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基于臺達(dá)PLC和HMI的換熱站系統(tǒng)設(shè)計(jì)
      導(dǎo)讀： 傳統(tǒng)換熱站多采用人工管理人力資源成本和事故監(jiān)控問題突出，還易造成熱力失衡，影響供熱效果，造成能源的浪費(fèi)。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，可對現(xiàn)場設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，不僅大大提高了工作效率，降低了故障發(fā)生率

1 引言

　　換熱站是北方民居冬季供熱系統(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)為臺達(dá)plc，以此結(jié)合觸摸屏進(jìn)行現(xiàn)場數(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)場情況及時(shí)調(diào)節(jié)換熱站參數(shù)，提高換熱站的自動化程度，降低運(yùn)行成本，增強(qiáng)可靠性。

2 換熱站工藝概貌

　　2.1換熱站監(jiān)控問題

　　傳統(tǒng)換熱站多采用人工管理人力資源成本和事故監(jiān)控問題突出，還易造成熱力失衡，影響供熱效果，造成能源的浪費(fèi)。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，可對現(xiàn)場設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，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。

　　2.2換熱站監(jiān)控工藝分析

　　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）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)對二次管網(wǎng)出水溫度的控制。

　　（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)通過測量供回水溫差來對循環(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。

　　（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)水泵在啟動和停止時(shí)對二次管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊。

3 硬件設(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)等信號傳輸?shù)娇刂破鳎善溥M(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。該系統(tǒng)控制方案同時(shí)可連接gprs無線模塊，還可通過串行通訊或現(xiàn)場總線方式連接分布式io，滿足客戶各種擴(kuò)容需求。

　　3.1現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)

　　換熱站儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)清單如表1所示?，F(xiàn)場使用abb公司的acs510系列變頻器兩臺，帶動循環(huán)水泵與補(bǔ)水泵變頻運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能調(diào)速。15kw變頻器帶動兩臺循環(huán)泵運(yùn)行（一用一備），3kw變頻器帶動一臺補(bǔ)水泵。



　　3.2硬件構(gòu)成

　　針對東北某小區(qū)換熱站現(xiàn)場控制需求，臺達(dá)plc及觸摸屏產(chǎn)品列表如表2所示。