适用于风冷式热泵机组的喷雾冷却系统自动控制软件 V1.0 1
适用于风冷式热泵机组的喷雾冷却系统
自动控制软件 V1.0
开发说明
适用于风冷式热泵机组的喷雾冷却系统自动控制软件 V1.0 2
目 录
一、引言............................................................................................................................................1
二、软件总体概述............................................................................................................................1
2.1 软件所需硬件平台概括......................................................................................................1
2.1.1 PLC 系统 ..................................................................................................................1
2.1.2、WinCC 系统 ..........................................................................................................1
2.2 需求概述..............................................................................................................................2
2.3 条件与限制..........................................................................................................................2
2.4 控制方案设计......................................................................................................................2
三、工艺流程....................................................................................................................................3
四、软件设计....................................................................................................................................5
4.1 代码说明:..........................................................................................................................5
4.2 模块详解.............................................................................................................................6
4.2.1 温度转换模块..........................................................................................................6
4.2.2 电动阀开度控制模块..............................................................................................7
4.2.3 控制方案详解..........................................................................................................8
2、上位机程序设计................................................................................................................10
适用于风冷式热泵机组的喷雾冷却系统自动控制软件 V1.0 3
一、引言
适用于风冷式热泵机组的喷雾冷却系统自动控制软件对安装在空调冷凝器周围的喷嘴
根据设定好的不同条件进行自动控制,以实现在冷凝器周围温度过高的时候进行喷雾,用液
滴的蒸发来吸收部分热量,起到降低冷凝器周围温度的作用。本软件的核心为控制方案的程
序实现。
二、软件总体概述
2.1 软件所需硬件平台概括
2.1.1 PLC 系统
喷雾冷却系统自动控制软件所用的控制器为西门子公司的 S7-200 SMART 系列 PLC 设备,
SIMATIC S7-200 SMART 是西门子公司研发的一款高性价比小型 PLC 产品,也是 S7-200 的升
级换代产品,增加了以太网端口,使得编程下载更加方便通用。编程软件 STEP7-Micro/WIN
SMART 的界面友好,更为人性化。S7-200 SMART PLC 具有经济便捷、编程高效、性能卓越
等优点,可以随时调整控制参数,以满足试验的需求。
喷雾冷却系统自动控制软件所需的 I/O 点数较多,故选用 S7-200 SMART SR60 型号 CPU,
因为需要采集环境温湿度作为控制信号,故需要增加一个模拟量采集模块,来采集环境温湿
度信号,并输入 PLC。
2.1.2、WinCC 系统
SIMATIC WinCC 是西门子公司开发的基于 Windows 操作系统的强大的 HMI/SCADA 应用
软件系统,7.0 是它的最新升级版本。WinCC 是用于实现 SIMATIC PCS 7 过程控制系统的可
视化组件,也是用于西门子和其他制造商的各种可视化和监视系统的 HMI 平台。本试验中
以 S7-200 SMART 为核心,并结合 SIMATIC 人机界面产品 WinCC 7.0 可以用于对试验过程进
行监控。
最后还需要西门子上位机设计软件 WinCC v7.0 来设计控制软件的人机界面,在远程计
算机上更好地对喷雾过程进行监控和控制,以便管理人员不再需要去现场进行操作。
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表 1 为此次试验系统的设备选型表:
表 1 设备选型表
序号
名称
订货号
数量
S7-200 SMART 主机及其附属模块
1
CPU SR60,继电器输出,220 V AC 供电,36 输入/24 输出
6ES72881SR600AA0
1
2
EM AE04 模拟量输入模块,4 输入
6ES72883AE040AA0
1
3
EM AQ04 模拟量输出模块,4 输出
6ES72883AQ040AA0
3
上位机软件
4
SIMATIC WinCC V7.0 亚洲版,128 外部变量(RC 128)
6AV63812BM070AV0
1
2.2 需求概述
1.对利用温湿度一体式传感器采集到的温湿度信号进行条件匹配,使用符合对应条件下
的控制方案进行相应的控制。
2.人机界面需要显示相应点位监测到的温湿度值,并以曲线图展示变化和列表方式展示
具体温湿度值。
3.人机界面可以展示气泡雾化喷嘴当前的开关状态,并可以对相应的喷嘴进行打开或关
闭操作。
4.要提供美观的图片菜单,在菜单中要提供必要的提示信息。
5.软件的维护更新要方便。
2.3 条件与限制
系统开发的条件是普通 PC 以及合适的操作系统,本次开发所用的操作系统为 WINDOW
7 专业版,软件为 STEP7-Micro/WIN SMART v2.0、PC ACCESS 2.0 和 SIMATIC WinCC V7.0 RC128
亚洲版,西门子成品软、硬件从很大程度上减轻了开发人员的工作量,但由于西门子对核心
技术的保护,提供的开发文档不是很详尽,这对软件的开发产生了一定限制影响。
2.4 控制方案设计
系统实物设计图如下:
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图 1 控制系统实物图
配图说明:每两组冷凝器的一侧(如图所示)为一个控制单元,每个控制单元由两个控
制组组成,每个控制单元使用一台 PLC 和 12 只喷嘴,喷嘴编号如图所示,其中黑色实线为
喷嘴支架,黄色方框为温湿度传感器,红色圆点为喷雾方向面向冷凝器的一组喷嘴,蓝色圆
点为喷雾方向背向冷凝器的一组喷嘴,绿色实线为电源及信号线路。
自动控制系统框图:
比较环节
图 2 自动控制系统框图
三、工艺流程
以图 1 为例,我们总共需要两个控制单元,分别摆放在冷凝器的两侧,故以此类推需要
两台 PLC 和 24 只喷嘴,在本软件中我们以一个控制单元为例,编写控制软件。
控制程序直接写入 PLC,没有图形界面,无需人工操作,启动后由机器自动控制。程序
控制器
PLC
执行器
电磁阀/电动阀
被控对象
气泡雾化喷嘴
PLC
温湿度
温湿度
传感器