王曉瑜

(西安外事學(xué)院 工學(xué)院,西安 710077)

PLC在熱力控制系統(tǒng)中的改造及應(yīng)用

王曉瑜

(西安外事學(xué)院 工學(xué)院,西安 710077)

文章以某市熱力控制系統(tǒng)目前存在的問題為研究對(duì)象,針對(duì)集中供熱系統(tǒng)的特點(diǎn),對(duì)熱力系統(tǒng)的運(yùn)行控制方案進(jìn)行了改造,確保用戶在用熱的要求下,減少?gòu)U氣的排放,提高供熱單位的經(jīng)濟(jì)效益.

集中供熱;PLC;改造;監(jiān)控;拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

0 引言

新疆某市集中供熱系統(tǒng)由該市電力公司和供熱處兩個(gè)單位負(fù)責(zé),其中供熱處共有集中供熱鍋爐房 4座 (3號(hào)、16號(hào)、24號(hào)和 26號(hào)),熱力交換站 20余座.由于 26號(hào)和 3號(hào)鍋爐房地處市中心,所帶負(fù)荷很大,同時(shí)也很大影響市區(qū)環(huán)境.為了實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源,減少污染,優(yōu)質(zhì)供熱的目的,本文對(duì)原熱力控制系統(tǒng)改造進(jìn)行了論述.

1 原熱力系統(tǒng)情況分析

原熱力系統(tǒng)的主要問題:由于熱力工況和水力的失調(diào),引起了近熱源端的用戶室內(nèi)溫度過高,使得用戶在冬季開窗放熱,能源未得到充分利用,而遠(yuǎn)離熱源端的用戶室內(nèi)溫度過低,需借用其他方式,如電暖氣取暖等,又消耗了大量電能;供熱企業(yè)也只能采用“大流量、小溫差”的運(yùn)行方式來解決此問題,以致大大增加了供熱成本.

2 熱力控制系統(tǒng)的改進(jìn)措施

為解決上述矛盾,必須充分掌握熱力管網(wǎng)的運(yùn)行特性,根據(jù)用戶實(shí)際需要,將流量合理均勻分配給用戶,達(dá)到均勻供熱.同時(shí),根據(jù)天氣變化情況,預(yù)測(cè)出下一階段熱力管網(wǎng)需求的總熱量,下傳給熱源,使之達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行.

具體措施為:采用全系統(tǒng)統(tǒng)一控制,將各熱力站的控制機(jī)以傳輸網(wǎng)絡(luò)相連,測(cè)量出各熱力站二次網(wǎng)側(cè)供、回水溫度,計(jì)算全網(wǎng)調(diào)節(jié)均勻后的供、回水平均溫度值,將測(cè)量值和計(jì)算值送到各熱力站作為設(shè)定值進(jìn)行具體的調(diào)節(jié).考慮到外界溫度主要決定各建筑物的負(fù)荷,各熱力站的供熱面積變化率不大,各熱力站間熱負(fù)荷之比基本保持恒定等因素,決定將系統(tǒng)均勻調(diào)節(jié),以此保持系統(tǒng)的基本平衡和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行.

當(dāng)外界溫度發(fā)生變化,為保證供熱效果,需要統(tǒng)一調(diào)節(jié)熱源,可通過升高供水溫度,或增加總的循環(huán)流量等方式實(shí)現(xiàn).總之,各熱力站的采暖效果會(huì)全面升高或降低,其均勻性卻不會(huì)改變.只有新增或減少一些用戶,使得個(gè)別熱力站二次管網(wǎng)發(fā)生變動(dòng),才需要對(duì)相應(yīng)的熱力站及相鄰幾個(gè)熱力站的供水閥進(jìn)行調(diào)節(jié).

3 熱力控制系統(tǒng)改造

3.1 原控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

該市供熱處 26號(hào)、3號(hào)集中供熱鍋爐房的鍋爐及其所帶換熱站內(nèi)控制并已建立網(wǎng)絡(luò),將各自的換熱站、鍋爐數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳至各自的操作員站.鍋爐和換熱站控制均采用 SIEMENS PLC S7-300,其傳輸網(wǎng)絡(luò)采用 PROF IBUS-DP,傳輸介質(zhì)為 5類雙絞線.系統(tǒng)組態(tài)軟件采用的是北京亞控公司的組態(tài)王 5.1,操作系統(tǒng)為W INDOWS 4.0

其中換熱站測(cè)點(diǎn)布置圖見圖 1,26號(hào)站的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖 2.[1]

3.2 換熱站改造

每個(gè)換熱站需增加一個(gè)流量輸入測(cè)點(diǎn)和電動(dòng)閥的模擬量輸出測(cè)點(diǎn),并增加相應(yīng)的設(shè)備.各站增加設(shè)備的數(shù)量見表 1.

