水源熱泵以其高效節能、運行穩定可靠、屬于可再生能源、環境效益顯著、一機多用、自動控制程度高、使用壽命可達20年以上、占地面積小等諸多優勢，得到許多廠家應用。

對水源熱泵而言，用可編程控制器（即PLC）和人機界面觸摸屏（即HMI）自動控制系統較之接觸器-繼電器自動控制系統，硬件系統簡潔明了、軟件系統得天獨厚。

筆者曾在吉林某地就開發設計了一套水源熱泵系統，經過幾年的實際應用，效果良好。筆者愿把開發設計的經驗獻與同仁。

制熱系統結構

在與用戶商談時，筆者把水源熱泵冬季供熱，夏季也可以制冷的特點給予敘述，但用戶說北方夏季高溫的情況也就15-20天，不需制冷，但冬天季節時間長，保證有效供暖即可。水源熱泵系統冬季工作時，地下水由潛水泵抽上來經過水源熱泵機組制冷介質蒸發器和冷凝器，通過少量的高位電能輸人，實現低位熱能向高位熱能轉移。

熱泵側循環水，由用戶末端設備回來的35℃~40℃的水，經過水源熱泵機組再制備成50℃的熱水送到用戶末端設備進行制熱采暖。取熱后的地下水通過回灌井返回到地下。為節省篇幅，請見圖1所示，“水源熱泵熱水機組制熱實際系統圖”。

自控系統主電路設計

本水源熱泵自控系統包括主電路設計、控制電路設計。主電路設計包括熱水泵主電路，冷水泵1/2主電路，壓縮機主電路。主電路需完成的功能由熱水泵啟動及運轉；冷水泵1和2啟動及運轉；壓縮機啟動及運轉。

壓縮機啟動為四級有級調節，星-角啟動，并有四個能量電磁閥組成。其分別是25%電磁閥、50%電磁閥、75%電磁閥、100%電磁閥。其中，25%電磁閥為卸荷閥，其余為增加能量電磁閥。為保護壓縮機設置噴液電磁閥、油位電磁閥、壓縮機加熱電磁閥。請見圖2所示“水源熱泵制熱機組主電路圖”。

圖1：水源熱泵熱水機組制熱實際系統圖

圖2：水源熱泵制熱機組主電路簡圖

自控系統控制電路設計

本水源熱泵自控系統包括控制回路電器設計，PLC硬件系統設計，PLC和HMI的軟件設計。

1控制回路電器、PLC及HMI硬件系統設計

根據PLC控制點數統計，及本著夠用且實用的原則，選擇韓國LGK7M-DR40U的PLC一套及G7F-RD2A四路模擬輸入、輸出擴展模塊2套；LG PMU-330偽彩，5.7英吋觸摸屏1塊。

2 PLC和HMI系統的硬件設計

PLC雖然抗干擾能力很強，但設計時還應該考慮電磁干擾，在控制電源回路里加上濾波器，保證PLC有良好的接入電源。為節省篇幅，PLC和HMI的硬件設計見圖3所示的水源熱泵機組系統PLC硬件圖。

3 PLC及HMI系統程序軟件設計

PLC與觸摸屏HMI通過RS232C連接，觸摸屏HMI可實時顯示和監控設備的運行狀態，并且只需輕觸觸摸屏屏幕地相應位置即可向PLC發出指令和數據，再通過PLC完成對設備的控制，可制成多幅監控畫面。

實際上，軟件設計就是根據項目的工藝條件而設計完成的。軟件設計的好還取決于對工藝的透切理解、以及面對對象多層次的保護。為節省篇幅，PLC的程序設計見圖4所示：PLC及HMI程序框圖。

圖3：水源熱泵機組系統PLC硬件圖

圖4：PLC及HMI程序框圖

結語

水源熱泵項目為吉林梅河口7800平米的中小商場供暖立項，對這個項目，本人初使的設計構思，就是設計復雜，但操作極其簡單，維護簡便。現在從水源熱泵的主電路設計、控制電路設計、PLC和觸摸屏HMI的設計均實現了水源熱泵制熱機組的工藝條件，運轉良好。該項目的成功實施，也帶動了水源熱泵在周邊地區的進展，使之成為帶標志性的項目。

（編自《電氣技術》，作者為李剛。）