系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2系統(tǒng)配置說明

根據(jù)控制系統(tǒng)的點(diǎn)數(shù)以及控制方式，系統(tǒng)配置一臺(tái)或多臺(tái)上位機(jī)操作站（根據(jù)客戶要求），配置八臺(tái)換熱站plc控制系統(tǒng)。各個(gè)換熱站系統(tǒng)與上位機(jī)通過光纜或其他有線方式進(jìn)行通訊。上位機(jī)可以對(duì)換熱站plc系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制，換熱站plc系統(tǒng)又可獨(dú)立于上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)無人值守運(yùn)行。

2.2.1上位機(jī)系統(tǒng)

上位機(jī)服務(wù)器采用dell公司的pc機(jī)，上位機(jī)數(shù)量可根據(jù)客戶的需求添加。上位機(jī)軟件采用組態(tài)王或uwintech等通用型軟件，上位機(jī)以光纜或其它有線介質(zhì)為載體通過ppi、modbus等協(xié)議與換熱站plc系統(tǒng)進(jìn)行通訊，上位機(jī)系統(tǒng)同時(shí)提供通用型opc服務(wù)器，可以融入現(xiàn)有鍋爐dcs系統(tǒng)。

在上位機(jī)安裝了監(jiān)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用于監(jiān)控和調(diào)整各個(gè)換熱站運(yùn)行，包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

l     工藝流程總圖顯示

在畫面中通過編程實(shí)現(xiàn)模擬顯示整個(gè)換熱站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)汽供水的全過程，并且在換熱器本體上實(shí)時(shí)顯示各工藝段的運(yùn)行情況，包括該工藝流程圖、所有的設(shè)備狀態(tài)、所有的工藝參數(shù)以及各控制回路的詳細(xì)參數(shù)等。以便于操作者能及時(shí)準(zhǔn)確的掌握換熱站的具體運(yùn)行情況，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。

l    調(diào)節(jié)回路顯示

包括所有調(diào)節(jié)回路，可修改設(shè)定值、控制方式、調(diào)節(jié)參數(shù)等。

l     設(shè)定值顯示、報(bào)警記錄

包括所有調(diào)節(jié)回路及順控回路等的設(shè)定值、控制方式、調(diào)節(jié)參數(shù)及報(bào)警值等。

對(duì)于如進(jìn)汽流量、供水壓力、回水壓力、供水溫度、循環(huán)泵三相電流、電壓等一些重要的模擬量輸入?yún)?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，當(dāng)處于監(jiān)控下的任何一個(gè)變量超出預(yù)先設(shè)定的安全值時(shí)，立即進(jìn)行聲光報(bào)警，通過報(bào)警一覽表對(duì)話框可以檢查報(bào)警超出的范圍以及錯(cuò)誤來源，并對(duì)此采取相應(yīng)的措施。

l     標(biāo)準(zhǔn)功能畫面顯示

       包括實(shí)時(shí)報(bào)警顯示、歷史報(bào)警顯示、趨勢(shì)曲線顯示、操作記錄顯示等。

l     報(bào)表顯示和打印

用戶可以隨心所欲地編制各種各樣的報(bào)表。

l     歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與檢索

對(duì)重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線存儲(chǔ)。可以通過歷史報(bào)表或者歷史趨勢(shì)曲線的方式來檢索歷史數(shù)據(jù)。

l     歷史趨勢(shì)

在此畫面中除了實(shí)時(shí)顯示變量的變化趨勢(shì)，操作員還可以檢查過去的過程數(shù)據(jù)記錄，通過對(duì)過去歷史趨勢(shì)的比較進(jìn)而可以對(duì)變量未來的發(fā)展趨勢(shì)做進(jìn)一步的預(yù)測(cè)。

l     遠(yuǎn)程組態(tài)

