應用PLC自動控制在民用換熱站實現無人值守

褚煥萍

摘要：本文以某些城市的集中供熱工程為例，簡要闡述PLC控制在供熱系統中應用，以換熱系統的工藝設備為基礎，利用計算機技術、通訊技術和PLC的自動控制技術實現換熱站自動控制，達到無人值守的效果。

關鍵詞：PLC控制;自動控制;換熱站;無人值守

1 前言

隨著社會的發展進步和科技的不斷更新，社會環境污染越來越嚴重，加之能源的緊缺，節能技術及節能設備勢在必行的也要求不斷的更新和進步。在這幾年的城市集中供熱工程中，一般熱源是由電廠和鍋爐房組成，在電廠及鍋爐房周圍再以不等的半徑設立換熱站，以方便為居民供熱，這樣減少了電廠及鍋爐房熱能傳輸過程的損失。在近些年的供熱改造過程中，逐步停用民用供熱中熱效率低老鍋爐房，更新為以適量面積的小區建立一套換熱機組，成立一個換熱站，大的小區根據住戶情況可多設立幾個換熱站。

由于傳統的供熱模式下換熱站的地理位置上分布是比較分散，加之多年的供熱系統設備的老齡化程度較大，滿足不了人們對供熱質量的要求。近些年隨著計算機技術、通訊技術和PLC控制技術的迅速發展及自動化水平的不斷提高和廣泛應用，自動控制技術在換熱站的應用以及實現無人值守，就顯得勢在必得了。

2 換熱站的工藝和控制邏輯的介紹

換熱站內部的工藝管網主要是由一次回路（熱源側）、二次回路（用戶側）、供水和回水構成一套循環的系統;換熱站的主要工藝設備有板式熱交換器、循環泵、補水泵，溫度調節閥等。

2.1 換熱站內部的主要工藝參數

在一次回路中，對于換熱站的工藝參數，主要關心的是來自一次回路的水壓力、水溫度、水流量和經過熱交換機后，一次回水的溫度、流量、壓力;對于二次側同樣需要關注的工藝參數是供回水的溫度、壓力、流量。

2.2 換熱站主要設備的作用和控制要求

2.2.1 板式熱交換器：熱交換器的作用主要是實現一次側熱水和二次側冷水的熱量交換。

對于板式換熱器使用，只要保證換熱器前端的壓力大于后端的壓力，有一定的壓差存在，板式換熱器就不會堵塞，所以對于板式換熱器主要是控制前后壓力差，即一次供水壓力和二次供水的壓力差。

2.2.2 循環泵：循環泵的作用是使二次回路的水能夠循環起來，二次側交換后的熱水能夠有一定的壓力，使熱水有足夠的壓力能夠到達用戶。

循環泵的工作頻率要用一次供水壓力和二次供水的壓力差來控制外，由于是大功率設備，還需要有一些保護措施，具體措施如下：

a、一次供水壓力太低，不能啟動。

b、一次供水壓力太高，自動停止工作。

2.2.3 補水泵：補水泵的作用就是，防止二次回路的管路中有漏點，需要及時補充水量，保證二次回水的壓力保持在某一范圍內。

2.2.4 溫度調節閥：溫度調節閥的主要作用就是調節一次側進氣/熱水的量，來達到用戶的進水溫度（二次供水溫度）恒定的目的。

3 換熱站無人值守的實現

應用控制功能成熟的小型PLC控制系統一套，創建一套良好，直觀的人機界面，使熟悉工藝流程的操作人員經過簡單培訓就能夠直接操作控制工藝設備。根據工藝控制要求，依靠控制傳感器的參數，對工藝設備編寫下位邏輯控制程序，實現不同設備的自動化控制要求，并對程序設置管理員站，操作員站，對不同級別設置不同的管理權限，實現分級管理。

（1）確定控制對象及控制范圍。根據以上的工藝內容及要求，熟悉工藝流程，確定控制對象的參數范圍及要求。

（2）選擇PLC的機型。明確控制對象后，，掌握了工藝參數，就可以估算出控制系統的儀器儀表和電氣設備需要控制的I/O點數，以此明確控制的內存大小，機型的層次要求，基本上PLC的硬件配置及需求設計就可以確定了。

（3）控制傳感器的需求。根據以上工藝參數分析，換熱站實現無人值守必須要配備以下智能傳感器設備：4套鎧裝式溫度變送器、4套壓力變送器、4套流量計，分別用來檢測管路中一次/二次回路的供、回水的溫度、壓力和流量，將檢測信號傳輸給PLC控制系統。

（4）根據工藝設備的控制原理和控制要求，編寫上、下位控制程序，也就是換熱站的后臺控制程序及人機界面，完成PLC的軟件設計工作了，例如西門子的控制系統可以用s7-200及wincc實現。在此工作中應參照軟件編寫規范的同時多方面了解工藝操作人員的使用要求，使上位程序既美觀漂亮又符合實際操作。

（5）PLC軟件設計完成后需要多次的單機調試，以此發現和改進程序中的錯誤及不足。多次單機調試完成后才可以聯機帶壓試水，最后在多次帶壓試水后，才能投入生產使用。

至此，換熱站的無人值守的功能就實現了。PLC的應用可以解放出勞動生產力，避免一定的安全隱患，并為工業自動化的實現再進一步了。

（作者單位：昆山登云科技職業學院）