油压差太小时将出现润滑油供应不上，影响压缩机的润滑，将导致压缩机干磨。还有监视系统供电电源的相序保护器。

输出部分：通过中间继电器控制压缩机和报警。

三、控制软件的编制思路

在控制软件编制之前，首先要搞清楚影响压缩机运行的各种因素，以及各种因素本身的特性和它们之间的相互关系。结合本控制器，影响压缩机运行的各种因素如下：1.系统的吸气压力；2.系统的供电电压；3.三相电源的相序保护；4.压缩机的电子热保护；5.压缩机的低压开关；6.压缩机的高压开关；7.压缩机的油位控制器；8.压缩机的油压差控制器。

正常情况下，在设备安装完毕后首先应校正三相电源的相序，保证三相电源的相序是正确的；系统的供电电压应处于正常范围内（线电压为交流380V±15℅）。当压缩机的电子热保护探测到的绕组温度正常，压缩机的排气压力低于设定值，压缩机的油位正常，压缩机的油压差控制在必要的范围内，此时当系统的吸气压力高于设定值时，压缩机即可以开机运行。

四、人机界面的设计

人机界面采用三菱公司的图形操作终端：F940GOT—LWD。在进行人机界面的画面设计之前应该了解系统要监视和操作的内容，这里我们要监视系统的吸气压力、压缩机的运行状况（即目前压缩机是运行状态还是停机状态、自动运行状态还是强制运行状态）、系统电源电压、各台压缩机运行时间等等。另外，还要设计运行参数设置的画面、手动操作的画面，以及系统故障后的报警画面和报警解除画面、报警记录和运行记录的清除画面。

五、SCADA监控软件的设计

监控软件的设计有两种方案：一种是通过RS485与主机连接实现设备的当地监控；另一种是通过调制解调器（MODEM）、公用电话网，调制解调器（MODEM）与主机连接实现设备的远程监控。当地监控主要用于用户的日常监控，远程监控主要用于设备隐患的预防和设备故障的快速定位及修复。监控画面的设计与人机界面的设计类似。用全中文共控组态软件MCGS做开发平台。

参考文献

[1]《三菱微型可编程控制器编程手册》.《操作手册》。

[2]《Copeland制冷手册》。