无人值守换热站的智能控制系统

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摘要：介绍了一种具有无人值守功能的换热站智能控制系统方案，该系统主要由HMI、PLC、变频器、GPRS通讯模块组成；重点阐述了自动控制二次供水温度的策略，循环泵和补水泵的变频控制方案，通过GPRS网络进行远程监控的数据传输设计。

关键词：换热站；PLC；PID控制；HMI；GPRS网络

中图分类号：O232文献标识码： A

一、引言

当前许多城镇都采用了集中供热，符合了节约能源、环保要求、政府政策等几方面的要求。集中供热系统分三部分：热源、热力网和热用户。热源制备蒸汽；热力网传输蒸汽和热水；热用户指用热场所。热力网则由一次网、二次网、换热站三部分组成。本论文介绍的换热站控制能实现按需供热，根据当前室外温度变化对二次网供、回水温度、流量进行自动调节，从而实现无人值守并节能的目标。

二、系统组成

无人值守换热站监控系统由现场一次仪表、现场控制设备、GPRS通讯网络及数据监控中心四部分组成。现场一次仪表包括温度传感器、压力变送器、开关阀、电动调节阀等，完成现场数据采集任务；现场控制设备包括PLC、HMI和二次仪表，将采集来的数据通过GPRS通讯网络传递到数据采集服务器，进入数据监控中心；数据中心由数据采集服务器、监控工作站、工程师站、激光打印机等组成，完成监控管理、工程师管理及维护、数据打印等任务；GPRS网络负责在数据中心计算机与数据采集设备之间传输数据的功能，而数据监控中心具有处理各种数据并显示在组态画面上，实现各种远程控制和计量计费的功能。

该系统通过循环泵使热水在二次网中运行，循环泵的开启的大小由二次回水温度和回水温度设定值的差值来决定，而回水温度设定值由室外温度来确定。PLC采集室外温度、二次回水温度，并通过程序运算得出结果来控制变频调速，从而对循环水流量进行调节，保证二次网回水温度值达到设定值，以达到供热效率和节能效果的平衡。

热力管网的水压降低可能是由于管道、阀门的泄漏引起，如不及时进行补水，除了会造成管网压力下降外，还有可能会造成整个供热系统非正常运行。换热站一般配两台补水泵，正常情况下运行一台补水泵即可满足系统补水需要。当系统处于严重失水时，并且一台补水泵达到了工频转速在一定时间内仍无法满足补水需要时，另外一台补水泵自动投入运行，实现恒压补水控制。

三、系统功能

3.1.数据监控中心功能

数据监控中心具有以下几个功能。

① 图形监控功能

本系统以导航图的方式显示每个换热站的地理位置，以图形化界面来实现人机交互操作，并且具有显示全网数据、远程控制和远程设置换热站参数等功能。

② 打印操作记录及数据报表、趋势曲线功能

监控中心主机可以自动生成、打印各种操作记录和运行参数的日报表及设备的故障状态。可按用户要求定制各种报表格式。监控主机还具有屏幕打印功能和屏功能。

③ 分析诊断报警、故障功能

对系统运行时产生的故障均以声光形式报警，并分出报警等级，故障包括传感器故障，通信故障，换热站水泵电机故障，电动调节阀故障，交换器内部堵、漏等故障，断电等。监控中心接到报警后需要报警确认。监控中心把报警内容、报警时间和上位机下传的操作指令等信息存储到日志中。日志不可修改和删除。

④ 运行分析和自动控制功能

监控中心上位机形成一二次网供水温度变化曲线、室外温度变化曲线，能够自动对全网水力工况进行分析。有经验的操作人员可以任意查看选择时间段，并预测负荷；可以设置修改控制参数、策略、设定调节阀开度等优化调节。本系统有本地/远程切换功能，通过手／自动模式对循环泵进行变频调节，优化质调和量调的组合方式。用户还可选择系统中最适合的控制策略和控制方式。

⑤ 用户和权限管理功能

不同的用户设置不同的操作权限，只有有权限的用户才能进行权限范围内的操作。

3.2远程换热站功能

远程换热站通过PLC和与之相连的现场仪表、GPRS DTU和执行器，来完成数据采集、控制和调节等功能。主要功能如下。

①PLC采集主要的过程参数，并将检测结果送至监控中心。

②换热站配备触摸屏，为操作人员现场调试和参数查询提供交互界面，可以显示流程画面、参数、PID参数、现场启开停泵等功能。当有报警时，触摸屏发出报警信号。

四、结论

数据监控中心上位机通过GPRS-Internet网络监控远程换热站，解决了换热站分散时监控问题，实现了供热时跟踪诊断，使供热系统安全、可靠、节能地运行，实现了换热站的无人值守，节约了更多的人力和物力资源。

参考文献

1．GPRS无线通信解决方案。深圳宏电技术有限公司,2004.

2.王立端，杨雷，战兴群，范保松。基于GPRS远程自动监测系统。工程应用技术与实现，2007.8.