陳小川 王素軍 段曉偉

摘要：我國幅員遼闊，國土所跨經(jīng)緯度極為廣闊。在我國北方地區(qū)的冬季較為寒冷，需要依靠供暖系統(tǒng)來滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?。為確保供暖穩(wěn)定，保障人民生活質(zhì)量。換熱站的運(yùn)行狀態(tài)起到了至關(guān)重要的作用。本文介紹應(yīng)用PLC技術(shù)與換熱站系統(tǒng)控制的結(jié)合應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)供暖系統(tǒng)的高精度、自動(dòng)化運(yùn)行控制提供可參考的思路。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù);換熱站;供暖系統(tǒng);應(yīng)用分析

一、供暖系統(tǒng)中換熱站的組成及作用分析

我國于上世紀(jì)50年代左右開始大力發(fā)展城市化建設(shè)，并對城鎮(zhèn)逐步推行集體供暖的方式。集中供暖的方式有效解決了北方冬季較寒冷的環(huán)境問題，集體供熱無論從供暖效率、資源節(jié)約還是環(huán)境保護(hù)方面都比個(gè)戶燒柴、燒煤的取暖的方式有了很大的提升。集體供暖系統(tǒng)中需要建立換熱站來保障供暖的效率和質(zhì)量。換熱站由管網(wǎng)、控制系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)等等設(shè)備組成，對供熱過程的溫度、壓力、流量等等信號數(shù)據(jù)進(jìn)行采集監(jiān)控。從而確保供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并可以根據(jù)外界環(huán)境氣溫來調(diào)節(jié)二次管網(wǎng)的回水溫度和壓力進(jìn)而控制供暖溫度。通過這種方式來調(diào)節(jié)用戶的室內(nèi)溫度與外界環(huán)境氣溫的差值補(bǔ)償，為用戶提供舒適生活環(huán)境的同時(shí)還可以減少不必要的能源浪費(fèi)。由此可見，換熱站在供熱系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮著重要的作用，是系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。通過引進(jìn)現(xiàn)代數(shù)字化控制技術(shù)來提升換熱站控制的精度和自動(dòng)化具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、PLC技術(shù)功能介紹

PLC，即可編程邏輯控制器。應(yīng)用PLC控制器進(jìn)行對城鎮(zhèn)供能系統(tǒng)中的換熱站進(jìn)行控制具有很大的優(yōu)勢特點(diǎn)。作為換熱站的重要組成部分，控制器在供熱管網(wǎng)、換水系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)的操控過程尤為重要。PLC控制器的特點(diǎn)就在于能夠進(jìn)行編程程序，因其功能的便捷與高效而被廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。可編輯邏輯控制器通常由兩方面組成，第一是控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)通過I/O模塊、CPU模塊等進(jìn)行組成，針對供熱系統(tǒng)中的壓力、溫度等方面的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置同時(shí)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)督控制。通過銜接不同作用的信息處理執(zhí)行終端來對供熱狀態(tài)進(jìn)行控制。可編輯邏輯控制器的第二部分主要由顯示器和操作系統(tǒng)組成。對于PLC程序復(fù)雜，功能較多的控制系統(tǒng)而言，更需要智能化的操作方式。通過液晶屏幕可以實(shí)現(xiàn)多參數(shù)數(shù)據(jù)在線監(jiān)測、多畫面切換的形式來查看不同參數(shù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。并且應(yīng)用觸控、按鍵操作等方式來對給控制器下達(dá)信息指令，調(diào)節(jié)供暖系統(tǒng)的參數(shù)來確保供暖設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

通過PLC技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用，換熱站將進(jìn)一步提升現(xiàn)代化的水平，更有利于適應(yīng)當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的需要。通過對PLC控制器的應(yīng)用與開發(fā)，在舊有的功能基礎(chǔ)上又新增加了更多的功能。具備更加智能化的數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)，在不干擾體系運(yùn)行的前提下，可以實(shí)現(xiàn)對換熱站的參數(shù)信息進(jìn)行備份、運(yùn)算處理、數(shù)據(jù)存儲與輸出、參數(shù)異常報(bào)警等等功能。能夠以更高的獨(dú)立性對內(nèi)環(huán)封閉系統(tǒng)的功能進(jìn)行監(jiān)察、控制。無論在穩(wěn)定性、安全性方面還是能源節(jié)約方面通過PLC技術(shù)的應(yīng)用可以將其提升到更高的水準(zhǔn)。

