热交换站监控系统的设计.pdf

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热交换站监控系统的设计
The design of the heat exchange station monitoring system
李晓红,陈志军
LI Xiao-hong, CHEN Zhi-jun
(新疆大学电气工程学院,乌鲁木齐830047)
摘要:详细介绍了热交换站计算机自动监控系统的设计,选择西门子200PLC为控制器,买现对热交
换温度和压力的自动控制,提出了本系统的温度压力控制方案,井就供水压力控制方面,
详细介绍了PLC结合变频器的节能控制实现过程。此外,基于MCGS组态软件设计上位临控
买现对现场数据的买时采集和远程控制。
关键词:热交换站;靥控系统;PLC;变频器;MCGS组态软件
中分类号:TP29
文献标识码:B
文章编号:1009-0134(2015)03(上)-0104-04
Doi:10.3969/j.ssn.1009-0134.2015.03(上).34
0引言
由循环泵加压向各个用户供热,对用户供热后的水经过
最近十几年来,随着我国城市化进程的加快,人回水管道再进入热交换站循环,如此周而复始的运行。
们对生活质量的要求越来越高,由此导致了住房建设量根据控制的具体要求,热交换站装置的相关设备有:温
大増,人们对供暖的需求提高,以上所带来的直接影响度压力传感器、电动调节阀、循环泵、补水泵、变频器
是建筑能耗的增加。因此,为了顺应社会节能减排的要和PLC等。
求,对采暖节能方面的研究越来越受到广泛的关注。近
热交换站工作原理如图1所示。
几年来我国的采暖事业得到了迅速的发展,特别针对采
暖系统安设自动控制装置及监控系统,并向高效率的集
中供热方向发展。热交换站作为热源和用户的中间环
节,它的运行效率直接决定了供暖质量和采暖节能效
电动调节国
果,然而一些手工操作或自动化水平低的热交换站,不仅
锅
导致了对用户供热的不平衡,无法有效地满足供热需求,
换热器
用
户
同时产生了很大的能耗、电耗。因此对热交换设置合
理有效的监控系统,提高其自动化水平是非常必要的。
1系统介绍
图1热交换站工作原理图
1.1热交换站工作原理
1.2监控系统的设计
热交换站是由热源所产生的热蒸汽或热水通过管网
系统采用典型的两级控制,即上位机+下位机的控
供给一个区域生活取暖的一种方式,是供热系统中连接制方式,由工控机、PLC、现场执行机构等组成。其中
热源和用户的中间环节,起着承上启下的作用”。整个上位机以MCs组态软件为平台,设计组态画面,完成
供热系统由两个循环系统构成:热源侧循环系统(一次对整个控制现场的监控管理和部分控制功能,修改部分
侧)以及用户侧循环系统(二次侧)。换热站连接于
参数,并且在必要时可发出启动、停止等命令。PLC主
次侧与二次侧之间,是热量交换、热量分配以及系统调要承担对现场设备的直接控制功能,并实时采集和处理
节、监控的中心枢组。
各种数据,将数据上传至上位机。
热交换站工作原理:热源热水经一次侧循环把
由压力、温度等传感器对现场信息进行采集,并
热量送入热交换站,并通过热交换站向二次管网中的将采集到的温度、压力值经变送器转化为4mA-20mA
循环水传递热量,被吸收热量后的一次侧热水经回水管或者0-V的标准信号,然后通过AD转换送入PLC,根
道流回热源,加热后继续下次循环;从用户回来的二次据PLC程序对数据进行变换、比较、控制算法运算等处
侧水进入热交换站,吸收一次侧热量进入供水管道,再理后,由输出电路输出标准电压或电流信号,控制驱动
收日期:2014-09-13
基金项目:新疆维吾尔自治区教育厅高校科研计划青年基金项目( XJEDU2012S06)
作者简介:李晓红(1990-),女,河南人,硕土研究生,研究方向为智能控制系统。
104第37卷第3期2015-03(上)
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器调节温度、压力以满足供暖需求。此过程为全自动调2.2二次供水压力控制系统
节,一旦启动完毕,即使PLC与上位机通讯发生故障,
热交换站管道内多为高温热水,保证其安全性是
系统仍能正常运行。上位机通过RS485总线与PLC进非常必要的,但在保证其安全性的同时,也要满足供暖
行通讯,对各个检测点温度、压力等参数进行实时采的需求,因此供水压力必须满足要求,若压力过低则无
集、记录和分析,并向现场控制器发出控制和参数设置法保证高层或远端用户的正常供暖,如果压力过大不仅
的指令。
会对管网造成冲击,更会造成输配能耗增大,甚至会对
此监控系统实现的功能有:实时数据采集和数据处用户安全产生威胁?。本着节约能源和提高控制效率的
理、对温度和压力的自动控制、利用上位机实现远程监目的,本系统对供水压力的控制引用了变频器的变频控
控等。
制,需根据实际系统规模决定变频器和循环泵的台数,
2控制系统构成
本文以“一拖二”系统为例,即一台变频器拖动两台循
系统中水的温度、管道压力及流量均是影响用户供
环泵,以热交换站二次侧供水压力作为控制参数,由
暖质量的因素,为满足对用户供暖的需求,系统主要的
PLC和变频器处理下达变频调速指令,实现管网的实际
控制量有热交换站二次侧的供水温度、供水压力和回水
供水压力跟随设定的供水压力,保持二次侧系统供水压
压力,实现对以上各参数的调节主要是依靠对一次侧电
力恒定,满足供暖负荷的要求
动调节阀以及对二次侧循环泵和补水泵的控制
恒压供水控制框图如图3所示。
外界千扰
2.1温度控制系统
供水压力
设定值
控制器
变频衛环泵换热站
供水压力
温度的控制可以通过对一次侧电动调节阀的控制实
现,调节电动调节阀的开度可以改变一次侧高温热水的
压力检
变送器
供水流量,改变一次侧向二次侧的热传递,从而改变
图3循环泵的恒压供水控制
次侧供水温度,达到调节用户室温的目的
温度的调节要动态跟随环境温度变化,才能实现在
在供暖系统中,循环泵的耗电量占运行成本的较高
满足用户需求的同时达到节约能源的目的。本系统采取
比例,对循环泵的电力节能可以取得较明显的效果,为
分阶段变流量的调节方式,将整个供热期按照室外温度
了达到节能的目的,对循环泵采用PLC控制的变频调速
的高低分几个阶段,根据外界温度的变化制定室外温度
越来越受到广泛的应用。变频器是调速的核心,它将
供水温度对应曲线,实时调整供水温度以满足不同外界温50Hz的交流电变为直流电,再通过逆变器将直流电转
度下的供热需求。然后根据节约能源、满足用户舒适度要变为另一种频率交流电,由PLC控制变频器的启停,将
求,制定一个完整的供暖策略,在一些特殊时间段,如电网工频交流电通过变频器变为电压和频率均可调的交流
在采暖初末期、办公场所下班后、节假日等时间,适当
电,然后供给电动机带动循环泵,实现对循环泵的无级调
调整温度曲线,这样可生成一条更经济、合理的运行曲
速,达到随负荷的大小而自动调整循环泵转速的目的。
线,管理人员可通过上位机软件对此曲线进行修改。
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