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        基于PLC的智能供暖控制系統(tǒng)的設(shè)計

        2019-04-30 11:11:14張艷玲
        智富時代 2019年3期

        張艷玲

        【摘 要】本文針對供暖資源的浪費情況研究,設(shè)計了基于PLC的智能供暖控制系統(tǒng),應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù),利用485通信技術(shù)和模擬量轉(zhuǎn)換技術(shù)讀取反饋的溫度參數(shù)、壓力參數(shù)、閥門開啟度參數(shù)等參數(shù),應(yīng)用PID調(diào)節(jié)技術(shù),通過改變熱水介質(zhì)的流量,改變該建筑物的熱量輸入。本文主要介紹供暖控制方案的設(shè)計及軟件編程思路,通過實踐證明,該系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定可靠、可操作性強、維護(hù)成本費用低廉等優(yōu)勢,可實現(xiàn)最大程度減少熱能浪費,實現(xiàn)精確按需供熱,達(dá)到能源節(jié)約的目的[1]。

        【關(guān)鍵詞】PLC;供暖控制;PID調(diào)節(jié)

        一、引言

        目前,能源節(jié)約和環(huán)保問題倍受人們關(guān)注。飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)對能源的要求相當(dāng)迫切,面臨能源問題也更為突出,控制供暖浪費,制定科學(xué)合理的供暖控制方案,在節(jié)能管控方面顯得越來越重要。

        供暖節(jié)能管控的要點:供暖控制要達(dá)到國家規(guī)定的供暖溫度要求,使其自動化,智能化,遠(yuǎn)程可操作化,可靠地保證安全、合理的供暖。供暖調(diào)節(jié)不僅要根據(jù)采集的室內(nèi)溫度,不同區(qū)域的合理時間段等,制定不同的供暖控制方案,還要根據(jù)具體不同區(qū)域、不同環(huán)境的需求,及時進(jìn)行方案的調(diào)整及優(yōu)化。

        市面上已經(jīng)有了部分對供暖控制模塊的產(chǎn)品問世,但由于工作環(huán)境的惡劣性造成產(chǎn)品運行不穩(wěn)定,無法長時間實現(xiàn)穩(wěn)定的監(jiān)測及控制,通過基于PLC的智能供暖控制系統(tǒng)的研究,利用PLC作為主控制器,控制電動執(zhí)行器,系統(tǒng)運行穩(wěn)定性增強,系統(tǒng)運行更穩(wěn)定,使用壽命更長。系統(tǒng)內(nèi)部自帶RTC萬年歷,提供工作時間及日期,根據(jù)不同工作策略,使系統(tǒng)工作在不同的控制模式下。通過系統(tǒng)集成,實現(xiàn)系統(tǒng)化、智能化控制,實現(xiàn)對供暖的精確控制,同時實現(xiàn)供暖節(jié)能的目的[2]。

        二、供暖控制面臨的主要問題

        1.目前校園供暖和市政供暖大部分采用集中控制的方式,即在換熱站進(jìn)行分區(qū)域集中控制,換熱站主要管路可進(jìn)行分時段、分壓力、分流量的控制,同時,換熱站一般有專門人員進(jìn)行換熱站的值守,可有針對性的進(jìn)行分區(qū)域控制,但不能根據(jù)進(jìn)行針對某棟建筑有針對性的調(diào)整,更無法及時反映某棟建筑實際供暖情況。

        2.針對校園的供暖需求來講,尤其是教室建筑,晚上放學(xué)后,根本不需要高溫供暖,可調(diào)整至低溫運行。但由于未進(jìn)行智能設(shè)備安裝,天天手工調(diào)節(jié)閥門又不現(xiàn)實,造成很大的能源浪費。

        3.建筑內(nèi)漏水無法進(jìn)行檢測,如若管道漏水,不及時發(fā)現(xiàn),會造成換熱站不停補水,同時還會造成整個區(qū)域的供暖無法達(dá)標(biāo),造成資源浪費。

        三、智能供暖控制系統(tǒng)設(shè)計

        1.溫度傳感器。室內(nèi)分散安裝壁掛式溫度傳感器,采用具有485通信功能的,每個傳感器可單獨設(shè)置地址,通過調(diào)試PLC的通信模塊,將室內(nèi)溫度參數(shù)采集到系統(tǒng)中,通過室內(nèi)溫度的采集,監(jiān)測供暖溫度是否達(dá)標(biāo)。

        2.遠(yuǎn)傳流量計。為了監(jiān)測建筑物內(nèi)管網(wǎng)是否漏水,在建筑物進(jìn)回水管路分別安裝遠(yuǎn)傳流量計,分別計量進(jìn)回水管路的瞬時流量和累計流量,通過調(diào)試PLC的通信模塊,將流量參數(shù)采集到系統(tǒng)中,通過對比進(jìn)回水管路流量的采集,進(jìn)行對比分析,監(jiān)測建筑物內(nèi)管道是否漏水。

