新型热泵热水器的控制器设计

新型热泵热水器的控制器设计

林建和梁启志

广东顺德圣堡莱热能科技有限公司广东顺德528329

摘要：新型热泵热水器属于一种先进技术设备，能够取缔传统锅炉供暖装置与热水系统。新型热泵热水器能够经过制冷剂温差吸热与压缩机压缩加热，提升热效率且确保能源的有效利用。其中，热泵热水器控制器设计作为重要组成部分，做好控制器设计成为重要研究课题。

关键词：新型热泵热水器；控制器设计；研究分析

现阶段，市面上热水器产品包含：电热、太阳能热水器、燃气不同类型；而新型热泵热水器则是基于以上三种产品下的产物，弥补了传统电热、太阳能热水器、燃气的不足，具有绿色环保、节能、便于使用的特点。

一、新型热泵器系统原理与控制器设计分析

不同的生产商家生产的热泵系统存在较大差距，总体上来说检验的量较多。热泵器系统原理是：压缩机管道内包含制冷剂循环流动，就此进行蒸发冷凝；随后，利用制冷剂温度变化吸热和压缩制热将外部热量集中于热泵主机加热盘管。随后，通过高技术的导热材料让储水设备中的水温增高。经过不断的循环，实现水温加热作用。控制器是PLC和触摸屏构成，人们能够根据要求经过触摸屏控制PLC电源，进而打开热水器开关量搜集数据信息进行PLC传输至触摸屏。伴随着节能理念的出现，人们越来越重视产品节能效果；而热泵热水器有着较强的节能性，进而也成为重要的推广点。因此，尽管基本原理与传统的冰箱、冷库相近；不同；控制系统更加复杂，还应注重节能效果从而避免资源浪费与消耗。

系统开关量全部通过PLC控制，PLC具有警报作用；同时还可以利用PLC反馈至触摸屏中。结合新型热热水器工作模式与设计要求、综合具体要求进行控制器设计中应注意几点需求。第一，自动进行系统闭合；运行状态设置；第二，压缩机的高压、低压保护和不同运行过程中产生的数值涉及：风机过载保护、过载过热。第三，触目屏中一些功能应有密码设定，防止随意设置更改制约热水器工作。第四，数据信息显示：能够显示不同时间系统参数运行状况。

二、硬件环境设计

通常情况下，热泵控制器组成为控制板与线控器；两者都需要进行数据链接，经过通讯形式达到控制与现实同步。其中，线控器具有各数据显示功能与按键输入；控制板则包括传感器输入、继电器输出。线控器通常应用液晶屏显示，一些液晶屏也会选择彩色负显技术，按键能够应用触摸键、触摸屏等。

新型热泵热水器控制参数为：6个输出与模拟量输入、10个开关量输入。结合控制器要求与控制参数综合对比不同PLC与触摸屏，确保符合妖气的基础上选择低经济投入的某PLC产品FB20MCR系列与扩充模块FB--2AH4系列。触摸屏选择Hitech的PWSI711-STN系列，显示4级灰度，面积为5寸。笔者以此为例进行设计分析。

结合控制目标展开PLC的I/O点数分布，其中，外部输入继电器X的作用为：搜集被控制目标的报警信号，属于电源输入。扩充模块主要搜集6个信息信号，属于模拟量输入。外部输出继电器Y进行设备内被控制目标的控制，为电源量输出。

三、控制器设计

触摸屏页面设计还应立足于业主应用要求与PLC通信。所以，该功能按钮包含：系统设置、运行状况分析、密码设置、操作控制等。触摸屏利用报警显示功能：第一，设定预警地址，即：R202；各预警数据按照顺序从R202第一位开始各占用一位。同时，需要触发不同报警，只需从0转为1。本设计内的历史数据显示源于制定信号相关的PLC流程内某个软元件内搜集，同时，标记到缓冲区域。其中，触发源为PLC控制触发，因为历史数据显示包含6组数据。所以，还应使用到6个缓冲区保存隶属信息，通过缓冲区#1--#6。控制区域长度设置4，地址选择R100，针对缓冲区#1信息设定R102的Bit22=off，R102的Bit0=on，