  在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上可以對(duì)換熱站的運(yùn)行方式進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)，必要時(shí)直接遠(yuǎn)程操作換熱站的設(shè)備，如停泵、調(diào)整調(diào)節(jié)閥開度等工作。此項(xiàng)功能需要較高的工程師權(quán)限，一般工作人員不能使用。

l     系統(tǒng)的安全管理

系統(tǒng)設(shè)置為多用戶方式，各類用戶均有自己的用戶名和密碼，對(duì)應(yīng)不同的安全級(jí)別，決定了操作員可觀察的范圍、可使用的功能、可修改的參數(shù)等。

2.2.2換熱站plc系統(tǒng)

換熱站plc系統(tǒng)控制器采用西門子s7-200系類plc，人機(jī)界面采用西門子smart 700ie系類，該自控系統(tǒng)，根據(jù)室外溫度的變化調(diào)節(jié)二次側(cè)供水溫度，保證終端熱用戶的室內(nèi)變化不超出某一范圍（18±2℃，Zui低不低于16℃），這樣既保證終端熱用戶有一個(gè)舒適的生活、工作環(huán)境，也可以Zui大限度地節(jié)約能源。換熱站由水-水換熱器組成的換熱系統(tǒng)、循環(huán)水泵組成的循環(huán)水系統(tǒng)、補(bǔ)水泵組成的補(bǔ)水系統(tǒng)來構(gòu)成。在控制過程中，需要采集大量的物理量，如壓力、溫度、流量等模擬量參數(shù)，通過plc控制器對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理。換熱站plc控制系統(tǒng)對(duì)一次網(wǎng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、二次網(wǎng)的循環(huán)系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)等控制對(duì)象實(shí)施自動(dòng)控制，即實(shí)現(xiàn)換熱站系統(tǒng)的全自動(dòng)控制。無人值守?fù)Q熱站的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制、實(shí)時(shí)通訊、故障報(bào)警等功能?？瑟?dú)立完成本地控制，也可受控于監(jiān)控中心。

1換熱站數(shù)據(jù)采集

將站內(nèi)的溫度、壓力、流量、水箱水位、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥狀態(tài)、補(bǔ)水泵的啟停狀態(tài)、循環(huán)泵電流、電壓、報(bào)警等參數(shù)采集、顯示并上傳上位機(jī)系統(tǒng)。

換熱站監(jiān)控參數(shù)包括：

l    室外溫度

l    一次網(wǎng)的供/回水壓力、溫度

l   一次網(wǎng)的流量、熱量、累積流量、累積熱量

l    二次網(wǎng)供/回水溫度、壓力

l    水箱液位

l    兩臺(tái)循環(huán)泵電流、頻率；

l    兩臺(tái)補(bǔ)水泵電流、頻率；

l    循環(huán)水泵和補(bǔ)水泵的啟停及運(yùn)行狀態(tài)等

l    一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥門開度；

l    自來水泵或補(bǔ)水電磁閥狀態(tài)；

l    運(yùn)行參數(shù)的越限報(bào)警；

a二次側(cè)供水壓力過高

b二次側(cè)供水溫度過高

c二次側(cè)回水壓力過低

d二次側(cè)回水溫度過低

e水箱水位超高、超低

f循環(huán)泵、補(bǔ)水泵故障報(bào)警

2為換熱站系統(tǒng)控制

換熱站的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用pid調(diào)節(jié)控制，通過設(shè)定運(yùn)行參數(shù)，控制一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)過程，保證用戶室內(nèi)溫度達(dá)到規(guī)定；完成循環(huán)水泵進(jìn)行自動(dòng)控制，補(bǔ)水泵進(jìn)行自動(dòng)控制；水箱水位自動(dòng)控制。對(duì)其故障實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警和連鎖啟停切換控制。

具體調(diào)節(jié)控制單元如下：

l   換熱器二次供水溫度調(diào)節(jié)控制回路

根據(jù)本地的氣候條件以及供熱對(duì)象的特性，給出一條室外溫度與二次供水、回平均溫度之間的對(duì)應(yīng)曲線?？刂破魍ㄟ^這條曲線根據(jù)室外溫度傳感器測(cè)量的室外溫度，通過控制換熱器一次高溫水管網(wǎng)出口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)換熱器二次側(cè)熱水出口溫度的自動(dòng)控制。滿足用戶室溫要求。

l   循環(huán)泵控制

采用變頻控制方案。變頻循環(huán)泵控制二次網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)：

(1)           在自動(dòng)狀態(tài)下，根據(jù)實(shí)際供熱情況是實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)。

