潘虹

【摘 要】隨著各種科技、信息技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)換熱站的管理水平也有了較大的提升，這主要是由于遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用，該技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠增強(qiáng)換熱站的監(jiān)控能力，還可以有效提升整體控制水平，減少人為操作誤差和勞動(dòng)強(qiáng)度，在促進(jìn)集中供熱節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，也為用戶提供了舒適的環(huán)境溫度。文章主要分析了換熱站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的構(gòu)成及其應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】換熱站；遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用

引言：

遠(yuǎn)程控制技術(shù)是通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)施遠(yuǎn)距離控制的技術(shù)，這里的遠(yuǎn)程不是字面上的遠(yuǎn)距離，而是指通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)端控制。通常換熱站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)都是以PLC與組態(tài)軟件為基礎(chǔ)的，是綜合了暖通工程與計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通訊技術(shù)的換熱站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、監(jiān)控?fù)Q熱站運(yùn)行工況，由于具有較強(qiáng)的通訊能力，且軟件功能靈活，因此可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化管理。

一、遠(yuǎn)程控制技術(shù)在換熱站管理中應(yīng)用的必要性

為了滿足供熱用戶的要求，換熱站會(huì)采用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，以期達(dá)到供熱現(xiàn)代化管理的目的。應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)施集中控制和科學(xué)的量化管理，是供熱管網(wǎng)設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要條件，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)換熱站運(yùn)行的動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)視，并通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取，進(jìn)行集中調(diào)動(dòng)和控制。有了計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控可以及時(shí)準(zhǔn)確地判斷出是在供熱系統(tǒng)中哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，是設(shè)備故障、管網(wǎng)的損壞，還是用戶人為造成的管網(wǎng)漏氣而導(dǎo)致的，從而進(jìn)行處理。在集中供熱領(lǐng)域中不僅對(duì)熱力站流量、壓力、溫度等參數(shù)的檢測(cè)與控制有高精度的要求，而且根據(jù)城市發(fā)展的需要，熱力站在供熱負(fù)荷允許的情況下還會(huì)增加新的管道和供熱用戶。目前很多換熱站采用人工監(jiān)控，一方面浪費(fèi)了人力，另一方面在出現(xiàn)事故隱患時(shí)，若操作人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題就容易造成設(shè)備事故。而遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能很好地解決這些問題。

二、換熱站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

換熱站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)將換熱站的有人值守、手動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)闊o人職守全自動(dòng)運(yùn)行。控制器、傳感器、通訊模塊組成熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端站，遠(yuǎn)程終端站通過與其相連的儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成對(duì)換熱站及其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、控制功能，實(shí)現(xiàn)熱力站的全自動(dòng)控制，能夠安全啟停機(jī)組，達(dá)到無人值守。

換熱站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通常包括單獨(dú)控制和監(jiān)控中心集中控制兩種方案，在脫離監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)管理的情況下，各換熱站可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，現(xiàn)場(chǎng)控制器和監(jiān)控界面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供暖流程的監(jiān)控，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，并將采集量等重要信息保存下來；監(jiān)控中心與各換熱站控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)相互連接并實(shí)現(xiàn)通信，現(xiàn)場(chǎng)控制器定時(shí)向上位機(jī)發(fā)送運(yùn)行數(shù)據(jù)包，上位機(jī)可以向下位機(jī)發(fā)送控制命令，修改運(yùn)行參數(shù)并定時(shí)巡檢。即監(jiān)控中心上位機(jī)組態(tài)軟件可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控所有換熱站運(yùn)行工況，便于統(tǒng)一管理，保證整個(gè)系統(tǒng)能在最合理的狀況下運(yùn)行。圖1為換熱站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

各換熱站單獨(dú)控制：現(xiàn)場(chǎng)控制器通常為西門子公司的S7-300PLC，因?yàn)镾7-300系列的PLC抗干擾能力強(qiáng)，能夠長(zhǎng)時(shí)間在惡劣的環(huán)境下連續(xù)工作，且有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC通過I/O接口與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連來監(jiān)測(cè)被監(jiān)控量并向執(zhí)行器發(fā)送控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)換熱站運(yùn)行過程的控制，并定時(shí)向上位機(jī)發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)參數(shù)，接受上位機(jī)下發(fā)的控制命令，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)采用觸摸屏控制界面，接受現(xiàn)場(chǎng)操作人員修改運(yùn)行參數(shù)和工作方式設(shè)置，在監(jiān)控中心上位機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，能獨(dú)立完成整個(gè)供暖過程的監(jiān)控并保留監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能實(shí)現(xiàn)外來人員入侵報(bào)警，系統(tǒng)要穩(wěn)定且便于調(diào)試，在最大程度上保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

