PLC在房間空調(diào)器性能測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、    PLC在房間空調(diào)器性能測試系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：介紹了松下PLC在房間空調(diào)器焓差法性能測試系統(tǒng)中的應(yīng)用，重點(diǎn)論述了系統(tǒng)控制要求、硬件環(huán)境、PLC控制程序設(shè)計(jì)以及上位機(jī)的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明，測試系統(tǒng)運(yùn)行可靠，操作快捷方便。關(guān)鍵字：PLCDelphi7.0監(jiān)控通信1.引言現(xiàn)代社會要求制造業(yè)能對市場需求做出迅速反應(yīng)，生產(chǎn)出多批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一需求，生產(chǎn)設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線、檢測設(shè)備的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編摘  要：介紹了松下PLC在房間空調(diào)器焓差法性能測試系統(tǒng)中的應(yīng)用，重點(diǎn)論述

2、了系統(tǒng)控制要求、硬件環(huán)境、PLC控制程序設(shè)計(jì)以及上位機(jī)的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明，測試系統(tǒng)運(yùn)行可靠，操作快捷方便。關(guān)鍵字：PLC Delphi7.0 監(jiān)控 通信1. 引言現(xiàn)代社會要求制造業(yè)能對市場需求做出迅速反應(yīng)，生產(chǎn)出多批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一需求，生產(chǎn)設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線、檢測設(shè)備的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程序控制器（PLC）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一1。房間空調(diào)器是國家強(qiáng)制性電器質(zhì)量檢測產(chǎn)品，為了完成符合國家標(biāo)準(zhǔn)的性能檢測，必須建

3、立一套相應(yīng)的高精度的測試系統(tǒng)。焓差法測試是重要的測試方法之一，它不僅能對房間空調(diào)器的制冷能力和制熱能力進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，還能進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能的試驗(yàn)（包括風(fēng)機(jī)性能測試），此外還可以針對房間空調(diào)器季節(jié)節(jié)能能效比（SEER）進(jìn)行測定間歇啟/停狀態(tài)下空調(diào)器的制冷量和輸入功率的試驗(yàn)。傳統(tǒng)的焓差法測試臺采用常規(guī)的繼電器控制，手動(dòng)的操作方法，電氣線路又復(fù)雜，操作又不便。以PLC為核心的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測試過程的自動(dòng)化。本文就針對房間空調(diào)器焓差法性能測試系統(tǒng)，討論P(yáng)LC在測試系統(tǒng)中的應(yīng)用。2. 系統(tǒng)控制要求根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7725-19962，空氣焓差法試驗(yàn)系統(tǒng)需要兩個(gè)試驗(yàn)環(huán)境，一個(gè)作為室內(nèi)側(cè)試驗(yàn)環(huán)境，一個(gè)

4、作為室外側(cè)試驗(yàn)環(huán)境。室內(nèi)外試驗(yàn)環(huán)境都配備了由1個(gè)循環(huán)風(fēng)機(jī)，1個(gè)加濕器，1個(gè)加熱器及3臺制冷機(jī)組成的空氣處理裝置，另外，室外側(cè)還有1個(gè)采樣風(fēng)機(jī)，室內(nèi)側(cè)有2個(gè)采樣風(fēng)機(jī)和1個(gè)排風(fēng)機(jī)。室內(nèi)外環(huán)境中所有設(shè)備的開關(guān)量均由PLC完成，同時(shí)PLC還兼?zhèn)湓O(shè)備的故障報(bào)警。系統(tǒng)還要求上位機(jī)對所有設(shè)備進(jìn)行控制，因此上位機(jī)與PLC通過RS232接口實(shí)現(xiàn)通信，在Delphi7.0平臺下編寫監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。3. 硬件環(huán)境PLC選型房間空調(diào)器焓差法測試系統(tǒng)的控制點(diǎn)數(shù)有22個(gè)輸入，16個(gè)輸出。日本松下PLC產(chǎn)品FP1-C40系列，由于體積較小、結(jié)構(gòu)緊湊，而且性能穩(wěn)定，完全可以完成控制需要，因此，我們選用

