李崇甡

摘 要：隨著人民生活水平和對(duì)生活質(zhì)量要求的提高，在供熱發(fā)展領(lǐng)域，集中供熱因其節(jié)能和環(huán)保日漸成為北方居民供熱發(fā)展的主要趨勢(shì)。本文是基于某小區(qū)回遷改造時(shí)對(duì)小區(qū)實(shí)施集中供暖，采用可編程邏輯控制器、變頻器、觸摸屏、調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)恒溫恒壓控制系統(tǒng)。其設(shè)計(jì)主要原理是基于PLC和HMI的控制方案以及具有PID調(diào)節(jié)功能的換熱站控制系統(tǒng)，有效控制調(diào)節(jié)閥開(kāi)度及實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的變頻控制從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。

關(guān)鍵詞：集中供熱；可編程邏輯控制；HMI變頻控制

一、換熱站系統(tǒng)組成

本項(xiàng)目換熱站配電及自控系統(tǒng)組成包括：PLC控制柜、動(dòng)力柜（變頻器）、視頻監(jiān)控設(shè)備、熱量表、數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)傳、網(wǎng)路通訊所需的軟硬件、測(cè)溫、測(cè)壓傳感設(shè)備、電調(diào)門、線纜、橋架等，其系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 換熱站系統(tǒng)組成

二、設(shè)計(jì)目標(biāo)

（1）實(shí)現(xiàn)熱源、換熱站的聯(lián)動(dòng)智能控制和熱量的供應(yīng)平衡及遠(yuǎn)程智能化控制。（2）實(shí)現(xiàn)分時(shí)段或根據(jù)室外溫度變化實(shí)時(shí)控制并對(duì)超壓、超溫及停電時(shí)進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)。（3）實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水系統(tǒng)自動(dòng)控制和具有補(bǔ)水箱液位過(guò)低時(shí)的報(bào)警及緊急補(bǔ)水功能。（4）能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、更新和存儲(chǔ)，并對(duì)故障能進(jìn)行自動(dòng)判斷和實(shí)時(shí)報(bào)警。

三、設(shè)計(jì)方案

（1）控制思路。控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)：人機(jī)界面-PLC-變頻器-儀表模式。人機(jī)界面采用觸摸屏與PLC直接相連，通過(guò)配置內(nèi)置數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)改變PID參數(shù)；監(jiān)測(cè)循環(huán)泵、調(diào)節(jié)閥、變頻器及補(bǔ)水泵等工作實(shí)況，顯示現(xiàn)場(chǎng)溫度、液位信號(hào)、壓力；內(nèi)設(shè)報(bào)警極限值可進(jìn)行聲、光報(bào)警，方便調(diào)節(jié)和控制整個(gè)過(guò)程。該設(shè)計(jì)中PLC是控制系統(tǒng)核心，通過(guò)設(shè)置PID參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)控制；根據(jù)PID運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行D/A變換輸出，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥、變頻器）。具有系統(tǒng)故障診斷，判斷異常溫度、壓力、電流等故障信號(hào)；實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵及補(bǔ)水泵工頻/變頻切換控制。變頻器實(shí)現(xiàn)多個(gè)泵的輪換及補(bǔ)水工作，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)循環(huán)泵與補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)節(jié)能調(diào)速。一次側(cè)調(diào)節(jié)閥具備斷電自動(dòng)關(guān)閥功能。

該設(shè)計(jì)中智能自控調(diào)節(jié)系統(tǒng)和供熱管理系統(tǒng)，需要采集和分析處理大量信息，其中通訊傳遞系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 通訊傳遞系統(tǒng)

（2）控制策略。換熱站控制系統(tǒng)主要包括4個(gè)控制回路：1）溫度控制回路；2）壓力控制回路；3）補(bǔ)水定壓控制回路；4）超溫保護(hù)回路。本系統(tǒng)初步確定的檢測(cè)參數(shù)46個(gè)，分別是一次供水壓力和回水壓力、高區(qū)供水壓力和回水壓力、低區(qū)供水壓力和回水壓力、一次供水溫度和回水溫度、高區(qū)供水溫度和回水溫度、低區(qū)供水溫度和回水溫度、室外溫度、一次回水熱量、高區(qū)供水熱量、低區(qū)供水熱量、高區(qū)電調(diào)閥開(kāi)度、低區(qū)電調(diào)閥開(kāi)度、電磁閥開(kāi)關(guān)、液位高度、6臺(tái)循環(huán)泵的電機(jī)電流、電機(jī)頻率、四臺(tái)補(bǔ)水泵的電機(jī)電流、電機(jī)頻率。各通道測(cè)點(diǎn)配置現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量元件及變送器，其輸入信號(hào)采用4-20mA 的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)。運(yùn)行中，現(xiàn)場(chǎng)采集的所有運(yùn)行參數(shù)將全部傳輸至數(shù)據(jù)中心，供管理人員進(jìn)行分析處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)供水壓力和回水壓力、供水溫度和回水溫度、室外溫度、電調(diào)閥開(kāi)度、電磁閥開(kāi)關(guān)、液位高度、循環(huán)泵的電機(jī)頻率、補(bǔ)水泵的電機(jī)頻率等進(jìn)行智能控制。

（3）控制邏輯?？刂葡到y(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

結(jié)論：該換熱站控制系統(tǒng)成功解決了以前供熱能源消耗

高、污染嚴(yán)重、效率低下和經(jīng)常出現(xiàn)“過(guò)熱”和“欠熱”等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和驗(yàn)證，運(yùn)行結(jié)果表明該系統(tǒng)穩(wěn)定性能良好，調(diào)節(jié)精度較高，且易于控制、節(jié)能效果好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏欽志 ，潘廣軍.GPRS技術(shù)用于集中供熱[J]，電氣時(shí)代，2004：23-67