監(jiān)控中心控制：監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)適配器與各換熱站現(xiàn)場(chǎng)的控制器相連接，通信協(xié)議由用戶定義實(shí)現(xiàn)對(duì)各換熱站統(tǒng)一管理和調(diào)度；通常為了增加人機(jī)界面的靈活性，會(huì)通過組態(tài)軟件建立換熱站運(yùn)行工況監(jiān)控界面，構(gòu)建動(dòng)畫，以動(dòng)態(tài)畫面、數(shù)字量、開關(guān)狀態(tài)、曲線圖等形式顯示換熱站運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)并控制現(xiàn)場(chǎng)工況；建立實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢參數(shù)和歷史曲線記錄并定期備份數(shù)據(jù)打印報(bào)表，為系統(tǒng)分析能耗提供依據(jù)；還應(yīng)該包括報(bào)警模塊，檢測(cè)系統(tǒng)故障報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)熱網(wǎng)的監(jiān)測(cè)、管理，使熱網(wǎng)能夠低耗、安全運(yùn)行。

三、換熱站管理中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用實(shí)例

某集中供熱換熱站由汽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。該換熱站應(yīng)用了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。第一，系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行故障診斷，并在監(jiān)控畫面上顯示各種情況參數(shù)并控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。第二，系統(tǒng)可以根據(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溫度之間的對(duì)應(yīng)曲線?？刂破骺梢酝ㄟ^這條曲線根據(jù)室外溫度傳感器測(cè)量的室外溫度對(duì)一次供汽流量進(jìn)行控制，以達(dá)到對(duì)二次供水溫度的控制。此設(shè)計(jì)的特點(diǎn)在于能夠通過室外溫度對(duì)二次供水的溫度進(jìn)行控制，以達(dá)到節(jié)省能源，提高供熱質(zhì)量的目的。第三，在系統(tǒng)中增加晚間節(jié)能的設(shè)置，根據(jù)需要設(shè)置晚間供熱溫度。自控系統(tǒng)通過加入時(shí)間日程表的控制，實(shí)現(xiàn)一天當(dāng)中不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)不同的溫度。第四，PLC通過壓力傳感器和變頻器來實(shí)現(xiàn)對(duì)二次供水壓力的控制，當(dāng)一臺(tái)補(bǔ)水泵無法通過變頻補(bǔ)水達(dá)到所要求的壓力時(shí)，控制器可使另一臺(tái)備用泵以變頻的方式進(jìn)行補(bǔ)水。最終實(shí)現(xiàn)更加智能化的恒壓補(bǔ)水控制。第五，在換熱站的控制系統(tǒng)中還附加了安防系統(tǒng)的功能，在監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度的同時(shí)，還可檢測(cè)門窗、電源、電壓、電流、地面水份、設(shè)備溫度等安防信息，出現(xiàn)意外時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)遠(yuǎn)程報(bào)警，達(dá)到無人值守基站的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。第六，換熱站控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，確保了進(jìn)汽和供水的溫度、壓力準(zhǔn)確穩(wěn)定，使換熱溫度達(dá)到用戶的要求，并對(duì)其故障實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警和連鎖啟停切換控制。

該系統(tǒng)的具體調(diào)節(jié)控制單元包括：第一，換熱器二次供水溫度調(diào)節(jié)控制回路。主要功能：通過控制換熱器一次蒸汽管網(wǎng)入口蒸汽調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)換熱器二次熱水出口溫度的自動(dòng)控制。第二，換熱器冷凝水水位調(diào)節(jié)控制回路。主要功能：通過控制換熱器冷凝水排水調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)換熱器冷凝水水位的自動(dòng)控制。第三，補(bǔ)水流量調(diào)節(jié)控制回路。主要功能：通過控制補(bǔ)水流量調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)二次回水壓力的定壓自動(dòng)控制。第四，二次供水壓力調(diào)節(jié)控制回路。主要功能：通過控制循環(huán)水泵變頻器轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)二次供水壓力的定壓自動(dòng)控制。

四、結(jié)束語

總而言之，隨著我國(guó)供熱網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，如何科學(xué)有效地控制和管理熱網(wǎng)，有效提升換熱站的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已經(jīng)成為供熱企業(yè)最主要的研究?jī)?nèi)容，所以遠(yuǎn)程控制技術(shù)在換熱站管理中的應(yīng)用具有重要意義。

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