CO 2 熱泵監控系統建立

3.3.2.1 控制器之選用

本研究控制系統所選用之控制器為永宏 FETEK-PLC FBs 高功能主機型號為 20MC(圖 3.3.1)。FBs-PLC 指令超過 300 種以上，並採用最人性化，可讀性最高之 多輸入/多輸出指令格式，一個指令即可達成大部分它牌 PLC 數個指令才能做到的 功能，使程式大為精簡，同時運算結果可直接由內部或外部輸出取得。FBs-20MC 高功能主機的功能為，12 點 24VDC 數位輸入(4 點高速 200KHz，2 點中速 20KHz，

6 點中速總和 5KHz)； 8 點繼電器或電晶體輸出(4 點高速 200KHz，4 點中速 20KHz)；

一個 RS232 或 USB 通訊埠 (最大可擴充至 5 個)；內含萬年曆；著脫端子台。[21]

圖 3.3.1、永宏 FETEK-PLC FBs 主機[21]

45

3.3.2.2 模組之選用

由於本系統需規劃溫度與壓力的量測點，以利於控制系統規劃設計，故須搭 配模組使用，模組使用FBs-2A4RTD(圖 3.3.2)，FBs-2ARTD4係FATEK FBs系列PLC 之類比輸入信號/白金電阻溫度量測混合擴充模組，其提供 2 通道之14(或12位元) 類比輸入信號及4 通道之白金電阻溫度量測輸入，類比輸入應用時可利用模組內 之跳線設定來配合量測不同信號型態及振幅之外接類比信號，詳細的跳腺設定如 圖 3.3.3、圖 3.3.4。

不論14或12有效位元模式其讀值均以14 位元表示，此外為濾除混於信號內之 現場雜訊亦提供多次讀值平均的功能，至於溫度量測方面為 4 通道白金接點溫度 量測輸入。當更新速率為1 秒時解析度為1 ℃而更新速率為2 秒時解析度為0.1℃。

應用時RTD 溫度感測器採三線式接法,可有效抵消長接線產生之線阻效應。為了有 效降低現場雜訊對正常信號的干擾,本模組亦提供了讀值平均之功能。感測器種類、

更新速率及讀值平均次數的設定均採軟體規劃的方式,設定時使用者不須動到跳線 或開關。

圖 3.3.2、永宏 FBs-2A4RTD 模組[21]

46

圖 3.3.3、永宏 FBs-2A4RTD 模組不同輸入信號之跳線設定[21]

圖 3.3.4、永宏 FBs-2A4RTD 模組不同輸入信號之跳線設定(續) [21]

47

3.3.2.3 人機介面

本控制系統所選用之人機介面為 Beijer PWS6600S-S 具功能鍵的觸控式圖形 顯示螢幕 Beijer PWS6600S 具有 5.7"、16 階藍色的觸控式圖形顯示幕，解析度為 320x240 像素，詳細的技術資料如圖 3.3.5。鍵盤包括 1 個功能表 鍵和 5 個用戶 定義的功能鍵。共有 2 個通信埠，支援 RS232、RS422 和 RS485。前外殼防護等級 為 IP65，任何方向的低壓噴射水流均不能進入其中。

圖 3.3.5、人機介面 Beijer PWS6600S-S[22]

48

3.3.2.4 人機軟體之選用

本研究以 Beijer PWS6600S-S 所搭配之 ADP6 為撰寫人機圖控軟體，使用介面 如圖 3.3.6。ADP6 是一款直覺的人機介面配置軟體。它只需數分鐘內即可完成項 目建立，對於程式撰寫的時間可以大幅縮短，有利於研究進行。

圖 3.3.6、ADP6 軟體介面

3.3.2.5 PLC 軟體之選用

本研究以永宏 PLC 所搭載之軟體 WinProladder 進行程式之撰寫，介面如圖 3.3.7。以下章節針對溫度以及壓力監控程式的撰寫進行詳細的說明。

49

圖 3.3.7、WinProladder 軟體介面 3.3.2.6 溫度量測之撰寫與測試

溫度量測採用 PT-100 感溫棒，所使用的 FBs-2A4RTD 模組上有四個 PT-100 感溫棒量測點，本實驗規劃之量測點較多，以四個模組與主機相連接，進行監測 系統之 PLC 架構。溫度量測之撰寫需進行溫度規劃，故於溫度規劃表進行。溫度 規劃起始暫存器設置為 R950，溫度讀值起始暫存器設置為 D1000，溫度量測起始 工作暫存器設置為 D1100，D 類暫存器可於斷電後仍能保持數據。圖 3.3.8 顯示，