5、此系列型號為AFP1243B的PLC。輸入與輸出依據(jù)控制對象，對可編程控制器PLC的I/O點(diǎn)數(shù)及主要內(nèi)部繼電器進(jìn)行分配3。外部輸入繼電器X，用來采集各個(gè)被控對象的報(bào)警信號，是開關(guān)量輸入。分配表如表1。表1輸入繼電器X分配表外部輸出繼電器Y，用來控制系統(tǒng)設(shè)備中的被控對象，是開關(guān)量輸出。分配表2如下：表2輸出繼電器Y分配表主要內(nèi)部繼電器R，用來接收上位機(jī)觸摸屏發(fā)送來的命令，作為被控對象的啟動(dòng)與制動(dòng)開關(guān)，以此來控制整個(gè)測量系統(tǒng)的運(yùn)行。其接收的也是開關(guān)量0或者1。其分配表如表3：表3主要內(nèi)部繼電器R分配表與上位機(jī)通訊系統(tǒng)需要上位機(jī)對整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)控，F(xiàn)P1-C40系列提供了RS232接口，通過

6、此接口與上位機(jī)通訊。4. 控制程序設(shè)計(jì)依據(jù)焓差測試臺的工作原理和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)，考慮到實(shí)際情況的需要，設(shè)計(jì)的PLC程序要滿足下面的要求：1） 焓差法測試臺系統(tǒng)啟動(dòng)與停止時(shí)，系統(tǒng)中的16個(gè)被控對象的啟動(dòng)順序有所不同。啟動(dòng)時(shí)，制冷機(jī)與風(fēng)機(jī)先啟動(dòng)，并且只要有一個(gè)制冷機(jī)開動(dòng)運(yùn)行，風(fēng)機(jī)就要立即啟動(dòng)，以保證室內(nèi)外側(cè)的空氣流通，然后再啟動(dòng)加熱器和加濕器。停止運(yùn)行時(shí)，制冷機(jī)、加熱器和加濕器先停機(jī)，然后再停止風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。當(dāng)在啟動(dòng)與制動(dòng)過程中有報(bào)警信號輸入時(shí)，則立刻停止出現(xiàn)故障被控對象的運(yùn)行，以保證系統(tǒng)中被控對象不會被嚴(yán)重?fù)p壞。2） 由于被控對象中有很多電機(jī)，電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)電流是正常工

7、作時(shí)候額定電流的24倍，所以不能長時(shí)間使電機(jī)處于啟動(dòng)/制動(dòng)狀態(tài)，否則，電極的線圈會被燒壞。因此，系統(tǒng)設(shè)定電機(jī)啟動(dòng)與制動(dòng)時(shí)間都是10秒，即在啟動(dòng)開關(guān)或制動(dòng)開關(guān)按下后的10s內(nèi)，可以取消操作。這樣就避免了因誤操作等因素使電機(jī)長時(shí)間處于啟動(dòng)與制動(dòng)狀態(tài)而損壞電機(jī)。3） 在正常情況下，關(guān)機(jī)時(shí)是先關(guān)壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)，然后再關(guān)運(yùn)行的總開關(guān)?？墒牵瑢?shí)際情況下，可能會發(fā)生非法關(guān)機(jī)的情況，即直接將系統(tǒng)的總運(yùn)行開關(guān)關(guān)閉。這樣在PLC沒有斷電的情況下再次按下主控開關(guān)時(shí)，PLC的一些狀態(tài)在開始時(shí)會保持，而使輸出滿足條件，這樣就會發(fā)生在沒有輸入的情況下卻有輸出的情況。為了避免這種情況，在每次主控繼電器的觸發(fā)信號關(guān)閉

8、時(shí)，要對保持狀態(tài)的繼電器復(fù)位。根據(jù)以上的要求，設(shè)計(jì)了PLC程序4。其程序的流程圖如圖1所示。最后，通過松下PLC自帶軟件FPWIN GR將程序下載到PLC里。5. 監(jiān)控程序設(shè)計(jì)通訊協(xié)議松下電工FP-X系列的各級PLC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層都是以其專用通訊協(xié)議MEWTOCOL為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的。MEWTOCOL協(xié)議分為兩個(gè)部分。一是MEWTOCOL-COM，即關(guān)于計(jì)算機(jī)的通訊協(xié)議，它適用于計(jì)算機(jī)與PLC的通訊。另一個(gè)是MEWTOCOL-DATA，即關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，它適用于PLC與PLC之間及PLC與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸5。本系統(tǒng)采用MEWTOCOL-COM協(xié)議6。1） 命令幀格式

