PLC在换热站供热控制新版系统中应用.doc

PLC在换热站供热控制系统中应用沈阳鹭岛电气工程有限责任企业 杨阳1沈阳安新自动化控制 徐建民2摘 要：本文给出了换热站控制系统工作原理并就PLC在换热站控制系统中应用进行了叙述。关键词：换热站控制系统 PLCAbstract：This paper presents the working principle of heat exchange station control system，And expounds the PLC application in the heat exchange station control system。Keywords：heat exchange station control system PLC1 引言换热站是指连接于一次网和二次网并装有和用户连接相关组件、仪表及控制系统设备。换热站通常由汽水或水水换热器组成换热系统，循环水泵组成循环系统，补水泵组成补水定压系统组成。在控制过程中，换热站关键利用温度传感器、压力传感器、流量计等传感器来采集换热站数据信号，并把这些信号传输给PLC，形成数据信息并上传，同时进行循环水泵、补水泵等PLC自动控制及远程控制，进而达成换热站无人值守目标。PLC是调整和保持热媒参数（温度，压力和流量），供热、用热达成安全运行，热量交换，热量分配及系统监控、调整枢纽。2换热站控制系统工作原理换热站控制系统即为热源提供蒸汽或热水在换热器中和循环水相混合，被加热循环水经供水管道输送到用户，再把用过热水经回水管道经过循环水泵回收到换热器中加热循环使用，利用供、回水温差产生热量给用户供暖。在换热站自控系统中，一次网流量控制回路关键经过调整一次回水调整阀来实现。二次网调整回路则是经过调整二次网循环泵及补水泵转速来实现。换热站全部控制指令关键由热网指挥调度中心依据全网平衡算法下发，而二次网循环泵及补水泵变频器转速则由站内PLC系统依据各换热站所带热网实际情况计算得出。换热站控制系统工作原理图2-1所表示。换热站控制系统由3部分组成：（1）测量仪表及变送器。用于对换热站运行参数进行测量，关键参数包含一二次供回水温度、室外温度、一二次侧供回水流量、一二次供回水压力等。（2）实施机构。对于换热站运行个调整机构进行电动调整，关键由变频器、循环水泵电机、补水泵电机等组成。（3）PLC和上位机。用于对换热站运行自动控制和运行参数进行监测控制、统计、统计、报警、报表打印等。图2-1换热站控制系统工作原理3 PLC在换热站控制系统中应用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）实质上是一个专用于工业控制计算机，它采取一个可编程存放器，用于内部存放程序，实施逻辑运算、次序控制、定时、计数和算术操作等面向用户指令，并经过数字或模拟量输入/输出控制多种类型机械或生产过程。换热站现场PLC控制站关键功效是对换热站、供热沿线各节点、热用户运行参数（一、二次网温度、压力、流量等）、多种设备运行状态进行实时监控和采集，并依据室外温度改变对换热站循环泵、补水泵和调整阀进行自动调整，来实现换热机组自动控制。另外， 换热站中上位机以标准工业控制计算机作为关键人机界面，为生产管理级，完成对下位机监控、生产操作管理等，关键面向操作人员；下位机由可编程控制器（PLC）组成，为基础测控级，完成生产现场数据采集及过程控制等，面向生产过程，换热站内PLC为下位机控制。下位机（PLC）采集现场数据经过网络反馈给上位机，上位机选择组态软件和数据库结合起来，对全部数据进行存放和分析，并能够配合优化软件进行优先控制，使计算机技术和自控技术更完美结合起来。3.1一次网回路控制换热站一次网回路控制，关键是指热负荷控制。经过控制调整一次网回路上电动调整阀，来调整换热站一次网热水流量，确保二次侧有一个恒定供水温度。控制中心（PLC控制器）依据现在室外温度情况，参考热源运行情况及换热站反馈二次网运行数据，计算出换热站一次网控制阀门开度指令或二次网目标控制温度。换热站自控系统依据控制中心下发指令，控制信号经过网络协议输入到PLC中，从而调整一次网流量调整阀阀门开度，从而实现二次供水温度恒定。3.2二次网循环泵控制变频器参数命令经过PLC向变频器发出,传统换热站系统循环泵通常采取工频泵，循环泵选定后，换热站二次网流量无法进行调整，从而造成换热站系统无法依据室外温度及实际供热需求来调整，造成热力及电力资源浪费，而且大功率工频泵在起停时也会对电网造成冲击。现在，换热站自控系统中循环泵普遍使用变频器控制，即对换热站二次侧采取分阶段改变流量调整方法。把室外温度分成二个阶段，当室外温度低于某个设定值时，循环水泵工频运行；当室外温度高于设定值时，循环水泵以0.75工频运行，此时系统循环水量也就对应减小。3.3二次网定压补水控制在热负荷较大系统中，我们采取补水泵变频控制，对补水系统进行正确微调。当系统失水时，二次网压力下降，指挥调度中心会给PLC发出一个补水命令，PLC调整变频器参数控制补水泵以一定转速进行补水，补水泵转速依据目前压力和目标压力差值均匀调整，从而避免补水泵在开启和停止时对二次网系统冲击。3.4现场人机界面在现场人机界面上，触摸屏和PLC是经过VPN相连接，能够经过RTU上触摸屏控制PLC来任意调整系统所需多种运行状态，比如：一、二次网供回水温度及温差，变频器最大最小运行频率等，并可随时查阅以往运行统计。依据用户要求可将目前参数以画面、曲线、报表形式在屏幕上显示。3.5上位机控制（1）工艺步骤图：在画面中经过编程实现模拟显示整个换热站现场进水供水全过程，而且在换热器本体上实时显示了各路水温度和压力，方便于操作员能立即正确掌握本体内换热情况，对现场设备故障进行实时诊疗。（2）手操器操作和对现场仪表监控：手操器有手动和自动两种工作方法，在设备安装调试阶段通常见手动操作方法，进入正常运作时常见自动方法，以实现对部分关键模拟量数据正确控制，自动调整程序由PID闭环控制回路完成。（3）报警统计：对于如流量、压力等部分关键模拟量输入参数进行实时报警，当处于监控下任何一个变量超出预先设定安全值时，报警灯就会立即闪烁，同时经过报警一览表对话框能够检验报警超出范围和错误出处，并对此采取对应方法。（4）历史趋势：在此画面中除了实时显示变量改变趋势，还能够检验过去过程数据统计，经过对过去历史趋势比较进而能够对变量未来发展趋势做深入估计。另外，还含有报警或变量统计档案库数据运行报表。（5）摄像监控：经过摄像及图像采集设备对图像处理，使操作人员经过视频窗口实时监控现场设备运行情况。在换热站中使用可编程控制器，充足发挥可编程控制器配置灵活、控制可靠、编程方便优点，使整个系统稳定性有了可靠保障。经过换热站自动控制系统投运，过去关键依靠人工调整控制手段得到了根本改善，热网运行得到合理控制，失调现象得到了有效地处理，消除了热网中各站冷热不均现象。按需供热、节能降耗，改变了不合理小温差大流量运行方法，既确保了远端用户供热需要又避免了近端用户过热现象直接提升了热网供热效果。4 结论可编程控制器PLC使整个系统稳定性有了可靠保障。伴随科技进步和自控技术迅猛发展,对自动化控制要求也不停提升,加之电子技术、计算机技术和通讯技术飞速发展为自控发展不停注入新活力,所以,新时期自控技术也正向着更成熟和完善方向发展。