項(xiàng)目背景

在中國(guó)北方冬季需要集中供暖的地區(qū)，城市集中供熱系統(tǒng)的能力往往是衡量一個(gè)城市現(xiàn)代化發(fā)展水平的重要標(biāo)志。一套先進(jìn)的城市集中供熱系統(tǒng)，不僅可以顯著提升能源利用率，還有益于環(huán)境發(fā)展。在東北一城市居民區(qū)的城市集中供熱系統(tǒng)中，采用了臺(tái)達(dá)工業(yè)自動(dòng)化解決方案，大幅提升供熱系統(tǒng)的效率。

項(xiàng)目方案

換熱站和熱水管網(wǎng)是城市集中供熱系統(tǒng)的核心組成部分，其主要功能也是連接熱源和熱用戶，在整個(gè)供熱系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。熱水管網(wǎng)又分一次網(wǎng)與二次網(wǎng)，一次網(wǎng)是指連接于熱源與換熱站之間的管網(wǎng)，二次網(wǎng)是指連接于換熱站與熱用戶之間的管網(wǎng)。換熱站是指連接于一次網(wǎng)與二次網(wǎng)并裝有與用戶連接的相關(guān)設(shè)備、儀表和控制設(shè)備的機(jī)房。它用于調(diào)整和保持熱媒參數(shù)（壓力、溫度和流量等），使供熱和用熱達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是熱量交換、熱量分配以及系統(tǒng)監(jiān)控、調(diào)節(jié)的樞紐。

對(duì)換熱站進(jìn)行自動(dòng)化控制，可以使整個(gè)熱網(wǎng)安全、節(jié)能、高效、平穩(wěn)地運(yùn)行。某城市居民區(qū)采用臺(tái)達(dá)可編程控制器（PLC）和人機(jī)界面（HMI）等工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品組成的解決方案，對(duì)換熱站進(jìn)行就地控制，將現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力、熱量、流量、液位、閥門開(kāi)度、泵的起停狀態(tài)等信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?，由控制器進(jìn)行采集和控制，再通過(guò)以太網(wǎng)通訊的方式，與上位機(jī)保持實(shí)時(shí)連接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱水管網(wǎng)的監(jiān)控與調(diào)節(jié)，節(jié)能效果明顯。

換熱站自控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)二次熱網(wǎng)的控制，通過(guò)溫度控制、二次管網(wǎng)循環(huán)泵控制、二次管網(wǎng)補(bǔ)水泵控制等保證熱網(wǎng)的水力平衡、熱力平衡。

在該項(xiàng)目中，系統(tǒng)方案中主機(jī)CPU采用臺(tái)達(dá)可編程控制器（PLC）DVP12SA211R，具有16K程序容量，自帶3個(gè)串行通訊口（1個(gè)RS232、2個(gè)RS485），最大擴(kuò)展數(shù)字量為480點(diǎn)，右側(cè)可擴(kuò)展8個(gè)特殊模塊（包括AD、DA、PT、TC等），并且支持左側(cè)高速擴(kuò)展，可連接以太網(wǎng)模塊及現(xiàn)場(chǎng)總線模塊，同時(shí)該款PLC提供豐富的應(yīng)用指用，可滿足熱網(wǎng)行業(yè)的各種控制需求。

在該換熱站中，DVP12SA211R可以實(shí)現(xiàn)的功能包括：

1. 實(shí)現(xiàn)參數(shù)測(cè)量運(yùn)算功能。主要完成換熱站現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程的模擬量（如溫度、壓力、流量、液位等）、狀態(tài)量（如泵的狀態(tài)、水位高低狀態(tài)等）的測(cè)量，并完成相應(yīng)的物理量的上下限比較、PID運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)量處理等。

2. 二次網(wǎng)供水溫度控制。根據(jù)室外溫度補(bǔ)償確定二次網(wǎng)供水溫度曲線，進(jìn)行一次網(wǎng)供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)，從而滿足供水溫度的需求。

3. 二次網(wǎng)回水壓力控制。根據(jù)設(shè)定的二次網(wǎng)回水壓力設(shè)定值自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)變頻補(bǔ)水泵的轉(zhuǎn)速，將壓力值穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)。

4. 二次網(wǎng)壓差控制。根據(jù)二次網(wǎng)供回水壓力差設(shè)定值，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，同時(shí)支持手自動(dòng)切換。

5. 電磁閥泄壓控制。當(dāng)二次網(wǎng)回水壓力高于泄壓設(shè)定值時(shí)，電磁閥得電開(kāi)始泄壓，當(dāng)壓力泄至正常值時(shí)，電磁閥失電關(guān)閉。

6. 報(bào)警功能。水箱水位高限、低限，二次網(wǎng)供水溫度高限，二次網(wǎng)回水壓力低限報(bào)警。

7. 通訊功能。DVP-SA2系列PLC通過(guò)串口與觸摸屏交換數(shù)據(jù)，并通過(guò)EN01以太網(wǎng)絡(luò)模塊與上位機(jī)遠(yuǎn)程通訊。

在熱網(wǎng)控制中，如能讓控制溫度根據(jù)室外溫度進(jìn)行相應(yīng)的改變，將有利于供熱量的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。臺(tái)達(dá)PLC根據(jù)熱網(wǎng)行業(yè)而專門開(kāi)發(fā)的氣候補(bǔ)償曲線DTM指令滿足了上述需求。編程者在設(shè)置完室外溫度與控制溫度數(shù)組（最多50組）后，DTM指令會(huì)根據(jù)室外實(shí)際溫度值自動(dòng)調(diào)整控制溫度值。

采用觸摸顯示屏可以對(duì)換熱站的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于調(diào)節(jié)和控制整個(gè)供熱過(guò)程。該項(xiàng)目系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)DOP-B07S515顯示屏，具有65536色TFT顯示，支持三組串口（RS232/RS485/RS422），具有強(qiáng)大的通訊功能，同時(shí)開(kāi)孔尺寸與5寸屏相同，在有限的空間內(nèi)提供了最大的顯示區(qū)域。

DOP-B07S515與DVP-SA2通過(guò)臺(tái)達(dá)Q-LINK協(xié)議相連，通訊速率比常規(guī)通訊快30%，通過(guò)配置觸摸屏數(shù)據(jù)，可以改變PID設(shè)定值及參數(shù)，監(jiān)控調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的運(yùn)行工況，顯示現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力、流量、液位等信號(hào)，觸摸屏內(nèi)設(shè)報(bào)警極限值及報(bào)警記錄畫面，同時(shí)可將當(dāng)前和歷史數(shù)據(jù)以報(bào)表或曲線的方式在屏上顯示出來(lái)，方便調(diào)節(jié)和控制整個(gè)供熱過(guò)程。

項(xiàng)目總結(jié)

該系統(tǒng)控制方案擴(kuò)展性強(qiáng)，可連接GPRS無(wú)線模塊，可通過(guò)總線方式連接分布式IO（DeviceNET/CAN總線），并且當(dāng)主機(jī)特殊擴(kuò)展模塊超過(guò)8個(gè)時(shí)，還可通過(guò)臺(tái)達(dá)PLC獨(dú)有的EASY-LINK功能連接更多特殊模塊，為客戶節(jié)省一臺(tái)（多臺(tái)）主機(jī)，有效控制成本。

該換熱站控制系統(tǒng)投運(yùn)半年來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，同時(shí)提高現(xiàn)場(chǎng)人員監(jiān)控調(diào)試的便利性，客戶反響良好。