高陽

摘要：換熱站無人值守監(jiān)控系統(tǒng)有三層架構(gòu)，分別是：就地信號(hào)采集部分、就地控制部分、遠(yuǎn)程監(jiān)控部分。就地信號(hào)采集部分包括：溫度變送器、壓力變送器、流量計(jì)、液位計(jì);就地控制部分包括：PLC控制系統(tǒng)、觸摸屏、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器、補(bǔ)水電磁閥;遠(yuǎn)控部分包括：遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)。換熱站無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要有以上模塊的支持，本文將會(huì)重點(diǎn)談?wù)劚O(jiān)控系統(tǒng)的平臺(tái)搭建。

關(guān)鍵詞：換熱站無人值守;監(jiān)控

引言：

對(duì)于即將來臨的供暖季，無人值守?fù)Q熱站自動(dòng)化系統(tǒng)頗受行業(yè)用戶青睞。據(jù)相關(guān)工程技術(shù)人員介紹，真正做到無人值守智能化換熱站;實(shí)現(xiàn)換熱站的集中監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、控制和管理、協(xié)助調(diào)度等;

一、工作原理

采集就地一二次網(wǎng)供回水壓力、溫度、水箱液位、流量等數(shù)據(jù)傳輸至PLC控制柜，PLC控制柜根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的差異做出調(diào)節(jié)操作命令，由就地變頻器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電磁閥等執(zhí)行操作命令。PLC控制柜通過網(wǎng)絡(luò)傳輸將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并接受來自遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的操作指令。

二、控制策略：

1、恒定溫度控制：由操作人員手動(dòng)輸入二次網(wǎng)供水溫度設(shè)定值，此時(shí)PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的PID調(diào)節(jié)曲線來控制一次網(wǎng)回水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，使二次網(wǎng)供水溫度向設(shè)定值靠近，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)二次網(wǎng)供水溫度的穩(wěn)定控制。

2、二次網(wǎng)壓差控制：由操作人員手動(dòng)輸入二次網(wǎng)供回水壓差設(shè)定值，此時(shí)PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的PID調(diào)節(jié)曲線來控制循環(huán)泵頻率給定數(shù)值，使二次網(wǎng)供回水壓差向設(shè)定值靠近，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)二次網(wǎng)供回水壓差的穩(wěn)定控制。

3、回水壓力控制：由操作人員手動(dòng)輸入二次網(wǎng)回水壓力設(shè)定值，此時(shí)PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的PID調(diào)節(jié)曲線來控制補(bǔ)水泵頻率給定數(shù)值，使二次網(wǎng)回水壓力向設(shè)定值靠近，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)二次網(wǎng)供回水壓力的穩(wěn)定控制。

4、補(bǔ)水箱液位控制：由操作人員手動(dòng)輸入補(bǔ)水箱液位高、低液位限值，補(bǔ)水電磁閥根據(jù)高、低液位限值來控制補(bǔ)水電磁閥的開關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)補(bǔ)水箱液位的控制。

隨著節(jié)能和環(huán)保要求的提高，供熱已被大型的集中供熱所取代，供熱單位一般以高溫的熱水作為熱媒進(jìn)行輸送，在用熱區(qū)域以熱交換的形式向用熱單位提供熱能，為降低遠(yuǎn)離熱源的換熱站的運(yùn)行成本，一般會(huì)采用無人值守的方式來運(yùn)行。本系統(tǒng)是采用SIEMENS S7-1500模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、計(jì)量、遠(yuǎn)程管理等功能。

無人值守?fù)Q熱站系統(tǒng)是采用模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，實(shí)現(xiàn)智能管理、監(jiān)測(cè)、計(jì)量、遠(yuǎn)程操作等功能。包括：氣候補(bǔ)償器控制系統(tǒng)模塊、循環(huán)泵變頻控制系統(tǒng)模塊、自動(dòng)定壓補(bǔ)水系統(tǒng)模塊、水箱液位監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)模塊、排水溝水位監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)模塊、安全聯(lián)鎖功能系統(tǒng)模塊、能耗計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊、報(bào)警遠(yuǎn)傳通訊系統(tǒng)模塊、視頻監(jiān)控系統(tǒng)模塊、集中供熱系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理模塊組成，這些模塊可根據(jù)每個(gè)換熱站情況進(jìn)行選擇，并采用"基于物聯(lián)網(wǎng)通訊架構(gòu)和云數(shù)據(jù)服務(wù)模式"輕松實(shí)現(xiàn)無人值守?fù)Q熱站和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理目的。

