对CB9000PLC-WS温室智能控制系统的改进

中国水稻研究所 高爱华

1 概述

我所的科研温室由20个独立可控单元组成，每个单元均为60平方米，改造前采用的是煤锅炉所产生蒸汽加热。2007年通过专项资金进行改造，改造后的温室以蒸汽-水热交换系统为主供热源，蓄热型真空相变电热水机组供热为应急备用的供热系统，每个单元均用CB9000PLC-WS温室智能控制系统控制电磁阀M1的开关状态，进行自动调节供暖温度，控制方式是：①室温实际测量值≤下限报警目标值（防冻温度18℃），发出低温报警TPL，并将蒸汽电动阀开启加热；②室温实际测量值≤目标值—回差，将蒸汽电动阀开启加热；③室温实际测量值≥目标值，将蒸汽电动阀关闭停止加热；这样即可实现室温的自动控制，避免了热能的浪费，同时通过485总线通讯方式上传到上位机，上位机进行数据处理、打印报表、短信报警、超限报警、记录数据、存储数据等。各温室由使用者根据不同的作物和不同的作物生长期所需要的温度来确定，给我所温室使用管理带来许多方便，该项目于2009年通过农业部验收。

2 存在问题及原因

经过几年运行，发现还存在以下不足：

（1）在冬天少云天的9：30-16：30温室室温可达30℃以上，按理此时温室不用气电磁阀不打开，计量的流量计应该不计量，但实际上仍计量需要付费，每天最少需要付费有20t（计量用4t/h，孔板）4*0.2*24＝19.6t。

（2）在有阳光的日子，温室窗户不打开，温室室温可达40℃以上（30℃是大多数植物最适宜生长的温度上限），这会影响植物正常生长甚至造成高温伤害；若要避免只能手动开关窗，这不仅不及时而且又容易浪费能源、耗费人工。

原因分析：

（1）这是因为由于管道的散热泄漏、静压影响、零点漂移、积算仪表以及安装不规范等因素引起差压式流量计的“空跳”、“多跳”现象。只要温度低于100度，多跳的流量不需付费。

（2）开窗装置少自动。

3 改进措施

（1）流量计上游加装汽水分离装置和过滤器及总电动蒸汽阀。

1）流量计上游应安装汽水分离装置和过滤器。

蒸汽中的水分不仅影响计量的正确性，同时会对流量计造成机械性的伤害，如水锤、冲蚀等。流量计上游应安装汽水分离装置，并用浮球式疏水阀进行疏水。流量计前也应安装过滤器，确保流量计不受管道垃圾、杂质的损坏，过滤器应经常清洗，特别是新系统起用以后。

2）所有管道应足够支撑和良好的疏水。这可以避免在停机阶段的积水和再次起动时对流量计的损害。

3）不用汽时，关闭计量前总管总电动蒸汽，经过5分钟总管温度≥100℃时，发出阀门未关好报警，并再次将总电动蒸汽阀开启后重新关闭。保证实际温度≤100℃（或压力≤0.1MPa），产生的流量不计费。

在计量前总管上加装总电动蒸汽阀M0及计量室加装CB9000PLC-WS温室智能控制器从站26#来控制：各室温实际测量值≥目标值+5（30℃），上位机将所采集到环境数据进行分析计算后，向从站26#发命令将总电动蒸汽阀M0关闭和从站25#发命令蒸汽循环泵关闭（或电锅炉和锅炉循环泵）停止加热；总电动蒸汽阀M0关闭后，经过5分钟总管温度≥100℃时，发出阀门未关好报警TP M0，并再次将总电动蒸汽阀M0开启后重新关闭；如阀门未关好报警TP M0仍报警则需换阀门了。保证实际温度≤100℃（或压力≤0.1MPa），产生的流量不计费。改装见图1总电动蒸汽阀控制。

各室温实际测量值≤20℃时，上位机将所采集到环境数据进行分析计算后，向从站26#发命令开启总电动蒸汽阀M0（或电锅炉）和循环泵，开启总电动阀M0经过5分钟后总管温度≤100℃（或压力≤0.1MPa）时，发出报警TPL，并向从站25#发命令将电锅炉开启加热；改装见图2循环泵控制。

图1 总电动蒸汽阀控制

图2 循环泵控制

图3 开窗机控制

（2）每个单元温室加装开窗电动机M2，来通风降温，以免造成高温伤害：每个单元室温实际测量值≥目标值+10（35℃），将开窗电动机开启散热，≤目标值25℃，将开窗电动机关闭，保证最适宜生长的温度。改装见图3开窗机控制。

4 改进效果

根据每年11至次年4月用温室140天算，温室室温达30℃以上至少有40天达到，7.5小时（9时-16.30分）。多计蒸汽费用：

40天*7.5小时*4T*0.2*1.1*238元/T＝224T*1.1*238＝62832元。

关蒸汽循环泵节约电费：40天*7小时*7.5KW*1元/KWH=2100元。

预计可节约费用：62832元+2100元=64932元。

2010年冬季10月26日至2011年春季4月12日实际供暧蒸蒸汽174天退回情况（流量计积水多跳）292 T/76601.16元。

2011年冬季11月15日至2012年春季4月6日实际供暧蒸蒸汽144天退回情况（流量计积水多跳）264 T/77181.98元。

2012年冬季11月9日至2013年春季3月19日实际供暧蒸蒸汽130天退回情况（流量计积水多跳）228 T/59170.52元。

5 结束语

经过我所三年的使用，节能效果理想，真正起到了经济实用和提高工作效率的良好作用。

[1]温室智能控制系统用户操作手册.杭州兴新技术开发有限公司.

[2]电热真空热水机控制系统用户操作手册.杭州力聚热水机有限公司.

[3]热网用户(水稻研究所)数据,2008-2013.

[4]中国水稻研究所蒸汽计量记录,2008-2013.

[5]中国水稻研究所蒸汽结算单,2008-2013.

[6]热能计量办法.

[7]王敏.差压式流量计“空跳”故障分析及排除方法[J].电气传动自动化,2007,01.

[8]李海峰.差压式孔板流量计容易出现的问题及解决方法[J].江苏现代,2010.