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              2020年9月 甘肅20套無人值守換熱站PLC改造

              全自動無人值守供暖系統

              · 概述   

              智能換熱機組控制系統通過監測室外溫度、一次側、二次側管網的壓力、溫度控制一次側調節閥開度,二次側循環泵、補水泵轉速和運行泵數量等,達到集中供熱良好品質的社會效果與熱力站低成本運行、經濟運行的目的,并結合中國換熱實際工況,進行二次開發,為不同需求的用戶提供最佳方案。

              智能換熱器機組功能:智能化控制,控制功能齊全,控制精度高,運行穩定可靠。機組根據環境溫度、一次及二次管網溫度、壓力等參數來調節熱源及熱水供給量,在系統運行中對熱能、電能有明顯的節約效果。系統組件可靠性高,系統壓力、溫度或流量自動控制,智能化、自動化程度高、易于操作?蛇h程監視與控制即所謂的SCADA系統。也可進行手動與自動的相互切換。無人值守型機組還可實現現場無需值班人員,由遠程直接監控。機組布局合理,結構緊湊,占地面積小,節省基建投資,安裝、維護方便,適用于各種供熱場合和供熱要求。

               

              · 本地自動控制方案

                  根據室外溫度變化和設定的經驗調節曲線,進行溫度補償,自動控制一次側電動調節閥,控制二次側供水溫度,對應熱負荷變化,實現節能舒適運行。

              · 現場全自動無人值守控制方案

                  通過一次網電動調節閥控制二次網供水溫度,并可進行室外溫度補償功能,根據二次網供回水壓差或溫差作為反饋信號,循環泵采用變頻控制,二次網實現變流量控制,因此換熱機組可在大溫差,小流量節能狀態下運行。根據二次網回水壓力作為反饋的信號,補水泵采用變頻補水;補水箱液位傳感器可自動控制水箱液位,而且具有低液位保護功能;二次回水管路可加裝泄壓電磁閥,如二次回水壓力超過設定值,電磁閥自動開啟進行泄壓至安全值后自動關閉;機組開機后可按預先設定好程序自動運行,管理人員只需定時對機組進行巡查。

              · 遠程監控自動無人職守控制方案(SCADA)

              選擇這種控制方式的換熱機組除了具備以上控制功能外,還具有遠程通訊功能,可選擇不同的通訊方式:有線(ADSL、寬帶通訊等)或無線(GPRS),并支持廣泛的通訊協議(Modbus,TCP/IP協議等)。通過上述通訊模式,可以把換熱機組一次側和二次側溫度、壓力、流量,室外溫度和室內溫度,循環泵和補水泵的運行狀態和運行頻率,電動調節閥開度等機組參數實時的上傳到中央管理站,或與樓宇自控系統(BAS)進行連接,對換熱機組的運行狀況進行在線監測,并具有供水溫度超高報警,回水壓力過低報警,水箱液位過低報警,供水壓力超壓報警,超壓自動泄壓,斷電自動保護和聯動等功能。通過監控中心上位機與現場控制器的雙向通訊,管理人員可對機組控制參數進行優化設定,保證換熱機組始終處于最佳狀態,一切盡可掌握。

              說明:

              鯤航科技從事供熱事業以來做出了一些經驗總結,現在說明如下:

              對于無人值守換熱站用中小型PLC已經足夠,可以完成調節閥PID閉環控制,循環泵PID自動控制,補水泵PID自動控制,現場溫度,壓力采集等等。也可以用RS485總線控制設備運行。每一個換熱站需要一個PLC控制,如果需要遠程監控,及SCADA系統的話,可以走工業以太網TCP/IP協議,RS485總線Modbus協議,或者GPRS直接無線傳輸到監控室,實現對每一個換熱站數據采集與控制。

               

              具體技術經驗總結:

              1. 一次網調節閥的控制

              一次管網來的熱源經過電動調節閥,在經過換熱器可以實現熱水循環,對于調節閥的控制是本系統非常重要的一點,因為它直接關系到用戶的采暖問題。調節閥開度變小,二次管網的熱量就減小,相反,調節閥開度變大,二次管網的熱量就會增加。

              所以,通過改變調節閥的大小可以改變用戶的供暖質量。即改變一次網的“量”調節實現二次網的“質”調節。

              我在實際項目設計中對于調節閥PID控制只做了PI調節,這樣也很好的實現了調節閥的閉環控制系統。即用戶溫度低的時候,調節閥開度自動的增加,溫度較高的時候,調節閥開度自動的減小,體現了節能,環保的作用。在現場調試中遇到了一個現象,先簡要說明如下,希望可以吸收經驗,避免發生類似的情況。

