张艳玲
【摘 要】本文针对供暖资源的浪费情况研究,设计了基于PLC的智能供暖控制系统,应用系统集成技术,利用485通信技术和模拟量转换技术读取反馈的温度参数、压力参数、阀门开启度参数等参数,应用PID调节技术,通过改变热水介质的流量,改变该建筑物的热量输入。本文主要介绍供暖控制方案的设计及软件编程思路,通过实践证明,该系统具有运行稳定可靠、可操作性强、维护成本费用低廉等优势,可实现最大程度减少热能浪费,实现精确按需供热,达到能源节约的目的[1]。
【关键词】PLC;供暖控制;PID调节
一、引言
目前,能源节约和环保问题倍受人们关注。飞速发展的经济对能源的要求相当迫切,面临能源问题也更为突出,控制供暖浪费,制定科学合理的供暖控制方案,在节能管控方面显得越来越重要。
供暖节能管控的要点:供暖控制要达到国家规定的供暖温度要求,使其自动化,智能化,远程可操作化,可靠地保证安全、合理的供暖。供暖调节不仅要根据采集的室内温度,不同区域的合理时间段等,制定不同的供暖控制方案,还要根据具体不同区域、不同环境的需求,及时进行方案的调整及优化。
市面上已经有了部分对供暖控制模塊的产品问世,但由于工作环境的恶劣性造成产品运行不稳定,无法长时间实现稳定的监测及控制,通过基于PLC的智能供暖控制系统的研究,利用PLC作为主控制器,控制电动执行器,系统运行稳定性增强,系统运行更稳定,使用寿命更长。系统内部自带RTC万年历,提供工作时间及日期,根据不同工作策略,使系统工作在不同的控制模式下。通过系统集成,实现系统化、智能化控制,实现对供暖的精确控制,同时实现供暖节能的目的[2]。
二、供暖控制面临的主要问题
1.目前校园供暖和市政供暖大部分采用集中控制的方式,即在换热站进行分区域集中控制,换热站主要管路可进行分时段、分压力、分流量的控制,同时,换热站一般有专门人员进行换热站的值守,可有针对性的进行分区域控制,但不能根据进行针对某栋建筑有针对性的调整,更无法及时反映某栋建筑实际供暖情况。
2.针对校园的供暖需求来讲,尤其是教室建筑,晚上放学后,根本不需要高温供暖,可调整至低温运行。但由于未进行智能设备安装,天天手工调节阀门又不现实,造成很大的能源浪费。
3.建筑内漏水无法进行检测,如若管道漏水,不及时发现,会造成换热站不停补水,同时还会造成整个区域的供暖无法达标,造成资源浪费。
三、智能供暖控制系统设计
1.温度传感器。室内分散安装壁挂式温度传感器,采用具有485通信功能的,每个传感器可单独设置地址,通过调试PLC的通信模块,将室内温度参数采集到系统中,通过室内温度的采集,监测供暖温度是否达标。
2.远传流量计。为了监测建筑物内管网是否漏水,在建筑物进回水管路分别安装远传流量计,分别计量进回水管路的瞬时流量和累计流量,通过调试PLC的通信模块,将流量参数采集到系统中,通过对比进回水管路流量的采集,进行对比分析,监测建筑物内管道是否漏水。
3.压力传感器。为了监测建筑物内供暖压力是否达标,在建筑物进水管路分别安装压力传感器,计量建筑进水管路的压力,通过调试PLC的通信模块,将压力参数采集到系统中,通过将各个压力参数与换热站供暖压力参数对比,进行综合分析,判断建筑供暖压力是否达标,管道压力损耗是否在允许范围之内。
4.电动调节阀。为了调节建筑物内供暖温度,通过安装电动调节阀,调试PLC的模拟量数据处理模块,调节电动阀门的开度,改变供暖流量,来调节供暖温度。
5.控制要求。根据对学校的供暖和市政办公建筑的调查情况,供暖控制调节需求如下:
(1)分时间段控制:校园建筑集群中,办公楼、教学楼、实验楼等建筑,晚上放学时间段至早上上课前一个小时左右,可进行低温度运行;白天上课时间段,进行全温供暖运行控制。学生宿舍楼正好相反,白天上课时间段进行低温运行,天黑后,进行全温运行,这样即能保证正常供暖需求,也可达到供暖的节能目的。
(2)PID温控调节:通过设定的温度参数与采集的建筑物内的参数,结合时间段控制,PID调整电动阀门的开启度,调整供暖管道的流量,来实现建筑物内供暖温度达标,满足国家规定的要求。
(3)参数监测:通过采集供暖进回水管道的进回水流量,进水管道的压力,实时判断建筑物内管道是否有漏水现象的存在,避免换热站不停补水,不仅造成水资源的浪费,供暖温度还无法达标,热量流失。
(4)一键旁路功能:为避免意外状况发生,控制器进行程序控制时,可进行一键设置,设置为旁路模式,全温运行,保证正常供暖的运行,如若因电动阀门故障造成无法供暖情况下,直接启用硬件的旁门管路,来保证正常供暖的运行。
6.远程组态监控。PLC控制器主机可适配以太网接口,各个PLC智能供暖控制点可通过光纤进行网络进行组网,上位控制系统中,采用B/S架构的上位机软件,通过开发控制系统程序,编辑实时画面。通过网络组网,将用于现场控制的PLC控制系统和监控系统连接起来。其次,从变量定义和I/O设备的管理入手,利用多样化的绘图工具、强大的脚本语言处理能力和丰富的命令语言函数开发主监控界面,子监控界面。通过美观性极高、灵活性、可操作性的人机交互界面,让操作人员选择自动或者手动运行。对于手动状态也减少了PLC的输入点,从而降低成本,又增加了可操作性[3]。
四、结束语
基于PLC的智能供暖控制系统可根据建筑物用热时间和用热区域的差异,进行分时段、分区域控制,如工作时间工作区域正常供热,非工作时间非工作区域只进行执守供热,防止管道冻裂。该系统自动化程度高,可广泛应用于分时段供暖建筑区域。控制器根据预设控制参数,调节电动调节阀的阀门开度,改变热水介质的流量,改变该建筑物的热量输入;同时管网的温度、流量、压力、阀门开启度等参数也反馈至控制器,根据室内温度的反馈情况实现精度调节,最大程度减少热能浪费,同时提高供热质量,最终实现精确按需供热[4]。
【参考文献】
[1] 熊涛, 丁辛芳,一种新颖的供暖控制技术[J]. 传感器技术, 2015, 18 (5): 50-53.
[2] 郑雪晶.二级网燃气调峰集中供热系统优化设计[J].天津:天津大学学报,2007.
[3] 龚威,张树臣.实例解读西门子PLC[M].北京:中国电力出版社,2013.
[4] 卢秋实.集中供热控制系统的研究与应用[M].沈阳:沈阳建筑大学,2011.