摘要：随着近些年来我国经济社会的不断发展，工业的现代化不断更新和进步、人类的生活品质也在与世界同步的上升，能源的国际需求量也随之大大幅度的增加。然而,目前我们所用的能源主要都是非可再生的能源，在日趋严峻的环境和能源全球化形势下，节约能源已经逐渐成为了我国的社会和国民经济的可持续健康发展的一项长远的战略方针。但是对于传统热水器由于其较低的成本和技术水平，在其安装使用上往往存在着维护等方方面面的不便，空气源热泵系统热水器产品作为一种新型节能环保的产品，拥有其他传统热水器所不可能具备的显著技术优势，非常的具有科学研究的意义。为了有效保证空气源热水机组的正常工作和运行，对于空气源热泵这种大时滞、非线性的实时监控系统热水器进行实时的监控尤为重要。

本文以某供热水系统为背景，研究了工业监控热泵系统控制的方法，设计了基于PLC与MCGS组态软件计算机监控系统，达到对工程用热泵控制系统的温度控制情况进行上位机动态实时监控的主要功能。在控制系统设计的过程中，使用Matlab/Simulink对工程用热泵的温度控制系统设计搭建了数学模型，对PID算法的结果进行了仿真，并根据其算法仿真的结果设计要求进行了控制系统的设计。本文在硬件控制部分以PLC为控制器，触摸屏使用TPC7062Ti触摸屏，模数转换部分使用FX2N-4AD-PT与FX2N-4DA；软件部分采用MCGS软件绘制上位机的监控系统界面，分别对报警控制模块、参数设定控制模块、历史数据采集控制模块和用户身份验证数据模块进行设计，绘制软件流程图并使用GX Works2实现PLC程序的编写。

关键词：单热泵机组，PLC，MCGS，监控界面，PID控制

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪 论-1

1.1 课题研究背景-1

1.2 空气源热泵的发展现状和趋势-2

1.3 本课题研究的意义、价值-2

1.4 文章结构-3

第二章 热泵系统硬件设计-4

2.1 热泵系统构成分析-4

2.2 热泵工作原理-5

2.3 方案设计-6

2.4 硬件选型-7

2.5 本章小结-8

第三章 温度控制器设计-9

3.1 传统PID控制-9

3.1.1 PID的参数整定方法-10

3.1.2 PID算法仿真-11

3.4 本章小结-12

第四章 程序和组态界面设计-13

4.1 PLC程序设计-13

4.2 热泵界面设计-17

4.2.1 PLC的I/O口分配-17

4.2.2 监控界面设计-18

4.2.3 系统数据建立-21

4.3 本章小结-25

第五章 硬件调试-26

5.1 硬件调试过程-26

5.2  MCGS通讯-28

5.3 组态与PLC通讯-29

5.4 硬件调试分析-33

第六章 总结与展望-37

6.1总结-37

6.2展望-37

参考文献-38

致谢-40