智能控制在換熱站供熱控制系統中的應用

摘 要：本文介紹了可編程控制器在換熱站自控系統中的應用，針對換熱站自動控制系統的軟件與硬件進行簡要描述，并介紹了遠程集控在節能控制中的實例，有效地解決能源浪費的問題。

關鍵詞：智能控制；換熱站；遠程集控

中圖分類號：TU995 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 20-0000-01

隨著城市集中供熱工程的不斷發展，如何保障供熱系統的高效穩定運行對現階段的供熱工程提出了更高的技術要求。本文介紹了可編程控制器在換熱站自控系統中的應用?？删幊炭刂破鞒擞糜趯ΜF場儀表的數據采集和處理以外，還用來完成對現場的自動化設備的控制。此外，工控組態軟件作為一種標準的人機界面被用于監控工業生產的動態過程。本系統中基于軟件和硬件的運行情況將在文中作進一步的詳細闡述。

一、換熱站自控系統功能設計

（一）換熱站控制器。為了滿足上面提到的換熱站自控系統的設計要求，我們選用西門子公司SIMATICS7-200可編程控制器（PLC）為主要組件的自控系統，再配以可視化的人機操作界面，來實現換熱站自控系統的各項功能。S7-200采用模塊化結構、適合密集安裝，其模塊化結構設計使各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。

（二）人機操作界面。HMI人機界面系統作為基礎自動化系統重要組成部分，用于控制系統的各種數據的設定、顯示和故障報警，以及相應操作和設備的在線調試及維護，發揮越來越重要的作用。在西門子觸摸屏上采用winCCflexible2008軟件設計了標準的人機界面，主要包括以下幾個方面的內容：

1.工藝流程圖。在畫面中模擬顯示整個換熱站現場一次和二次網運行的全過程，并且實時顯示各支路的水溫與壓力，便于操作者及時準確地掌握站內的換熱情況，能夠對現場設備的故障進行實時診斷。

2.手操器的操作及對現場儀表的監控。手操器有手動和自動兩種工作方式，在設備安裝調試階段一般用手動操作方式，進入正常運作時常用自動方式，以實現對一些重要的模擬量數據的精確控制，自動調節程序由PID閉環控制回路完成。

3.報警記錄。對于如供水壓力、水箱液位等一些重要的模擬量輸入參數進行實時報警，同時通過報警一覽表對話框可以檢查報警超出的范圍以及錯誤的出處，并采取相應的措施。

（三）網絡通訊方式。為了滿足在單元層、現場層及其他方面的不同要求，有多種通信網絡及國際標準可供我們選擇，主要有IndustrialEthernet（IEEE802-3和802.3u）、PROFIBUS（IEC61158/EN50170）及MPI等。根據本系統的網絡通訊要求和特點，我們選用了MPI（多點接口）通訊方式，其優點是CPU可以同時與多個設備建立通訊聯系。同時我們添加CP343網絡通訊模塊，使換熱站自控系統能夠通過VPN網絡與熱力公司集控中心遠程通訊，實現無人值守與遠程監控相結合的運行管理模式。

二、換熱站節能控制的分析

（一）換熱站節能控制系統設計。

1.換熱站二次供溫控制方式。換熱站控制器對溫度的調節控制就是要保證二次網有一個預設定供水溫度，該溫度控制可隨室外溫度變化而變化，并且分時段進行補償或者恒溫控制?？刂撇考且淮喂芫W換熱機組供水端的電動調節閥，該閥門控制換熱器一次循環水量。將預設定值作為給定值，二次供水溫度測量值作為反饋值，閥門的開度作為輸出值，保障二次供水溫度的恒定。當二次供水溫度低于給定值時，電動閥開度增大，一次網流量增大；當二次供水溫度高于給定值時，電動閥開度減小，一次網流量減小，從而使二次網的供水溫度穩定在設定值附近，達到節能的目的。

2.循環泵的變頻控制。循環水泵是換熱站二次網系統的主要設備，其耗電量大小不但對電資源有影響，也對運行成本有明顯影響。水泵的流量和揚程的選擇與配置十分重要，選擇與配置相當，裝機電功率合適，運行工作點處于設備高效率區域，耗電量少；選擇與配置不當（一般是偏大），裝機電功率偏大，運行工作點偏離設備高效率區域，則耗電量多。采用變頻器控制循環水泵的運行可以隨時調節水泵的轉速以適應二次供回水的壓差變化及流量變化。當系統采用量調節時，使用變頻調速可使循環水量隨著室外溫度、二次供水溫度等因素的變化而變化?？杀苊獍凑赵O計負荷進行供熱而造成的不必要浪費。

（二）遠程集控在節能控制中的應用。為充分發揮自控系統在換熱站節能設計中的優勢，針對本公司目前運營的集中供熱熱水管網和換熱站，組建了一整套實時熱力系統運行狀態檢測與遠程控制系統，及時有效地獲取熱網及各換熱站的實際運行數據，為熱力管網的自動化調度提供科學的依據。

該系統主要功能：（1）隨時監控各熱力站的流量，計量管網的真實管損；（2）隨時監控熱力站的運行情況，實現按需供熱，節能降耗；（3）通過節點的壓力監測，建立實際的水壓圖，監控管網的運行狀況；（4）通過歷史數據的分析，為熱水管網、換熱站的開發、設計、技術改造提供量化依據；（5）當增減熱負荷時，可迅速調整管網輸送能力。

近年來普遍實行24小時持續供熱，各熱用戶用熱需求不同，同時在現實中的諸多環節存在著巨大的節能空間，但缺乏有效可行的調節手段，在管網中無法區別管理。因此進行有效的調節控制，根據熱用戶的特點分區域分時段供熱的區別管理，對于保障供熱系統優質供熱、安全運行、經濟節能、環境保護等具有十分重要的意義。

三、結束語

本文討論了基于可編程控制器的換熱站自控系統的設計與實現，充分發揮了可編程控制器配置靈活、控制可靠、可現場調試的優點，使整個系統的穩定性有了可靠保障，同時也描述了遠程集控系統在熱力系統中應用。該控制系統已在最近的采暖期中得到實際應用，提高了現代化管理水平，使其能夠科學有效的控制和管理換熱站，保障換熱站安全、穩定、節能地運行，為企業帶來了可觀的經濟效益和良好的社會效益。

參考文獻：

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[2]嵇啟春，李金，朱京衛.換熱站節能改造[J].工業控制計算機，2010（10）.

[作者簡介]王學玲（1982-），女，遼寧人，自控中心主任，工程師，工程碩士，研究方向：自動化控制。