由於有四組模組，故可量測之溫度讀值有 16 組可以使用。而感溫棒選擇 PT-100DIN 系列。因為溫度之信號讀值與實際之物理量相同，只是精確度多一位數，故可以 於 ADP6 圖控軟體處加上小數點 1 位便能夠更精細的顯示溫度讀值。實際系統上 的配置如圖 3.3.9，圖中最左側的模組為 FETEK-PLC FBs 主機，另外再搭配四個 FBs-2A4RTD 模組進行溫度的量測。程式撰寫的結果如圖 3.3.10，可以藉由搬移的 程式碼(.MOV) 將 S 得到的數值搬 D(斷電保持資存器)，也就是從擴充模組取得的 溫度數據搬移到 R-XXX 暫存器上，使用 PLC 測試的結果如圖 3.3.11，可以看到 溫度的讀值顯示在各暫存器上。最後再進行人機介面的測試，結果如圖 3.3.12 所 示，人機介面上可以立即顯示 PT-100 溫度感測器所讀到的數值。

50

圖 3.3.8、溫度規劃頁與 2ARTD4 模組溫度量測點

圖 3.3.9、監測系統之 PLC 配線圖

51

圖 3.3.10、溫度量測程式撰寫

圖 3.3.11、使用 PLC 的量測溫度的測試結果

52

圖 3.3.12、使人機 HI-TECH 測試的結果

3.3.2.7 壓力量測之撰寫與測試

壓力量測採用類比訊號傳輸，使用 PLC 擴充模組 2ARTD4 上兩個類比訊號接 收，一個模組上有兩個類比訊號接收位置，以本次監測系統之規劃，需有六個監 測點，故以現有四組擴充模組共有八個監測點，使用上完全足夠。因為壓力傳訊 器所傳進之訊號為電流訊號 4~20mA，本次監測系統之撰寫採用單極性類比訊號

（0~16383），因壓力不會出現負值，故最低壓力給予 0，因此原因所以選擇單極性 之類比訊號。但本次所使用之模組 2ARTD4 之類比訊號接收端，需以 0~20mA 進 行接收，若要採取 4~20mA 則需採取偏移（offset）之程式撰寫。也就是將由壓力 傳訊器傳入之電流訊號經由 2ARTD4 模組轉換成類比訊號（0~16383），再經由 PLC 內部程式進行偏移的動作，讓兩者之互相轉換上不會出現誤差，程式碼如圖 3.3.13。

再使用人機介面與 PLC 程式搭配，讓人機介面上可以讀取由暫存器存取的壓力讀 值(圖 3.3.15)。實際測試的配置如圖 3.3.15 所示，PLC 將所量測的壓力數值透過 轉換程式讓壓力的單位變為 psi 以方便使用者辨別(圖 3.3.16)。

53

圖 3.3.13、PLC 內部進行壓力訊號偏移（OFFSET）之撰寫

圖 3.3.14、人機 HI-TECH 與 PLC 程式之搭配

54

圖 3.3.15、使用冷媒瓶測試壓力監控程式

圖 3.3.16、實驗量測數值與壓力轉換的測試結果

55

3.3.2.8 監測系統之圖控畫面建立

本次監測系統之圖控畫面採用人機介面軟體 ADP6.0 進行圖控程式撰寫，撰寫 完畢後採用同樣是 HI-TECH 人機介面專門使用於監測系統之軟體 SoftPannel 執行，

本軟體可以選擇連線 port 點，並且進行監測之用途。監測系統之圖形建構為冷媒

56

圖 3.3.17、監測系統之畫面

3.3.2.9 各監測點之紀錄

紀錄之程式撰寫，採用人機介面 HI-TECH 軟體 ADP6.0 進行撰寫並且與 PLC 之軟體 WinProLadder 所撰寫出之程式彼此搭配，亦即藉由抓取 PLC 之程式以達到 紀錄之便，紀錄程式可標住所紀錄資料的時間，並且可以透過設定紀錄的參數改 變數據紀錄的間隔，最後還可以將資料存檔成.csv 的檔案，使分析資料時更加便利。

本次實驗之點溫度監測點有 14 點、壓力監測點有 6 點、水流量監測點有 1 點，詳 細的位置如章節 3.3.2.8 說明，溫度紀錄畫面如圖 3.3.18、圖 3.3.19，壓力與流量 的紀錄畫面如圖 3.3.20。

57

圖 3.3.18、監測系統之溫度紀錄畫面

圖 3.3.19、監測系統之溫度紀錄畫面(續)

58

圖 3.3.20、監測系統之壓力與流量紀錄畫面

3.3.2.10 輸出逗號分隔值檔案(.csv)

本研究之監測記錄，是為了方便進行數據之統計與計算，故監測系統之紀錄 完成後，需輸出逗號分隔值（Comma-Separated Values，CSV，有時也稱為字元分 隔值，因為分隔字元也可以不是逗號），其文件以純文本形式存儲表格數據（數字 和文本）。通常，所有記錄都有完全相同的欄位序列。當程式紀錄完畢以後，只要 按下左上方的存檔鍵，程式便會自動將紀錄存成.csv 檔，可使用 EXCEL 中進行統 計資料與計算之用。

59