CN204440046U - 一种基于carel plc的中央空调电箱仿真器 - Google Patents

Abstract

一种基于CAREL PLC的中央空调电箱仿真器，包括电箱壳体，电箱壳体上设有面板，电箱壳体内设有PLC控制器、IO扩展模块、开关电源，所述面板上设有若干个0-10V电压表、钮子开关、可调电阻、LED指示灯，所述可调电阻的一端接地另一端接PLC控制器的模拟量输入端口，PLC控制器的模拟量输出则直接接入0-10V电压表的正极和负极；所述钮子开关作为共阳极输入或共阴极输入接PLC控制器；所述PLC控制器的输出信号经过输出继电器输出连接NO端口，NO端口相应的LED指示灯被点亮。能够仿真测试任意工况下CAREL PLC中央空调控制器系统的动作情况，具有操作方便、整体简洁美观、能够加快研发进度的特点，可广泛应用于CAREL PLC空调控制系统的设计验证场合。

Description

一种基于CAREL PLC的中央空调电箱仿真器

技术领域

本实用新型涉及一种基于CAREL PLC的中央空调电箱仿真器。

背景技术

当前中央空调的测试基本上都是在实验室里测试各个工况下机组的性能，因此测试往往是在机组已经完成设计并安装后进行的。在测试中一旦发现空调的控制系统有瑕疵，往往需要停止测试，修改控制工艺。这种传统的测试方式将严重影响整个测试的进度和效率。而且在实验室测试时，都是在中央空调机组上测试，由于压缩机等核心部件不允许在短时间内频繁启停，所以很难全面的检验控制系统是否满足中央空调的工艺要求。即使在不带负载的情况下对电箱单独测试也是在电箱设计以及控制系统全部完成后进行，而作为中央空调控制系统最为机组的核心，其动作的合理性的验证相当于延后了。

在中央空调控制系统的开发阶段，研发人员只能靠经验和工艺要求书来编写空调机组的工艺控制流程，由于在程序的编写过程中，不可避免的存在一些疏忽而且工艺要求书也不可能面面俱到的反映机组的实际运行状况。因此这些问题只有在机组实际测试过程中暴露出来。然而传统的测试需要花费一定的时间来建立各个测试工况，一旦进入测试阶段需要，测试人员可能更关注是机组所表现出来的性能，所以控制系统的问题有时很难发现。如果遇上复杂的控制系统，测试人员无法建立对应的工况来测试，控制系统的漏洞也就无法测试出来了。

实用新型内容

  本实用新型其目的就在于提供一种基于CAREL PLC的中央空调电箱仿真器，能够仿真测试任意工况下CAREL PLC中央空调控制器系统的动作情况，具有操作方便、整体简洁美观、能够加快研发进度的特点，可广泛应用于CAREL PLC空调控制系统的设计验证场合。

     实现上述目的而采取的技术方案，包括包括电箱壳体，电箱壳体上设有面板，电箱壳体内部布置PLC控制器、IO扩展模块、电子膨胀阀驱动模块、开关电源、交流变压器、线槽，所述面板上设有若干个0-10V电压表、钮子开关、可调电阻、LED指示灯、电源开关，所述可调电阻的一端接地另一端接PLC控制器的模拟量输入端口，PLC控制器的模拟量输出则直接接入0-10V电压表的正极和负极；所述钮子开关作为共阳极输入或共阴极输入接PLC控制器；所述PLC控制器的输出信号经过输出继电器输出连接到PLC控制器相应的NO端口，NO端口相应的LED指示灯被点亮。

与现有技术相比本实用新型具有以下优点。

由于采用了可调电阻代替模拟量输入信号，以钮子开关代替开关量输入，以LED灯作为控制系统的输出指示器，电压表为模拟量输出的指示器的结构设计，因而能够仿真测试任意工况下CAREL PLC中央空调控制器系统的动作情况，具有操作方便、整体简洁美观、能够加快研发进度的特点，可广泛应用于CAREL PLC空调控制系统的设计验证场合。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。本装置的结构示意图由电箱底部布置示意图、面板开孔结构示意图和最终效果图组成。

