城市集中供熱具有節(jié)約能源，減少污染，改善人民生活和工作條件的綜合效益，目前在眾多換熱站中，仍有相當(dāng)一部分處于儀表監(jiān)控、人工操作的狀態(tài)，運(yùn)行水平極不理想。而水泵變頻器的出現(xiàn)則很好的打破了這一現(xiàn)象。
簡(jiǎn)述：
集中自動(dòng)控制供熱是城市發(fā)展的必然趨勢(shì)，熱網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)具有測(cè)量精度高、測(cè)點(diǎn)覆蓋范圍大、可靠性穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)熱網(wǎng)溫度、壓力、流量、液位等各種工況參數(shù)的自動(dòng)采集、監(jiān)控，通過傳輸網(wǎng)將數(shù)據(jù)匯總傳送到中控室計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)和與企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)匯接，構(gòu)成企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的一部分。熱網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度管理實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化。通信系統(tǒng)可通過Modem,ADSL,GPRS，數(shù)字廣播站等有線、無(wú)線多種數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)現(xiàn)，各有其特點(diǎn)。重點(diǎn)介紹GPRS無(wú)線通信的應(yīng)用情況。
系統(tǒng)論，構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)功能。
體系原則。
該方案的系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括三層：上部為中央和地方兩級(jí)監(jiān)控和協(xié)調(diào)調(diào)度的中央機(jī)房計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，中部為無(wú)線通信系統(tǒng)(GPRS、數(shù)傳電臺(tái)等)，下部為各熱電廠PLC組成的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)保證熱用戶供熱需求的調(diào)節(jié)控制。
通過可編程序控制器(PLC)與變頻調(diào)速裝置組成控制系統(tǒng)，優(yōu)化了泵組運(yùn)行速度，自動(dòng)調(diào)節(jié)泵組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了供水壓力的閉環(huán)控制，既能滿足供水要求，又能節(jié)省電能，使系統(tǒng)處于可靠工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了恒壓供水。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，降低成本，還增加了GPRS通信設(shè)備。
在恒壓供水系統(tǒng)中應(yīng)用GPRS遠(yuǎn)傳技術(shù)。
因?yàn)闊嵩磸S與供熱公司之間存在一定距離，為了在節(jié)省成本的同時(shí)達(dá)到良好的傳輸效果，供熱公司遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是通過GPRS通信和因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控終端與GPRS模塊相連，在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心主機(jī)上安裝必要的軟件，主機(jī)必須有固定的IP地址(或域名)。在GPRS模塊登錄到GSM網(wǎng)絡(luò)之后，它會(huì)自動(dòng)連接到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，將其IP地址報(bào)告給數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，并保持連接。利用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)控中心與GPRS模塊之間通過IP地址的雙向數(shù)據(jù)通信。
體系構(gòu)成
該系統(tǒng)主要由2臺(tái)75kw的水泵、1臺(tái)30kw的水泵、75kw的變頻器、37kw的變頻器、一組PLC、一臺(tái)TP270、宏電GPRSDTU、2臺(tái)主機(jī)和一些輔助部件組成。與此同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，2臺(tái)75kw水泵采用75kw變頻器一拖二控，一臺(tái)30kw水泵采用37kw變頻器一拖二控。然后通過組態(tài)王軟件分別讀取各熱力站的數(shù)據(jù)。
執(zhí)行系統(tǒng)功能。
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)一級(jí)網(wǎng)絡(luò)、二級(jí)網(wǎng)絡(luò)供、回水的溫度壓力、水箱液位、室外溫度、閥門開啟、頻率反饋、一級(jí)網(wǎng)絡(luò)流量、二級(jí)網(wǎng)絡(luò)流量、補(bǔ)水流量等情況的模擬量，以及泵啟停、斷電等狀態(tài)量，脈沖量累計(jì)補(bǔ)水量、累計(jì)熱量消耗等情況的采集檢測(cè)。通過監(jiān)測(cè)、計(jì)量控制泵的啟停、閥門開啟和溫度、壓力、流量等信號(hào)，計(jì)算出熱交換功率、熱熱量等?？梢酝瓿墒覂?nèi)外溫度補(bǔ)償、優(yōu)化啟停、回水溫差限制等優(yōu)化控制工作。