              之前在二次管網溫度沒有達到設定值得時候,調節閥應該繼續增加,但是,奇怪的是調節閥不但沒有開大,反而不動或者關閉。程序沒有問題,后來發現,原帶調節閥的工作壓力太小,當調節閥開大的時候,壓力增加,所以調節閥承受不了那么大的壓力,才出現這種現象。

              2. 傳感器總結

              換熱站上面一般有5個溫度,4個壓力需要顯示。需要做控制的有一次供回水溫度,二次供水溫度,二次供水壓力,二次回水壓力。如果需要溫度補償,可以用室外溫度做個線性函數,通過PLC編程,或者上位機組態軟件編程,實現分段函數溫度控制功能。傳感器從管道到PLC配電柜的引線,最好用屏蔽線做信號線,而且引線的時候不要和動力線在一個線槽里面,不然會影響數據傳輸,信號不穩定,干擾控制系統,帶來不必要的麻煩。

              3. 循環泵的控制

              循環泵在本系統中的作用非常重要,它提供整個系統的水循環,實現二次供水壓力的平衡,和補水泵配合使用達到用戶采熱的可靠性與穩定性。

              循環泵的控制,出于對節能,自動功能的考慮,采用變頻器做循環泵的控制。而對水泵的頻率控制,啟?刂凭托枰PLC做相應的數字量控制,和模擬量控制。如果為了減少成本,可以用RS485總線控制,這樣既可以實現相應的功能,也可以節省硬件成本,比如CPU模擬量模塊,等等。但是,硬件相對簡單,軟件就相應的復雜一些。

              現場做項目的時候遇到過這樣一個情況:在用485總線走Modbus協議采集變頻器頻率,電流,電量的時候,數值驚人的擴到到幾倍甚至是10倍。后來找原因是因為變頻器功率很大,132KW,再就是接地不好,良好的接地是信號傳輸,或者總線控制的根本,所以信號線必須要有屏蔽層。

              4. 補水泵的控制

              補水泵是二次回水壓力的保證,也間接是二次供水壓力的保證。補水泵揚程比循環泵大,流量較循環泵小?梢哉f補水泵在整個系統中很“偷懶”,因為補水泵在保證二次回水壓力達到以后,可以“睡眠”。即停止轉動,這樣可以節能環保,避免不必要的電量損耗。

              5. 報警控制

              報警在整個系統的作用也非常大,二次供水溫度高限報警來控制調節閥,二次供水壓力高限報警控制循環泵,補水泵。二次回水低限報警控制循環泵,等等,當然在做到系統穩定以后,只要程序較完美,這些報警1年中估計也不會發生,除非程序問題和設備損壞。

              6. 遠程監控(SCADA)系統

              如果換熱站較多,十幾個,或者幾十個。這樣可以采用上位機來做監控系統,對下面的所有分站做數據采集與監視控制。RS485網絡常用,工業以太網也可以考慮,個人認為無線GPRS是最好的選擇。只要有手機信號的地方,所有的數據采集與控制都不是問題。這樣可以節省大量的人工布線工作量,成本也不高。所以說,無線傳輸是現在也是將來工業控制的發展趨勢。

               

              現在大部分的GPRS模塊都支持組態軟件,有相應的驅動即可。如果有必要,報警的狀況可以用短信的方式通知換熱站負責人,這樣可以隨時,隨地觀察現場情況。如果手機是智能手機,如Windows Mobile操作系統,這樣可以開發一套軟件安裝在手機里面,像手機QQ似的軟件,直接通過手機,觀察現場的溫度,壓力等運行狀況。

              7. 系統整體總結

              整個電氣系統設計,軟件設計和硬件設計都要完美的結合。硬件設計中,要注意同一臺的水泵工頻和變頻不能同時運行,動力線和信號線要分線槽布線。變頻器和PLC最好不在一個配電柜里面,要分開安裝在兩個配電柜里。主線路接線要接牢靠,不然在運行中會因為接線虛產生導線發熱,發燙等現象。對于PLC的選擇最好要選擇大品牌,比如西門子S7200和施耐德M218都是不錯的選擇,性能穩定,功能強大,變頻器ABB,丹佛斯,施耐德均可勝任。

              無人值守換熱系統,是未來供熱行業發展的趨勢,節省人力,電力,方便,快捷,實現全自動控制。

              無人值守換熱站讓每個居民這個冬天不怕冷!

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