图1为本装置电原理方框示意图；

图2为本装置电箱布置示意图；

图3为本装置的面板布置示意图；

图4为本装置的开关量输入电气原理示意图；

图5为本装置的数字量输出电气原理图示意图；

图6为本装置的模拟量信号输入电气原理示意图。

具体实施方式

    包括电箱壳体7，电箱壳体7上设有面板10，电箱壳体7内部布置PLC控制器1、IO扩展模块2、电子膨胀阀驱动模块3、开关电源4、交流变压器5、线槽6，如图2所示，所述面板10上设有若干个0-10V电压表8、钮子开关11、可调电阻12、LED指示灯9、电源开关13，如图3所示，所述可调电阻12的一端接地另一端接PLC控制器1的模拟量输入端口，如图6所示，PLC控制器1的模拟量输出则直接接入0-10V电压表8的正极和负极；所述钮子开关11作为共阳极输入或共阴极输入接PLC控制器1，如图4所示；所述PLC控制器1的输出信号经过输出继电器输出连接到PLC控制器1相应的NO端口，NO端口相应的LED指示灯9被点亮，如图5所示。

    所述PLC控制器1与IO扩展模块2通信以增加仿真器的信号采集数量，与电子膨胀阀模块3通信以扩展对步进电机进行精准控制的功能，如图1所示。

实施例

如图1所示，本装置包括PLC控制器1、IO扩展模块2、电子膨胀阀驱动模块3、开关电源4、交流变压器5、线槽6。而钮子开关11、可调电阻12以及LED指示灯9，则是作为仿真器的输入输出元件布置在面板10上。可调电阻12的一端接地另一端接PLC控制器1的模拟量输入端口，PLC控制器1的模拟量输出则直接接入0-10V电压表8的正极和负极；所述钮子开关11作为共阳极输入或共阴极输入接PLC控制器1；所述PLC控制器1的输出信号经过输出继电器输出连接NO端口，NO端口相应的LED指示灯9被点亮。

本仿真器是以PLC控制器为核心部件，以开关的接通与断开来模拟外部的信号输入情况，以LED指示灯作为输出信号。同时PLC控制器又与IO扩张模块通信以增加仿真器的信号采集数量，与电子膨胀阀模块通信以扩展对步进电机进行精准控制的功能。

本装置由钣金面板作为外壳，钮子开关为数字量输入信号，绿色LED灯为数字量输出指示器，可调电阻器为模拟量输入信号，电压表为模拟量输出信号指示。以可调电阻代替模拟量输入信号，以钮子开关代替开关量输入，以LED灯作为控制系统的输出指示器，电压表为模拟量输出的指示器。                      

本装置包括电箱壳体、以钮子开关、可调电阻器、LED指示灯、0-10V电压表作为控制系统的输入输出，再加上中央空调的PLC控制器。

    电箱壳体的操作面板采用可拆卸式安装，使用螺栓固定。因此当控制系统有所改变时可方便的调整信号线与内部PLC控制器信号端口的连接。内部的电气设计全部采用低压（24V DC）设计，确保所有信号都在安全电压范围。模拟量的输入采用可调电阻器代替，可以方便的模拟中央空调的各种工况，从而更好的检验中央空调控制系统在特殊工况下的动作情况。同时由于仿真器是在24V DC 的低电压下设计的，所有的元器件都是电子元件，即使控制器系统动作很频繁也没有问题，从而避免了控制系统频繁动作对压缩机等核心部件的损坏。

    用可调电阻器代替模拟量输入，通过在PLC控制器内部编写测试模式逻辑，当在测试模式时，不管控制系统实际的模拟量输入为电流型还是为电压型探头，仿真器都以电阻值代替。因此中央空调控制逻辑设计时只需要增加一个测试模式，在测试模式时，控制器读取外部模拟量时全部以电阻类型作为其模拟量的输入，其它逻辑不变。这样就把硬件的一些数值转换放在控制器的逻辑设计上了。从而简化了仿真器的内部的电路的复杂度，也增强了仿真器的适应范围。

PLC控制器程序的设计，为了测试的需要，在PLC程序里面把各种探头输入信号统一转化为电阻类型的输入信号，即增加调试模式的程序逻辑设计，当在调试模式时，系统逻辑除了读取的信号类型不一样外，其它全部按照中央空调的工艺要求来编写。这样就可以很好的验证中央空调的控制程序是否满足工艺要求。

    如图2、图3所示，由钣金作为箱体、可调电阻器作为模拟量信号输入、钮子开关最为数字量信号输入、LED指示灯作为数字量输出、0-10V电压表作为模拟量输出、空调PLC控制器、开关电源。