三、PLC技術(shù)與換熱站的應(yīng)用分析

（一）換熱站自動(dòng)控制系統(tǒng)的建立

在供暖體系運(yùn)行過程中存在著許多復(fù)雜的影響因素，因此換熱站的控制需要覆蓋很多的方面，需要建立起更為精準(zhǔn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。按系統(tǒng)功能來進(jìn)行分類，可以將自動(dòng)控制系統(tǒng)分為控制柜和各個(gè)檢測單元?？刂乒袷峭ㄟ^手動(dòng)設(shè)置和自動(dòng)設(shè)置的方式來對熱網(wǎng)和水泵的壓力、溫度、流量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并由遠(yuǎn)程操控的方式對供熱體系中二次供水的溫度和流量加以控制。從而達(dá)到精確控制供熱狀態(tài)，保障供熱質(zhì)量的目的。自動(dòng)控制系統(tǒng)的建立基于控制器對供熱站中循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、熱交換器、溫度控制閥和系統(tǒng)管路閥門的準(zhǔn)確控制。各部分設(shè)備并不是獨(dú)立的，整個(gè)系統(tǒng)需要處于一種動(dòng)態(tài)的平衡控制。智能化的PLC控制系統(tǒng)需要根據(jù)不同的傳感器對所接收到的信號進(jìn)行分析，并設(shè)定執(zhí)行合適的程序控制方法。換熱站的控制實(shí)際上是獨(dú)立的、可以脫離上位機(jī)的監(jiān)管而運(yùn)轉(zhuǎn)的。在不同的換熱站進(jìn)行獨(dú)立工作時(shí)，可以通過數(shù)字化信息技術(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的高效傳輸。接受信息后的管理系統(tǒng)能夠及時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析并按照參數(shù)方法回傳指令信息，及時(shí)的對換熱站的狀態(tài)做出調(diào)整。確保各項(xiàng)參數(shù)在閾值之內(nèi)，這樣可以確保供熱系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）控制系統(tǒng)的實(shí)施方案分析

為了確?？臻g的獨(dú)立性和隔絕性、供熱過程不受干擾，換熱站通常采取間接的方式與用戶相連接。這種方式又被稱之為局部系統(tǒng)或者熱力網(wǎng)的關(guān)聯(lián)式連接。特點(diǎn)是供熱循環(huán)水熱網(wǎng)與用戶內(nèi)部的取暖循環(huán)水設(shè)備之間僅僅進(jìn)行熱量交換。首先確保換熱站進(jìn)行循環(huán)水供熱的溫度處于一個(gè)較為穩(wěn)定的狀態(tài)，然后通過熱交換器的閥門對換熱器的供暖量進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。具體方式為通過操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置預(yù)計(jì)的溫度值，同時(shí)將傳感器檢測后所回傳的數(shù)據(jù)作為反饋值。然后根據(jù)兩者的差異通過調(diào)節(jié)熱交換器的閥門將供水溫度控制在預(yù)計(jì)的范圍?，F(xiàn)如今的換熱站都會(huì)采取二次供暖水循環(huán)系統(tǒng)來進(jìn)一步提升供熱質(zhì)量。在考量當(dāng)?shù)貧鉁貤l件后，設(shè)定好理想的供熱溫度。二次供水在一次供水的基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過PID算法和閥門控制來保障二次循環(huán)供水的溫度符合既定要求。

供熱過程需要考量一次、二次供熱循環(huán)水的流量狀態(tài)。因?yàn)橥饨绛h(huán)境溫度的動(dòng)態(tài)變化，PLC控制系統(tǒng)需要對供暖量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。在實(shí)際運(yùn)行的過程往往只需要按照晝夜溫差進(jìn)行分時(shí)段溫度設(shè)定。通過控制循環(huán)水泵的運(yùn)作功率進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。當(dāng)白天氣溫較高時(shí)，循環(huán)水泵的水流量將被降低，供暖效率也隨之降低。而到了傍晚夜間，氣溫逐漸降低至低于設(shè)定溫度時(shí)，循環(huán)水泵開始加大運(yùn)行功率來補(bǔ)償供暖溫度與外界溫度的差值，使用戶得到舒適滿意的取暖效果。

為確保供暖循環(huán)水的流量和壓力在合理范圍內(nèi)，在供暖體系的運(yùn)行過程時(shí)常需要進(jìn)行補(bǔ)水作業(yè)。通過將傳感器反饋的回水壓力值信號傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)會(huì)按照既定的程序流程開始邏輯運(yùn)算，將反饋值與設(shè)定值進(jìn)行比較。如果反饋的壓力信號值未能達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，PLC系統(tǒng)將會(huì)給補(bǔ)水泵發(fā)出信號指令，補(bǔ)水泵將開始運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行補(bǔ)水。在此過程PLC系統(tǒng)也會(huì)持續(xù)收集壓力值反饋信號，直到實(shí)際壓力值能夠達(dá)到既定壓力標(biāo)準(zhǔn)后PLC會(huì)迅速做出判斷，指示補(bǔ)水泵停止作業(yè)。與此同時(shí)還會(huì)關(guān)注補(bǔ)水箱的水位變化，并根據(jù)情況判斷是否需要進(jìn)行低水位保護(hù)預(yù)警。

通過上述分析可知，PLC技術(shù)與供暖換熱站的結(jié)合與應(yīng)用具有重要現(xiàn)實(shí)意義。通過PLC技術(shù)的日趨完備與智能化，其功能的多樣化和便捷性為換熱站保障供暖提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。應(yīng)用PLC技術(shù)后，能夠?qū)Q熱站的不同參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集。并根據(jù)反饋的信號及時(shí)作出邏輯判斷、輸出相應(yīng)控制指令。PLC技術(shù)很好的將換熱站各部分進(jìn)行串聯(lián)，形成智能化、自動(dòng)化的控制體系。為保障民生供暖作出巨大的貢獻(xiàn)。

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