(2)           變頻循環(huán)泵變頻調(diào)速使二次側(cè)進(jìn)出口壓差處于恒定；

(3)           控制回路在手動(dòng)狀態(tài)下，操作員可以通過人機(jī)界面或控制柜上的按鈕進(jìn)行啟/停、加/減速控制。

l   補(bǔ)水調(diào)節(jié)控制回路

通過二次管網(wǎng)回水壓力控制變頻補(bǔ)水泵的開啟、調(diào)節(jié)和停止。實(shí)現(xiàn)二次回水壓力的定壓自動(dòng)控制。

(1)           控制系統(tǒng)在自動(dòng)狀態(tài)下，變頻補(bǔ)水泵要使二次側(cè)回水壓力處于恒定；

(2)           當(dāng)二次側(cè)回水壓力低于回水壓力下限值時(shí)，補(bǔ)水泵自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)二次側(cè)回水壓力高于回水壓力上限值時(shí)，補(bǔ)水泵停止（補(bǔ)水箱水位條件要滿足）；

(3)           控制回路在手動(dòng)狀態(tài)下，操作員可以通過人機(jī)界面或控制柜上的按鈕進(jìn)行啟/停、加/減速控制。

l   補(bǔ)水水箱控制

補(bǔ)水水箱底部側(cè)面安裝一臺(tái)液位變送器，用于測(cè)量水箱水位。水箱進(jìn)水管道上安裝一臺(tái)電磁閥，用于水箱補(bǔ)水。當(dāng)水箱水位低于設(shè)定值時(shí)開啟電磁閥，當(dāng)水箱水位高于設(shè)定值時(shí)關(guān)閉電磁閥。

當(dāng)水箱水位超高或超低時(shí)向中心站報(bào)警。

l   自來水停水控制（建議增加）

當(dāng)自來水停水時(shí)，系統(tǒng)停運(yùn)。其控制方式為首先回水壓力低時(shí)，起動(dòng)補(bǔ)水泵，當(dāng)水箱水位超低時(shí)，同時(shí)自來水無壓力，即判斷為自來水停水。此時(shí)，停補(bǔ)水泵。當(dāng)回水壓力過低時(shí)，停一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、隨后停循環(huán)泵。

l   系統(tǒng)停電控制（建議增加）

plc控制系統(tǒng)柜內(nèi)安裝一臺(tái)ups備用電源。當(dāng)plc檢測(cè)到系統(tǒng)突然停電時(shí)，關(guān)閉一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、補(bǔ)水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

l   循環(huán)泵異常控制

循環(huán)泵異常停運(yùn)時(shí)，plc控制系統(tǒng)關(guān)閉一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。同時(shí)，維持補(bǔ)水系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。

l   一次網(wǎng)停水控制

當(dāng)中心接到熱力公司停止供水命令后，對(duì)于短時(shí)停水由中心站控制關(guān)閉一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間停水時(shí)，除關(guān)閉一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥外，同時(shí)關(guān)閉循環(huán)泵，但不停補(bǔ)水系統(tǒng)，維持管網(wǎng)壓力。

l   控制切換

無人值守?fù)Q熱站設(shè)計(jì)運(yùn)行方式是全自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)控制系統(tǒng)或設(shè)備或需要時(shí)，其控制方式可切換為手動(dòng)運(yùn)行方式。

（1）              手動(dòng)調(diào)節(jié)一次管網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和補(bǔ)水箱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；

（2）              手動(dòng)控制循環(huán)泵和補(bǔ)水泵啟、停，增、減泵的頻率；

2.3 plc系統(tǒng)流程圖