换热站自动控制和数据监测

随着我国城市现代化建设步伐的加快，集中供热逐渐代替了传统的分散供热的取暖方式。换热站随着一座座小区的修建而出现。目前城市供热系统中存在两种介质置换形式，一是汽水交换，二是水水交换。换热站自动控制和数据采集系统是供热公司针对汽水换热站为了提高管网运行能力，及时全面了解换热站的运行情况，提高换热站自动化水平而进行的技术改造项目。该系统通过对换热站参数的采集，以组态的形式，将换热站的实时运行数据通过通信网络传递给中心的管理系统，通过对数据的分析，合理调节供水温度，为安全运行生产提供必要的数据依据。 该系统的结构见下图 上位机部分： 　　上位机部分由GPRS路由器和管理软件组成。 GPRS路由器采用宏电的H7920，通过GPRS网络，下发召测命令、接收来自各换热站的数据。 软件采用新宇科技的无人职守系统管理软件。该套软件性能稳定，界面简洁，易于调度人员操作，能够保证系统稳定地完成设定的功能。 该软件具有以下功能： a.报表功能 　　日报表统计当天实时的运行数据，列出当天每次采集的运行状态；月报表统计当月每天的运行数据，列出每天的运行状态；年报表统计一年12个月每月的运行状态。报表可按照用户要求定制，直接进行预览、打印。 b. 图表曲线功能 　　系统可以针对某一站点或者整个系统自动做出管网压力趋势曲线，管网温度趋势曲线，管网流量趋势曲线，。直观的反映出各站的用气情况。曲线可任意放大、缩小和拖动。 c. 故障处理和报警功能 　　主控室对于出现的通信故障和数据超限产生报警，并将产生报警的时间和原因记录入数据库，报警方式为窗口提示、语音报警等。 d. 强大的数据库查询功能 　　操作员可通过设置不同的查询条件（包括时间、站点、数据类型等）从数据库中获得各种历史数据，显示这一时刻的运行参数。也可查询报警记录，获得产生报警的时间和原因。数据库可维护，该库格式为网络数据库SQL SERVER，可对各种数据进行分析，并可在权限范围内实现局域网内数据共享。 e. 完整设备数据库 　　软件中可录入每个站点现场所用设备、管径等，以及现场联系人的名字和电话，使用起来更方便。 f．系统安全设置 　　系统设置多级权限，不同权限的功能有所不同。系统管理员可以使用所有的功能，而对于一般用户来说，数据库维护，系统维护等一些涉及系统内部安全的设置功能限制使用。 g. 网络数据共享 　　采集中心服务器运行网络版的采集软件，可以通过局域网把各个采集终端的数据共享给有关领导和部门；局域网的授权用户可以查看、调阅数据库的内容，实现办公自动化。 h．巡检功能 反映现场值班人员对设备的巡视情况，系统可设置多种查询方式（时间、站点、漏检）。规范管理制度。 i.控制组态部分 　　控制界面采用组态的方式，使调度人员更清晰简洁的了解换热站情况，使控制功能操作简单方便。 　　由于主要的控制功能主要由换热站控制器完成，软件在控制过程中主要起到管理干预的作用。一般通过下面三种方式： ◆控制部分通过GPRS通信网络对控制方式实现远程设定； ◆控制部分通过GPRS通信网络对控制目标参数进行远程设定； ◆控制部分通过GPRS通信网络对现场设备的实现远程启停及阀位的调节； 换热站控制系统： （一）数据采集部分 数据采集部分有PLC，RTU，流量表组成； PLC采用西门子S7-CPU224XP+EM231模块，采集现场的大部分的模拟量和开关量，并通过一路RS485串口，通过自由口的方式采集RTU和流量表的数据，并通过程序运算和远程指令控制现场的电机，阀位。 RTU采用新宇科技的RTU-2，可通过对现场的三相电压和电流的采集，运算出整个站点的电量和电能参数。并且具有一路485和一路232接口，通信协议遵守MODBUS RTU规约，保证信息传输的准确性，方便PLC读取内部数据。而且具有两路模拟量、六路开关量输入，三路开关量输出，可为系统提供输入和输出通道。 流量表采用昌辉LCD-80，通过现场温度，压力，流量变送器，将换热站一次网参数在现场显示出来，并具有485串口，方便PLC读取内部数据，且信息传输遵守内部通信规约，保证保证信息传输的准确性。 根据实际现场的情况，数据采集参数表如下： 测点名称 单位 水箱液位 M 阀门开度 % 冷凝水温度 ℃ 二网供水温度 ℃ 二网供水压力 MPa 二网回水温度 ℃ 室外温度 ℃ 二网回水压力 MPa 电流 A 电压 V 蒸汽温度 ℃ 蒸汽压力 MPa 流量 h/T 1＃循环泵位置 2＃循环泵位置 补水泵位置 巡检按钮输入 手动/自动状态 1＃循环泵启动 2＃循环泵启动 1＃、2#循环泵停止 补水泵启动 补水泵停止 电磁阀控制 阀门开度控制 % （二）控制功能部分 　　控制功能在控制站完成，且控制器具有自适应控制功能，即使上位机出现故障，控制器也可根据室外温度完成控制功能。 在控制器组态过程中，通过PLC内部程序的运算和逻辑功能可以设置多种控制方式，调度人员根据管网的实际运行及天气情况，可以在上位机软件中自由切换。 1、温度曲线方式：可以根据供热企业每年运行的经验值进行编制温度曲线。 2、温度曲线+温差调节方式：在温度曲线的基础上根据温差修正二网供水温度。 3、固定阀位方式：调度人员可以根据天气情况在调度中心把阀门开度广播到各个换热站。 4、室外温度调节方式：控制器根据现场的室外温度，自动控制二网供水温度。 　　PLC对采集到的数据进行分析，根据不同的控制方式对现场设备进行控制和调节，比如阀门开度、电机启停等，在整个控制过程中形成一个良好的封闭回路。 （三）数据传输部分 数据传输采用移动的GPRS网络平台。DTU采用新宇科技的XY-4031，它支持透明的数据传输方式，DTU通过RS485串口和PLC的RS485串口相连，通信遵守MODBUS RTU协议。保证了信息的准确性，MODBUS协议简单易懂而且协议本身是公开的。PLC作为MODBUS从站响应中心的各种操作命令。 该套系统自2004年在德州、淄博、博山热力公司应用至今，提高了供热水平，获得了良好的经济效益，受到用户的一致好评。 作者：葛良 （1982—） 山东新宇科技发展有限公司