        3.壓力傳感器。為了監(jiān)測建筑物內(nèi)供暖壓力是否達(dá)標(biāo),在建筑物進(jìn)水管路分別安裝壓力傳感器,計量建筑進(jìn)水管路的壓力,通過調(diào)試PLC的通信模塊,將壓力參數(shù)采集到系統(tǒng)中,通過將各個壓力參數(shù)與換熱站供暖壓力參數(shù)對比,進(jìn)行綜合分析,判斷建筑供暖壓力是否達(dá)標(biāo),管道壓力損耗是否在允許范圍之內(nèi)。

        4.電動調(diào)節(jié)閥。為了調(diào)節(jié)建筑物內(nèi)供暖溫度,通過安裝電動調(diào)節(jié)閥,調(diào)試PLC的模擬量數(shù)據(jù)處理模塊,調(diào)節(jié)電動閥門的開度,改變供暖流量,來調(diào)節(jié)供暖溫度。

        5.控制要求。根據(jù)對學(xué)校的供暖和市政辦公建筑的調(diào)查情況,供暖控制調(diào)節(jié)需求如下:

        (1)分時間段控制:校園建筑集群中,辦公樓、教學(xué)樓、實驗樓等建筑,晚上放學(xué)時間段至早上上課前一個小時左右,可進(jìn)行低溫度運行;白天上課時間段,進(jìn)行全溫供暖運行控制。學(xué)生宿舍樓正好相反,白天上課時間段進(jìn)行低溫運行,天黑后,進(jìn)行全溫運行,這樣即能保證正常供暖需求,也可達(dá)到供暖的節(jié)能目的。

        (2)PID溫控調(diào)節(jié):通過設(shè)定的溫度參數(shù)與采集的建筑物內(nèi)的參數(shù),結(jié)合時間段控制,PID調(diào)整電動閥門的開啟度,調(diào)整供暖管道的流量,來實現(xiàn)建筑物內(nèi)供暖溫度達(dá)標(biāo),滿足國家規(guī)定的要求。

        (3)參數(shù)監(jiān)測:通過采集供暖進(jìn)回水管道的進(jìn)回水流量,進(jìn)水管道的壓力,實時判斷建筑物內(nèi)管道是否有漏水現(xiàn)象的存在,避免換熱站不停補水,不僅造成水資源的浪費,供暖溫度還無法達(dá)標(biāo),熱量流失。

        (4)一鍵旁路功能:為避免意外狀況發(fā)生,控制器進(jìn)行程序控制時,可進(jìn)行一鍵設(shè)置,設(shè)置為旁路模式,全溫運行,保證正常供暖的運行,如若因電動閥門故障造成無法供暖情況下,直接啟用硬件的旁門管路,來保證正常供暖的運行。

        6.遠(yuǎn)程組態(tài)監(jiān)控。PLC控制器主機(jī)可適配以太網(wǎng)接口,各個PLC智能供暖控制點可通過光纖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng),上位控制系統(tǒng)中,采用B/S架構(gòu)的上位機(jī)軟件,通過開發(fā)控制系統(tǒng)程序,編輯實時畫面。通過網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng),將用于現(xiàn)場控制的PLC控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)連接起來。其次,從變量定義和I/O設(shè)備的管理入手,利用多樣化的繪圖工具、強大的腳本語言處理能力和豐富的命令語言函數(shù)開發(fā)主監(jiān)控界面,子監(jiān)控界面。通過美觀性極高、靈活性、可操作性的人機(jī)交互界面,讓操作人員選擇自動或者手動運行。對于手動狀態(tài)也減少了PLC的輸入點,從而降低成本,又增加了可操作性[3]。

        四、結(jié)束語

        基于PLC的智能供暖控制系統(tǒng)可根據(jù)建筑物用熱時間和用熱區(qū)域的差異,進(jìn)行分時段、分區(qū)域控制,如工作時間工作區(qū)域正常供熱,非工作時間非工作區(qū)域只進(jìn)行執(zhí)守供熱,防止管道凍裂。該系統(tǒng)自動化程度高,可廣泛應(yīng)用于分時段供暖建筑區(qū)域??刂破鞲鶕?jù)預(yù)設(shè)控制參數(shù),調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的閥門開度,改變熱水介質(zhì)的流量,改變該建筑物的熱量輸入;同時管網(wǎng)的溫度、流量、壓力、閥門開啟度等參數(shù)也反饋至控制器,根據(jù)室內(nèi)溫度的反饋情況實現(xiàn)精度調(diào)節(jié),最大程度減少熱能浪費,同時提高供熱質(zhì)量,最終實現(xiàn)精確按需供熱[4]。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1] 熊濤, 丁辛芳,一種新穎的供暖控制技術(shù)[J]. 傳感器技術(shù), 2015, 18 (5): 50-53.

        [2] 鄭雪晶.二級網(wǎng)燃?xì)庹{(diào)峰集中供熱系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].天津:天津大學(xué)學(xué)報,2007.

        [3] 龔?fù)?,張樹?實例解讀西門子PLC[M].北京:中國電力出版社,2013.

        [4] 盧秋實.集中供熱控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[M].沈陽:沈陽建筑大學(xué),2011.

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