PLC在热力控制系统中的改造及应用

王晓瑜

(西安外事学院 工学院,西安 710077)

PLC在热力控制系统中的改造及应用

王晓瑜

(西安外事学院 工学院,西安 710077)

文章以某市热力控制系统目前存在的问题为研究对象,针对集中供热系统的特点,对热力系统的运行控制方案进行了改造,确保用户在用热的要求下,减少废气的排放,提高供热单位的经济效益.

集中供热;PLC;改造;监控;拓扑结构

0 引言

新疆某市集中供热系统由该市电力公司和供热处两个单位负责,其中供热处共有集中供热锅炉房 4座 (3号、16号、24号和 26号),热力交换站 20余座.由于 26号和 3号锅炉房地处市中心,所带负荷很大,同时也很大影响市区环境.为了实现节约能源,减少污染,优质供热的目的,本文对原热力控制系统改造进行了论述.

1 原热力系统情况分析

原热力系统的主要问题:由于热力工况和水力的失调,引起了近热源端的用户室内温度过高,使得用户在冬季开窗放热,能源未得到充分利用,而远离热源端的用户室内温度过低,需借用其他方式,如电暖气取暖等,又消耗了大量电能;供热企业也只能采用“大流量、小温差”的运行方式来解决此问题,以致大大增加了供热成本.

2 热力控制系统的改进措施

为解决上述矛盾,必须充分掌握热力管网的运行特性,根据用户实际需要,将流量合理均匀分配给用户,达到均匀供热.同时,根据天气变化情况,预测出下一阶段热力管网需求的总热量,下传给热源,使之达到经济运行.

具体措施为:采用全系统统一控制,将各热力站的控制机以传输网络相连,测量出各热力站二次网侧供、回水温度,计算全网调节均匀后的供、回水平均温度值,将测量值和计算值送到各热力站作为设定值进行具体的调节.考虑到外界温度主要决定各建筑物的负荷,各热力站的供热面积变化率不大,各热力站间热负荷之比基本保持恒定等因素,决定将系统均匀调节,以此保持系统的基本平衡和长期稳定运行.

当外界温度发生变化,为保证供热效果,需要统一调节热源,可通过升高供水温度,或增加总的循环流量等方式实现.总之,各热力站的采暖效果会全面升高或降低,其均匀性却不会改变.只有新增或减少一些用户,使得个别热力站二次管网发生变动,才需要对相应的热力站及相邻几个热力站的供水阀进行调节.

3 热力控制系统改造

3.1 原控制系统现状

该市供热处 26号、3号集中供热锅炉房的锅炉及其所带换热站内控制并已建立网络,将各自的换热站、锅炉数据通过网络传至各自的操作员站.锅炉和换热站控制均采用 SIEMENS PLC S7-300,其传输网络采用 PROF IBUS-DP,传输介质为 5类双绞线.系统组态软件采用的是北京亚控公司的组态王 5.1,操作系统为W INDOWS 4.0

其中换热站测点布置图见图 1,26号站的网络拓扑结构见图 2.[1]

3.2 换热站改造

每个换热站需增加一个流量输入测点和电动阀的模拟量输出测点,并增加相应的设备.各站增加设备的数量见表 1.

表1

改造后的单回路供热测点布置图如图 3所示:

3.3 控制中心的硬件组成

监控中心是整个生产和管理的重要组成部分.改造后的整个网络搭建成星型结构,中心节点设在监控中心.[3]监控中心设一台网络服务器,两台操作员站,两台工程师站,一台投影仪,一台打印机,一台网络式交换机.图 4为供热处控制网络的示意图.

网络服务器用于数据的管理和存储,并对计算机系统进行管理;操作员站用于监视和管理整个热力系统,为操作员提供人机界面;工程师站主要用于系统的仿真工况计算,控制参数的计算,故障分析和诊断,并将分析和计算结果报告给操作员站,提示操作员进行正确的操作和判断;投影仪用于显示运行参数和画面,使热网工艺、流程和参数显示更加直观.[3]

3.4 热力控制系统的软件设计

操作系统采用W INDOWS 2003,组态软件采用组态王.

使用计算机监控调度系统后,各换热站实现无人值守,监控中心 24小时专人值班,监视各锅炉房和换热站的运行情况,

(1)数据采集功能

可通过组态软件在操作员站上实现,如 CRT显示、报警显示、系统状态显示、运行人员操作记录、设备运行记录.

(2)供热系统的优化功能

在工程师站上采用VC程序完成.主要包括:系统管网阻力系数辨识、换热站特性参数辨识,水压图计算程序、故障诊断、负荷预测程序[4].

根据各软件性质不同,每个子程序运行的时间间隔都不同.水压图程序每 20分钟计算一次,负荷预测及各站一次供水量每天一次,换热站热力特性参数辨识每月计算一次,系统管网阻力系数辨识当水压图发生剧烈变化时才计算.

其程序流程图如图 5.

4 结束语

原热力控制系统经过改进,其工程意义是显而易见的:既能保证用户的用热要求,又能提高供热单位的经济效益,还能减少废气的排放,具有一定的社会效益和经济效益.

参考文献:

[1]刁树杰.供暖热网中的远程监测与自动控制[J].沈阳工业大学学报,2002,24(2):132-134.

[2]张涛,徐向东.综合智能系统在热力系统中的应用研究[J].清华大学学报 (自然科学版),1999,39(3):65-68.

[3]赵广社.分布式网络监控系统的设计[J].计算机自动测量与控制,2001,(4):28-29.

[4]谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社,1991.

[责任编辑 牛怀岗]

The Transformation and Application of PLC for Central Heating Control System

WANG Xiao-yu
(Xi’an InternationalUniversity,Xi’an 710077,China)

This paper takes the central heating system as its research object.According to the characteristics of central heating system,the new PLC control system is designed and applied.For the guarantee ofmeeting the users’need of heating,to lessen the waste gas emission is to improve the economic benefit of heating units.

central heating control system;PLC;transformation;monitor;topology

TP273

A

1009—5128(2010)05—0022—04

2010—04—10

王晓瑜 (1974—),女,山西运城人,西安建筑科技大学博士研究生,西安外事学院高级工程师.研究方向:机械电子工程.