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1 引言

    能源问题是制约我国经济发展的首要问题，而海水源热泵空调则是集绿色、卫生、环保于一体，是我国首个既可取暖、又能制冷的海水源热泵供暖制冷项目，于2004年12月在青岛发电厂投入使用。
    海水源热泵是地温空调技术中的一种，是利用少量电能，从海水中提取热量和冷量，达到制热和制冷的目的。整个海水源热泵技术包括取水设备、板式换热器、热泵机组（压缩机）和输风管四个部分，其工作原理为：将海水抽出后，在其通过板式换热器后，将海水中的热量置换到自来水中，温度稍高的自来水再经过空气压缩机的物理做功后，其温度最高能提高到七八十摄氏度，热水又把空气加热，最后空气经过风管进入房间，达到中央空调制式的制热效果。

2 电气控制系统设计

2.1  控制系统的组成及控制原理
    在工业自动化领域之内,可编程控制器( PLC) 的使用越来越普遍。PLC 以其高可靠性、适应工业过程现场、强大的联网功能等特点,广泛应用于生产工艺过程。在目前的很多自控系统中,常常选用PLC 作为现场级的控制设备,用于数据采集、状态判别和输出控制;而在系统上位机(通常为工控机) 上利用工控组态软件来完成工业流程及控制参数的显示,实现生产监控和管理等功能。作者正是充分利用了微型机和PLC 各自的特点,实现了优势互补，在该控制系统中比较好的得到了运用。
系统框图如下：

2.2  触摸屏的组态设计
    上位机的系统设计采用全中文工控组态软件MCGS(Monitor and Control Generated System)，该组态软件是一套基于Windows 平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。MCGS 具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等特点。能充分利用Windows的图形编辑功能, 方便地构成监控画面, 以动画方式显示控制设备的状态, 具有报警窗口, 实时趋势曲线, 可便利地生成各种报表, 功能强大。
    MCGS把每一台下位机看作是外部设备, 在开发过程中根据“设备配置向导”的提示一步步完成连接过程。在运行期间, MCGS通过驱动程序和这些外部设备交换数据, 包括采集数据和发送数据指令。每一个驱动程序都是一个COM 对象, 这种方式使通讯程序和MCGS构成一个完整的系统, 既保证了运行系统的高效率, 也使系统能够达到很大的规模。
    为了满足工艺上的要求，分别设计了手动状态主界面（图1）和自动状态主界面（图2）。控制面板上设有手动/自动按钮，其主要区别在于，当设置在自动方式下时，系统则根据所采集到的环境温度和管道压力按照工艺流程自动运行，外界不能人为干预。手动状态下能分别的控制各个部件，按钮红色表示部件停止，绿色表示部件开启。同时，为了防止在手动状态下的误操作，还特别设计了按键锁功能。
分别如下图所示： 

2.3  系统的PLC软件设计
    该控制系统跟据所要求的工艺选择了三菱的FX2N系列PLC。可编程控制器主要的控制对象是开关量居多，而本系统要求采集温度值、压力值、并且按要求控制变频电机，所以需要加上硬件的A/D、D/A接口，实现模数转换，来有效的处理模拟量。
    考虑到工艺要求系统采用了模拟量输入模块FX2N-4AD、与Pt100型温度传感器匹配的FX2N-4AD-PT模拟量输入模块和模拟量输出模块FX2N-4DA。
    根据项目的工艺要求，结合各种操作指令，确定设备动作的先后顺序，利用梯形图对PLC完成开关量逻辑控制,编译通过后可由专用通讯电缆下载到PLC。程序框图如下所示：

3. 结束语

    海水源热泵技术只提取海水中的热能，热泵压缩机组运转只使用相当于普通空调运转所需电能的１／４，整个供热过程不会对空气、水源造成任何污染，可以说是一种真正的绿色能源。同时，使用海水源取暖和制冷不需煤炭、油料，大大降低了成本。据测算，使用地温空调技术，一个取暖季内，平均每平方米需１５元，夏季制冷需５元；而如果燃用煤炭，每平方米取暖费用约为２５元，燃用油料需４５元，使用电锅炉则需８０元。此外，冬天取暖、夏天降温都可使用地温空调技术，平时还可以通过热泵空调技术随时获得热水，称得上是一举三得。      
    该海水源热泵项目在青岛发电厂已经投入运行取得了很好的效果，并成为该领域的全国第一。