三、模塊介紹

1、循環(huán)泵變頻控制系統(tǒng)模塊：根據(jù)熱計(jì)量改造后系統(tǒng)，可選擇恒壓，恒壓差，恒溫差等控制，監(jiān)視二次側(cè)回水，供水溫差，壓差，輸出循環(huán)泵頻率。

2、自動(dòng)定壓補(bǔ)水系統(tǒng)模塊：二次回水管道壓力，補(bǔ)水泵變頻器頻率和電流輸出變頻器的頻率。

3、水箱液位監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)模塊：根據(jù)軟化水箱的液位，進(jìn)行恒液位補(bǔ)水監(jiān)視水箱的液位，輸出泵的狀態(tài)或者閥的狀態(tài)。

4、排水溝水位監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)模塊：根據(jù)排水溝的上下液位，進(jìn)行啟停排污泵。

5、連鎖功能系統(tǒng)模塊："一鍵啟動(dòng)"操作人員無需過長(zhǎng)得工作經(jīng)驗(yàn)，即可操控此系統(tǒng)，系統(tǒng)操作流程為： 上電檢測(cè)-一切正常-系統(tǒng)啟動(dòng)-檢測(cè)水位-補(bǔ)水泵啟動(dòng)，檢測(cè)壓力-循環(huán)泵啟動(dòng)- 一網(wǎng)電動(dòng)閥達(dá)到初始開度- 氣候補(bǔ)償器或恒溫控制器正常調(diào)節(jié)-系統(tǒng)進(jìn)入正常狀態(tài)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的參數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行。"一鍵操作"屬于流程化控制的一種，包括"一鍵啟動(dòng)"，"一鍵關(guān)閉"，"一鍵檢測(cè)"等，程序化控制還包括故障激發(fā)后的多個(gè)處理動(dòng)作的聯(lián)動(dòng)。

6、計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊：對(duì)蒸汽（高溫水）熱量的計(jì)量監(jiān)測(cè)、電量的計(jì)量檢測(cè)、水量計(jì)量模塊。

7、視頻監(jiān)控系統(tǒng)模塊：通過視頻采集實(shí)行對(duì)換熱站實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

8、集中供熱系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理中：通過對(duì)該換熱站內(nèi)所有功能模塊進(jìn)行集中控制和管理，并采用"基于物聯(lián)網(wǎng)通訊架構(gòu)和云數(shù)據(jù)服務(wù)模式"輕松實(shí)現(xiàn)無人值守?fù)Q熱站和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)管理目的。

數(shù)據(jù)采集及顯示，能夠?qū)毫Γ▔翰睿?、溫度（℃）、流量（熱量）、液位、閥位、頻率（Hz）、電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并能顯示相應(yīng)的狀態(tài)及報(bào)警情況。能夠控制二次網(wǎng)回水壓力、調(diào)節(jié)二次網(wǎng)供回水溫差/壓差、遠(yuǎn)程或就地控制循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵啟停，調(diào)節(jié)閥開度，并能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單能耗統(tǒng)計(jì)分析，以及其他的操作調(diào)節(jié)、報(bào)警、通訊等。

四、熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)

熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)軟件能夠展現(xiàn)熱網(wǎng)運(yùn)行各個(gè)業(yè)務(wù)方向數(shù)據(jù)，包括綜合性的數(shù)據(jù)、預(yù)警報(bào)警的數(shù)據(jù)及重點(diǎn)明細(xì)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)分析等。

1.視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控功能方面集實(shí)時(shí)瀏覽、自動(dòng)報(bào)警、存儲(chǔ)、歷史瀏覽于一體，包括組合瀏覽（視頻的集中展示，采用分屏的方式，可以一次瀏覽多個(gè)攝像頭或者切換一個(gè)攝像頭的獨(dú)立瀏覽）、單獨(dú)瀏覽（以熱源、換熱站或重點(diǎn)區(qū)域?yàn)閱挝?，?dú)立查看該區(qū)域的視頻）。

2、實(shí)時(shí)調(diào)度

換熱站是供熱企業(yè)熱網(wǎng)的重要組成部分。通過先進(jìn)的熱網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)及控制理念的實(shí)施，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱網(wǎng)的集中調(diào)度和有效監(jiān)控。換熱站監(jiān)控系統(tǒng)可以在調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)的功能主要包括圖形化展現(xiàn)換熱站的運(yùn)行狀態(tài)、列表形式展現(xiàn)各站的采集數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)狀態(tài)。在管理方面，換熱站無人值守系統(tǒng)可以大量節(jié)省人力成本，擴(kuò)大管理者的管理范圍、提高決策的準(zhǔn)確性，從過去的出現(xiàn)問題做補(bǔ)救，轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)現(xiàn)問題做預(yù)防;為行業(yè)用戶提供優(yōu)質(zhì)完善的自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案。