9、其中%：MEWTOCOL-COM的命令幀開始標(biāo)志（ASCII碼為25H）;H,L：站地址的高位和低位，默認(rèn)為01;#：站號特征碼（ASCII碼為23H）;發(fā)送文本：由命令碼和數(shù)據(jù)組成，命令碼參考文獻(xiàn);BCC：校驗(yàn)碼，采用異或校驗(yàn)碼，BCC為8位;CR：回車結(jié)束符。2） 響應(yīng)幀格式其中%，H，L，BCC，CR的含義與命令幀相同;$：命令正確傳送標(biāo)志，如果此位為“!”則表示命令錯(cuò)誤;響應(yīng)文本：正確響應(yīng)命令信息文本或者錯(cuò)誤命令的錯(cuò)誤代碼。圖1 PLC程序流程圖5.2 通訊接口軟件設(shè)計(jì)7在Delphi7.0中調(diào)用VB的MSComm控件，可以快速方便地對串口進(jìn)行訪問8。1）

10、 端口設(shè)置端口打開之前，要對端口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)長度、停止位進(jìn)行設(shè)置。MSComm_plc.CommPort:=1;MSComm_Plc.Settings:=19200,o,8,1;MSComm_plc.OutBufferSize:=1024; MSComm_plc.InBufferSize:=1024;MSComm_plc.OutBufferCount:=0; MSComm_plc.InBufferCount:=0;if not MSComm_plc.PortOpen then MSComm_plc.PortOp

11、en:=true;2） 發(fā)送指令按照MEWTOCOL通訊協(xié)議給PLC發(fā)送指令，打開總開關(guān)如下：procedure TForm_Main.CWButton48Click（Sender: TObject）; /總開關(guān)var openstr,closestr,bcc,sendstr,sendstr1,sendstr2,sendstr3: string;i: integer;begin openstr:=%01#WCSR01001; /打開命令closestr:=%01#WCSR01000; /關(guān)閉命令

12、bcc:=; /檢驗(yàn)碼if cwbutton48.Value=true then /打開總開關(guān)begin sendstr:=openstr+bcc+chr（13）; /命令幀for i:=1 to length（sendstr） do /逐字發(fā)送指令begin sendstr1:=copy（sendstr,i,1）;Mscomm_plc.Output:=sendstr1; end;Mscomm_plc.OutBufferCount:=0; /端口緩存清除M

13、scomm_plc.InBufferCount:=0;end;if cwbutton48.Value=false then /關(guān)閉總開關(guān)begin sendstr2:=closestr+bcc+chr（13）;for i:=1 to length（sendstr2） dobegin sendstr3:=copy（sendstr2,i,1）;Mscomm_plc.Output:=sendstr3; end;end;end;同樣，按照同樣格式實(shí)現(xiàn)其他開關(guān)的打開與關(guān)閉。3） 故障報(bào)警PLC輸

14、入端均是采集報(bào)警信號，若是X0000（XO）端返回?cái)?shù)據(jù)為0即為報(bào)警，其它輸入端與此相同。在程序中，利用Timer控件設(shè)定一定周期對端口進(jìn)行掃描，系統(tǒng)采用周期為10s，即每10s對PLC的所有輸入端狀態(tài)進(jìn)行掃描。當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，上位機(jī)軟件會判斷報(bào)警端口，并顯示報(bào)警信息。6. 結(jié)束語以PLC為核心的控制系統(tǒng)使工業(yè)設(shè)備操作越來越方便，電氣線路越來越簡單;與PLC通訊的上位機(jī)軟件，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。此控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用在杭州電子科技大學(xué)人工環(huán)境與信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的焓差實(shí)驗(yàn)臺， 1年多的實(shí)踐表明：系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定、操作快捷方便，大大提高了測試系統(tǒng)的智能化與自動(dòng)化水平。參考文獻(xiàn)：1 廖常初. 可編程程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用M. 重慶：重慶大學(xué)出版社, 2001.2 GB/T 7725-1996 房間空氣調(diào)節(jié)器3 可編程控制器（FP系列）FP1硬件技術(shù)手冊M. 松下電工株式會社.4 可編程控制器（FP系列）FP-M/FP1編程手冊M. 松下電工株式會社.5 姚健,宋志兵,姚沅紀(jì). 計(jì)算機(jī)與松下PLC之間通訊接口軟件設(shè)計(jì)J. 微計(jì)算機(jī)信息, 2002,1