箱体全部采用钣金件制作，在控制面板上开孔安装可调电阻器、钮子开关、电压表等。箱体内部采用导轨安装的方式，将PLC控制器1、IO扩展模块2、电子膨胀阀驱动模块3、开关电源4、交流变压器5、线槽6固定在箱体内部，走线采用专门的线槽走线。仿真器的供电采用市电220V AC经过开关电源从而获得24V的直流电源，内部电路设计全部采用低压24V DC设计。部分开关量输入电路原理如图4所示,当钮子开关闭合时，开关信号输入到PLC的数字量检测端口，如此可以模拟中央空调的高、低压开关动作情况以及水泵、压缩机过载等开关量的动作情况。所有数字量输出采用24V DC输出，如图5所示，当控制器PLC根据工艺要求输出信号时，将点亮对应的LED指示灯，因此可以直观的显示中央空调按照工艺要求输出对压缩机、水泵等设备的控制逻辑是否符合实际的工况要求。模拟量的输出使用指针式电压表来指示，指示式电压表能够灵敏的显示控制器系统有无的模拟量输出以及输出的电压值。另外每个输入、输出信号的引脚进行编号处理，这有利于信号线的调整和仿真器的检修。

对于任何一个需要仿真的控制系统，只需要增加一个模拟量输入的转换逻辑，就可以在本仿真器上进行模拟实际的运行工况。

如图2、图3所示，整个仿真器的箱体采用钣金设计，分为箱体和面板，箱体由面板钣金经数控冲床加工后，再经折弯机折弯而成，主要用于安装电器设备。面板设计成拆卸式通过螺栓固定，上方安装有把手便于移动。箱体做好后进行数码喷涂。喷涂完成后进行电气元件的安装布置如图1所示，电箱内部的控制单元和扩展模块采用导轨安装，所有连接线都排布在线槽中。根据电子元件的孔径，用数控冲床加工钣金面板，在面板相应的孔位安装可调电阻、LED 指示灯、钮子开关等元件。

仿真器电箱内部所有连接线都用信号编号，如图4是开关量信号的输入。数字量输入为直流24输入，即可以作为共阳极输入也可以作为共阴极输入（通过开关转换）。数字量输入也是采用直流24V输出，当系统控制器的输出信号经过输出继电器输出到图5中的NO端口时，相应端口的LED指示灯被点亮。模拟量信号输入如图6所示，可调电阻的一端接地，另一端接系统控制器的模拟量输入端口。由于在控制器的程序中设置了调试模式，当选择调试模式时，输入端口的所有信号类型都在程序转变为电阻型探头，因此可以通过转动可调电阻的旋钮以改变模拟输入信号的大小。对于中央空调控制系统的模拟量输出则直接介入指针式电压表的正极和负极，当控制系统有模拟量输出时，指针式电压表便会指示当前的电压读数。

因此，当在该仿真器中运行由CAREL PLC设计的中央空调控制系统时，该仿真器能够很直观的反映中央空调的动作情况。有输出指示设备都是LED灯，其动作频率几乎不受限制，因此可以加快控制器系统的验证进度。该仿真器可以作为研发工具配给控制系统设计人员使用。控制系统设计人员可以一边进行控制系统的设计一边进行验证，这样有助于控制系统设计完善。

Claims (2)

1.一种基于CAREL PLC的中央空调电箱仿真器，包括电箱壳体（7），电箱壳体（7）上设有面板（10），电箱壳体（7）内部布置PLC控制器（1）、IO扩展模块（2）、电子膨胀阀驱动模块（3）、开关电源（4）、交流变压器（5）、线槽（6），其特征在于，所述面板（10）上设有若干个0-10V电压表（8）、钮子开关（11）、可调电阻（12）、LED指示灯（9）、电源开关（13），所述可调电阻（12）的一端接地另一端接PLC控制器（1）的模拟量输入端口，PLC控制器（1）的模拟量输出则直接接入0-10V电压表（8）的正极和负极；所述钮子开关（11）作为共阳极输入或共阴极输入接PLC控制器（1）；所述PLC控制器（1）的输出信号经过输出继电器输出连接到PLC控制器（1）相应的NO端口，NO端口相应的LED指示灯（9）被点亮。

2.根据权利要求1所述的一种基于CAREL PLC的中央空调电箱仿真器，其特征在于，所述PLC控制器（1）与IO扩展模块（2）通信以增加仿真器的信号采集数量，与电子膨胀阀模块（3）通信以扩展对步进电机进行精准控制的功能。