表1

改造后的單回路供熱測(cè)點(diǎn)布置圖如圖 3所示:

3.3 控制中心的硬件組成

監(jiān)控中心是整個(gè)生產(chǎn)和管理的重要組成部分.改造后的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)搭建成星型結(jié)構(gòu),中心節(jié)點(diǎn)設(shè)在監(jiān)控中心.[3]監(jiān)控中心設(shè)一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,兩臺(tái)操作員站,兩臺(tái)工程師站,一臺(tái)投影儀,一臺(tái)打印機(jī),一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)式交換機(jī).圖 4為供熱處控制網(wǎng)絡(luò)的示意圖.

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器用于數(shù)據(jù)的管理和存儲(chǔ),并對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行管理;操作員站用于監(jiān)視和管理整個(gè)熱力系統(tǒng),為操作員提供人機(jī)界面;工程師站主要用于系統(tǒng)的仿真工況計(jì)算,控制參數(shù)的計(jì)算,故障分析和診斷,并將分析和計(jì)算結(jié)果報(bào)告給操作員站,提示操作員進(jìn)行正確的操作和判斷;投影儀用于顯示運(yùn)行參數(shù)和畫面,使熱網(wǎng)工藝、流程和參數(shù)顯示更加直觀.[3]

3.4 熱力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

操作系統(tǒng)采用W INDOWS 2003,組態(tài)軟件采用組態(tài)王.

使用計(jì)算機(jī)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)后,各換熱站實(shí)現(xiàn)無人值守,監(jiān)控中心 24小時(shí)專人值班,監(jiān)視各鍋爐房和換熱站的運(yùn)行情況,

(1)數(shù)據(jù)采集功能

可通過組態(tài)軟件在操作員站上實(shí)現(xiàn),如 CRT顯示、報(bào)警顯示、系統(tǒng)狀態(tài)顯示、運(yùn)行人員操作記錄、設(shè)備運(yùn)行記錄.

(2)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化功能

在工程師站上采用VC程序完成.主要包括:系統(tǒng)管網(wǎng)阻力系數(shù)辨識(shí)、換熱站特性參數(shù)辨識(shí),水壓圖計(jì)算程序、故障診斷、負(fù)荷預(yù)測(cè)程序[4].

根據(jù)各軟件性質(zhì)不同,每個(gè)子程序運(yùn)行的時(shí)間間隔都不同.水壓圖程序每 20分鐘計(jì)算一次,負(fù)荷預(yù)測(cè)及各站一次供水量每天一次,換熱站熱力特性參數(shù)辨識(shí)每月計(jì)算一次,系統(tǒng)管網(wǎng)阻力系數(shù)辨識(shí)當(dāng)水壓圖發(fā)生劇烈變化時(shí)才計(jì)算.

其程序流程圖如圖 5.

4 結(jié)束語

原熱力控制系統(tǒng)經(jīng)過改進(jìn),其工程意義是顯而易見的:既能保證用戶的用熱要求,又能提高供熱單位的經(jīng)濟(jì)效益,還能減少?gòu)U氣的排放,具有一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益.

參考文獻(xiàn):

[1]刁樹杰.供暖熱網(wǎng)中的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,24(2):132-134.

[2]張濤,徐向東.綜合智能系統(tǒng)在熱力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版),1999,39(3):65-68.

[3]趙廣社.分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制,2001,(4):28-29.

[4]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1991.

[責(zé)任編輯 牛懷崗]

The Transformation and Application of PLC for Central Heating Control System

WANG Xiao-yu
(Xi’an InternationalUniversity,Xi’an 710077,China)

This paper takes the central heating system as its research object.According to the characteristics of central heating system,the new PLC control system is designed and applied.For the guarantee ofmeeting the users’need of heating,to lessen the waste gas emission is to improve the economic benefit of heating units.

central heating control system;PLC;transformation;monitor;topology

TP273

A

1009—5128(2010)05—0022—04

2010—04—10

王曉瑜 (1974—),女,山西運(yùn)城人,西安建筑科技大學(xué)博士研究生,西安外事學(xué)院高級(jí)工程師.研究方向:機(jī)械電子工程.