当触摸屏测到PLC中对应的Bit0由off变成on，将自动读取PLC的资料。同时，保存于缓冲区batterybackupRAM。跟踪记载，标记N笔，在该时间段起，间隔一段时间就促发Bit0从off转为on，使用累加器控制标记笔数。

例如：输入继电器分配分为：X0、X3、X6、X9；搜集数据为：远端遥控电源、风机启动故障、远端温度电源、压缩机过热。X1、X4、X7搜集数据为：电源欠逆相、压缩机过载、循环水流量电源。X2、X5、X8搜集数据为：压缩机启动异常、风机过载、应急启动按钮。

模拟量输入分配为：P0、P3数据搜集为：热水进水温度、压缩机吐出温度。P1、I0数据搜集为：热水出水温度、高压压力。P2、I1信息搜集为：低压压力。

输出继电器分配为：Y0Y3驱动目标为：故障报警继电器、除霜电磁阀。Y1、Y4驱动目标为：风机开启关闭、远端温度达到。Y2、Y5驱动目标为：压缩机启动、液管电磁阀。

四、通信设定

热泵控制器中的传感器即：把温度变为主控芯片，能够分析电信号，长时间稳定性与控制温度有着密切联系。笔者以日本芝浦的10K/25℃的热敏电阻作为感温元件，无其他品牌感温构件，进而确保产品稳定性与统一性。现阶段，我国最先选择全塑封传感器，通过自主研究的高低温冲击台的长时间检验，有着较强的防水效果，满足全温区域下长时间稳定性需求。

Hitech触摸屏包括2个通信端口，兼容RS-232接口，RS--4222接口，RS--485接口。FB系列PLC提供的是15针母线接口，兼容HCMOS接口，RS-232接口、RS--485接口。Hitech触摸屏与某品牌FACON的PLC能够经过RS232通讯。触摸屏与PLC通信过程中，数值设置为：输送速率为9600、资料位在7bits、校正位为偶数、停止位是1bits、常规连接。另一方面，触摸屏和PLC连接利用通讯接口COM2。通信过程中需要把触摸屏面板拨码电源7打至OFF档。根据要求经过触摸屏控制PLC电源，进而打开热水器开关量搜集数据信息进行PLC传输至触摸屏。

控制器在初始化阶段加热与制热时期化霜，进而降低能源消耗，避免资源浪费且优化化霜。初始阶段，制热过程中若蒸发器温度在启动化霜温度之下，则需要优先化霜，最后制热。另一方面，制热阶段若蒸发器温度在启动化霜温度以下，同时保持时间高于启动化霜时间进而出现化霜。化霜过程中，若蒸发器温度处于阻止化霜温度，将停止化霜。

结语

综合分析，热泵热水控制器由一个手操器和一块多输入输出集成电路板组成，主要和热泵热水器设备厂家配套，完全解决设备厂家电路部分的软件、硬件设计，现已为众多厂家热泵热水器设备配套，得到市场的高度赞誉。新型热泵热水器控制系统构成为：触摸屏、PLC，应用便捷，通过触摸屏与PLC通讯中的上位机程序，达到全过程监督过程。现阶段，其控制程序得到了推广与应用，效果显著。将其应用在用户生活中，热泵热水器控制系统也能够达到科学控制。

参考文献：

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[5]王鹏宇，刘文君.基于太阳能热水器智能控制器设计[J].现代电子技术，2014（05）.

备注：

林建和（1984-），男，广东陆丰人，本科，工程师，研究方向：电子电路方案设计，智能控制系统解决方案与控制策略。

梁启志（1984-），男，广东佛山人，学士，工程师，研究方向：家用电器产品设计研发，产品结构设计、产品性能研究等。