體系構(gòu)成
軟硬件的設(shè)計(jì)。
1、PLC：
采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心控制器，其輸入輸出擴(kuò)展模塊為輔。這款可編程序控制器有兩個(gè)串口，一方面方便TP270連接到控制臺(tái)，在機(jī)柜上實(shí)時(shí)顯示各種參數(shù)；另一方面通過自由口與GPRS數(shù)傳模塊連接，定時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)到供水公司的主機(jī)。主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、分析、存儲(chǔ)、發(fā)出控制指令調(diào)節(jié)變頻器實(shí)現(xiàn)恒壓供水。
2、變頻器：
通過變頻器。向水泵電機(jī)達(dá)提供變頻供電，從而改變馬達(dá)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變出水流量，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。
3、觸摸屏：
通過本產(chǎn)品的顯示功能，實(shí)時(shí)顯示實(shí)際壓力、設(shè)定壓力、出水流量、水槽液位等數(shù)據(jù)，并可手動(dòng)按鍵進(jìn)行壓力設(shè)定。用PLC進(jìn)行高速PPI通信，可以達(dá)到187.5kb/s的速度。
4、無(wú)線傳感終端DTU：
作為整個(gè)GPRS系統(tǒng)的核心部分，DTU具有向數(shù)據(jù)中心發(fā)送數(shù)據(jù)和接收來自數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)的功能。它可以通過設(shè)置相應(yīng)的通信參數(shù)連接到GSM網(wǎng)絡(luò)，然后通過Internet網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)中心。
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
可編程程序
為實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水，同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗的最大化，本系統(tǒng)的控制方案選擇遵循如下原則：
(1)恒壓供水原理。
該系統(tǒng)首先進(jìn)行控制設(shè)計(jì)，在不同時(shí)段、不同用水條件下，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)出口壓力恒定，以滿足城市居民供熱需求。該系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出水口壓力并反饋到PLC控制器中，PLC根據(jù)用戶設(shè)定值，通過智能PID控制操作輸出控制命令對(duì)變頻器和各工頻泵進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒壓供水。
(2)高效節(jié)能原則。
雙變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制規(guī)劃是以高效節(jié)能降耗為重要指導(dǎo)，并結(jié)合水廠的具體情況進(jìn)行的。
(3)全自動(dòng)操作的原理。
該系統(tǒng)只需要輸入出口壓力設(shè)定值，其余操作均由系統(tǒng)自動(dòng)完成，無(wú)需人工操作。
配置觸摸屏幕。
通過觸摸屏，主要實(shí)現(xiàn)四個(gè)泵的遠(yuǎn)程手動(dòng)、自動(dòng)控制，各泵狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示，必要的供水壓力設(shè)置，實(shí)際壓力、水池液位、瞬時(shí)流量等模擬量的實(shí)時(shí)顯示，以及報(bào)警等功能。
供暖公司上位程序。
本程序一方面與DTU自帶的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行通信，以獲得實(shí)時(shí)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將其直觀、動(dòng)態(tài)地顯示出來；另一方面具有強(qiáng)大的報(bào)表、歸總功能。采用組態(tài)王軟件對(duì)虛擬串口進(jìn)行配置，以選擇廠商、設(shè)備端口號(hào)等。并且需要在200PLC上做開口通信程序。
最后的結(jié)論
針對(duì)供熱現(xiàn)有管道和泵的施工條件，增加了相應(yīng)的變頻控制裝置，改變了原來不能根據(jù)用水量自動(dòng)調(diào)節(jié)，穩(wěn)定出水壓力的現(xiàn)象；根據(jù)實(shí)際情況，采用了雙變頻恒壓供水系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行，可選擇人工操作，大大降低了系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，起到了顯著的節(jié)能效果。對(duì)供熱企業(yè)采用GPRS通信方式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，解決了供熱企業(yè)與換熱站之間距離較遠(yuǎn)，地點(diǎn)偏僻，有線通信成本高的缺點(diǎn)。該系統(tǒng)的應(yīng)用極大地改善了供熱環(huán)境，提高了供熱質(zhì)量，節(jié)約了供熱成本，提高了企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
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