【關(guān)鍵詞】SA2系列PLC;B07觸摸屏;組態(tài)王;變頻器;換熱站;一次網(wǎng);二次網(wǎng)
換熱站是供熱系統(tǒng)中的重要組成部分,本文以東北某小區(qū)換熱站為例介紹了換熱站監(jiān)控系統(tǒng)的組成、功能及實(shí)現(xiàn)方法。本案例采用的控制系統(tǒng)為臺(tái)達(dá)PLC,以此結(jié)合觸摸屏進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集。遠(yuǎn)程上位機(jī)使用組態(tài)王軟件進(jìn)行搭建,通過換熱站與控制室之間的以太網(wǎng)通訊連接,實(shí)時(shí)監(jiān)控供熱工況,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)調(diào)節(jié)換熱站參數(shù),提高換熱站的自動(dòng)化程度,降低運(yùn)行成本,增強(qiáng)可靠性。
傳統(tǒng)換熱站大多采用人工監(jiān)控,一方面浪費(fèi)人力,另一方面在出現(xiàn)事故隱患時(shí)操作人員難以發(fā)現(xiàn),易造成熱力失衡,影響供熱效果,還會(huì)造成能源的極大浪費(fèi)。如在換熱站中引入PLC、觸摸屏及上位監(jiān)控系統(tǒng)等自控設(shè)備,可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制,不僅大大提高了工作效率,降低了故障發(fā)生率,還使控制過程更加直觀、調(diào)節(jié)和控制更加方便。
1 換熱站
換熱站自控系統(tǒng)按設(shè)備類型分,可分為溫度及壓力變送器、流量計(jì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵及補(bǔ)水泵;按控制回路分,則可分為一次管網(wǎng)流量控制回路和二次管網(wǎng)控制回路。
1.1 一次管網(wǎng)回路控制
換熱站的一次管網(wǎng)回路控制,主要是熱負(fù)荷控制。通過控制調(diào)節(jié)一次管網(wǎng)回路上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,來調(diào)節(jié)流過換熱站的一次管網(wǎng)熱水的流量,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)二次管網(wǎng)出水溫度的控制。
1.2 二次管網(wǎng)循環(huán)泵控制
換熱站系統(tǒng)二次管網(wǎng)循環(huán)泵是通過變頻器來調(diào)節(jié)控制的。一般循環(huán)泵采用供回水溫差結(jié)合供回水壓差的控制方式??刂葡到y(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況,設(shè)定一個(gè)供回水壓差目標(biāo)值以滿足二次管網(wǎng)的供暖水循環(huán)。在此基礎(chǔ)上,PLC系統(tǒng)通過測(cè)量供回水溫差來對(duì)循環(huán)泵進(jìn)行修正。當(dāng)二次管網(wǎng)供回水溫差偏大時(shí),則提高循環(huán)泵轉(zhuǎn)速,加大二次網(wǎng)的流量,提高二次管網(wǎng)的回水溫度,以改善供熱效果;當(dāng)二次管網(wǎng)供回水溫差過小時(shí),需適當(dāng)降低循環(huán)泵轉(zhuǎn)速,減小二次管網(wǎng)的流量,實(shí)現(xiàn)小流量大溫差的運(yùn)行模式。這種循環(huán)泵的控制方式可以起到節(jié)約電能及熱能的效果。
1.3 二次管網(wǎng)定壓補(bǔ)水控制
二次管網(wǎng)的補(bǔ)水控制采用的是定壓控制。當(dāng)系統(tǒng)失水時(shí),二次管網(wǎng)壓力下降,系統(tǒng)會(huì)通過變頻器控制補(bǔ)水泵以一定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行補(bǔ)水,補(bǔ)水泵的轉(zhuǎn)速根據(jù)當(dāng)前壓力與目標(biāo)壓力的差值均勻調(diào)速,從而避免補(bǔ)水泵在啟動(dòng)和停止時(shí)對(duì)二次管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該東北小區(qū)換熱站以就地控制為核心,將現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力、熱量、流量、液位、閥門開度、泵的起停狀態(tài)等信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?,由其進(jìn)行采集和控制,再通過以太網(wǎng)通訊的方式,與上位機(jī)保持實(shí)時(shí)連接。
2.2 硬件構(gòu)成
針對(duì)東北某小區(qū)換熱站現(xiàn)場(chǎng)控制需求,臺(tái)達(dá)PLC及觸摸屏產(chǎn)品列表如表2。
表2 PLC及觸摸屏產(chǎn)品列表
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序號(hào) |
名稱 |
型號(hào) |
規(guī)格 |
數(shù)量 |
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1 |
觸摸屏 |
DOP-B07S515 |
7寸65536真彩,3串口 |
1 |
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2 |
CPU |
DVP12SA211R |
自帶8DI/4DO |
1 |
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3 |
以太網(wǎng) |
DVPEN01-SL |
TCP/IP以太網(wǎng)模塊 |
1 |
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4 |
開關(guān)量輸入 |
DVP08SM11N |
8DI開關(guān)量輸入 |
1 |
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5 |
開關(guān)量輸出 |
DVP08SN11R |
8DO開關(guān)量輸出(繼電器) |
1 |
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6 |
模擬量輸入 |
DVP04AD-S |
4路AI,分辨率14位 |
3 |
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7 |
鉑電阻輸入 |
DVP04PT-S |
4路PT100,分辨率14位(0.1℃) |
2 |
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8 |
模擬量輸出 |
DVP04DA-S |
4路AO,12位 |
1 |
2.3 PLC可編程控制器
系統(tǒng)方案中主機(jī)CPU采用臺(tái)達(dá)第二代PLC-DVP12SA2,該款PLC具有16k程序容量,自帶3個(gè)串行通訊口(1個(gè)RS232,2個(gè)RS485),最大擴(kuò)展數(shù)字量為480點(diǎn),右側(cè)可擴(kuò)展8個(gè)特殊模塊(包括AD、DA、PT、TC等),并且支持左側(cè)高速擴(kuò)展,可連接以太網(wǎng)模塊及現(xiàn)場(chǎng)總線模塊;同時(shí),SA2提供豐富的應(yīng)用指令(包括PID手自動(dòng)無擾切換、氣候補(bǔ)償曲線等)。
其中,12SA2是控制系統(tǒng)的核心,在換熱站中其完成的主要功能如下:
(1) 采集溫度、壓力、流量、液位、調(diào)節(jié)閥開度及變頻器反鐀等仿真信號(hào),并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),送至觸摸屏及上位端;
(2) 根據(jù)二次網(wǎng)供水溫度和室外溫度通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)一次網(wǎng)供水流量,保證采暖效果;
(3) 根據(jù)二次網(wǎng)回水壓力調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速,從而穩(wěn)定管網(wǎng)壓力;
(4) 根據(jù)二次網(wǎng)供回水壓差控制循環(huán)泵,維持壓差穩(wěn)定;
(5) 當(dāng)供水壓力超過規(guī)定值時(shí),打開泄壓電磁閥泄壓;
(6) 做相關(guān)報(bào)警功能,當(dāng)水箱水位高于或低于上下限時(shí),發(fā)出報(bào)警。