3、提高操作技術(shù)

在現(xiàn)有熱源供熱能力的基礎(chǔ)上，通過氣候補(bǔ)償技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)及監(jiān)控技術(shù)等措施，提高供熱系統(tǒng)供熱效率，實(shí)現(xiàn)熱源控制一體化，管網(wǎng)監(jiān)控智能化和終端用戶信息化。系統(tǒng)將根據(jù)室外溫度，通過控制一次網(wǎng)流量控制熱量的傳輸和分配，實(shí)現(xiàn)按需供給，控制方式可以選擇手動(dòng)控制也可以選擇自動(dòng)控制。為實(shí)現(xiàn)真正意義上的換熱站無人值守，建立監(jiān)控系統(tǒng)，一方面，采集溫度、壓力、流量、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、水箱液位等參數(shù)狀態(tài);另一方面實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控站內(nèi)的實(shí)際情況;通過通訊傳輸，將采集的視頻信號(hào)和運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)藉仩t房中央控制室，在控制室內(nèi)記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)分析計(jì)算行程報(bào)表。同時(shí)在中控室能夠控制氣候補(bǔ)償設(shè)備，循環(huán)泵、補(bǔ)水泵的啟停和運(yùn)行參數(shù)，控制方式可以選擇手動(dòng)控制也可以選擇自動(dòng)控制。

4、運(yùn)用先進(jìn)的新技術(shù)

熱源部分調(diào)控的最基本的原則就是使熱量的產(chǎn)生與不斷變化的負(fù)荷達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，即產(chǎn)熱量與需熱量相匹配?；谖锫?lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息技術(shù)以及供熱運(yùn)行的大數(shù)據(jù)、綜合集成法、虛擬技術(shù)等工具和方法的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)全面透徹的信息化管理;智能融合熱源生產(chǎn)能力、管網(wǎng)輸配能力和氣象參數(shù)變化等，實(shí)現(xiàn)用戶熱負(fù)荷供需平衡在線模式分析和評(píng)估，對(duì)供熱系統(tǒng)按模擬評(píng)估結(jié)果對(duì)各級(jí)熱網(wǎng)統(tǒng)-智能調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)熱網(wǎng)改造提供依據(jù)，達(dá)到按需供熱、節(jié)能減排。

5、熱網(wǎng)方面

（1）首先應(yīng)該充分利用平衡調(diào)節(jié)技術(shù)，對(duì)于水速以及流量來進(jìn)行控制，此時(shí)溫控器應(yīng)該安裝在回水管道，充分避免在供熱時(shí)出現(xiàn)近熱源消耗等情況，真正可做到水力平衡，為每位用戶保證有合理的室內(nèi)溫度，同時(shí)也可以保證熱流量具有一定的穩(wěn)定性。

（2）避免供熱系統(tǒng)出現(xiàn)失水的情況，供熱系統(tǒng)本身屬于閉式循環(huán)的工作方式，如果此時(shí)大量的失水，那么會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)水不及時(shí)，而造成鍋爐空燒，此時(shí)會(huì)引發(fā)安全隱患。另外一點(diǎn)，如果此時(shí)一直在補(bǔ)水，溫度會(huì)出現(xiàn)降低的情況，這樣對(duì)于節(jié)能來講非常不利。想要避免供熱系統(tǒng)出現(xiàn)失水等情況，應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)管道進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)要避免管道內(nèi)出現(xiàn)腐蝕等情況。

結(jié)論：

數(shù)據(jù)監(jiān)控中心上位機(jī)通過GPRS-Internet網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控遠(yuǎn)程換熱站，解決了換熱站分散時(shí)監(jiān)控問題，實(shí)現(xiàn)了供熱時(shí)跟蹤診斷，使供熱系統(tǒng)安全、可靠、節(jié)能地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了換熱站的無人值守，節(jié)約了更多的人力和物力資源。

參考文獻(xiàn)

1. GPRS無線通信解決方案。深圳宏電技術(shù)有限公司，2004.

2.王立端，楊雷，戰(zhàn)興群，范保松?；贕PRS遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。工程應(yīng)用技術(shù)與實(shí)現(xiàn)，2007.8.