基于企业智能化供热系统的方案设计

王浩然

摘 要：供热系统对于企业的正常生产有着非常重要的意义，通过对供热系统的智能化控制，可大大节约企业的生产成本，减少供热所需的人员配备。该文介绍的智能化供热系统主要由锅炉、热换站、室内检测以及管理平台组成。控制设备主要由单片机、PLC及变频器组成。系统结构简单，管理方便，适用于供热的各类企业。智能化供热系统能够为企业员工在生产过程中提供良好的工作和生产环境，是企业正常生产的必要条件。因此，智能化供热对企业尤为重要，是企业正常生产的重要保障。

关键词：智能化；供热；PLC

中图分类号：TU995 文献标志码：A

1 智能化供热的意义

每到供暖期，都有很多用户反映，供暖差别太大，有的小区用户家里能达到30℃，热的要开窗，而有的小区用户家里只有18℃，而多数供热企业不是不想解决问题，而是被用户室内温度不易采集的问题所困扰，虽然很多供热企业通过采用气候补偿控制等技术手段，有效地减少了能源浪费，但是用户室内温度通常还是会随着室外温度的波动而发生较大变化。在供热品质不佳现象的背后，依然隐藏着巨大的能源浪费问题。 而且也造成了不同位置不同楼层温度不均的问题。于是“智能化供热”这个概念被提出来了。

2 锅炉检测系统的主要设备

锅炉检测系统的主要设备包括液位计、压力传感器和温度传感器、单片机处理器、AD转换、LED及其他相关电子元器件、以太网模块等。

根据项目的规划，锅炉仅进行实时检测（包括锅炉水温、水压、液位），因此这里选用比较经济的单片机系统进行数据的采集和传输。单片机采集温度传感器、压力传感器、液位计的数值，通过AD转换后由系统自带的以太网模块传递给管理中心，同时也可以通过LED数码管显示锅炉系统的实际情况。并通过声光报警器对系统内的超压、温度过低过高、液位过高过低等异常现象进行声光报警。为了准确的检测水温，在锅炉的3個不同高度分别安装了温度传感器。

为了整个检测系统的可扩展性及规范化，在传感器的选择、检测电路搭配的时候，都是按照工业级要求进行的，电流输入信号为4 mA～20 mA，电压信号为0 V～10 V。根据系统的设计，温度检测的精度是±0.5℃，压力检测的误差0.1 bar以内，液位检测的误差控制在0.5 cm以内。图1为锅炉检测系统原理图。

3 热交换站

热交换站是热源厂和热用户之间的供热系统，是整个集中供热系统的重要组成部分。供热系统主要包括热水管网和热力站，热水管网分为一次网和二次网，一次网是指连接在热源网与热力站之间的管网，二次网是指连接在热力站与热用户之间的管网，热力站通过二次管网把热量送到终端用户。根据热传导特点，水温差越大传递速度越快。当二次侧水温高的时候，把水流量变小，当二次侧水温低的时候，把水流速增大，以实现用户室内温度稳定。热交换站的工作过程是PLC控制器根据二次侧回水的温度，调节二次侧水流量和一次侧的调节阀。二次侧水流量是通过变频器驱动水泵实现的。使用变频器的优点是可以实现无波动流量变化。此外随着运行时间的变长，由于二次侧是一个自循环，因此水量会减少，需要根据水流情况，通过变频器驱动水泵补给软化水。热交换站的原理图如图2所示。

由图2可以看到热交换站的主要设备有PLC控制系统（包括各种模板）、热交换器、变频器和水泵、流量计、压力传感器和温度传感器等。

该系统热换站主要实现以下几个功能：

（1）数据检测。主要包括热交换站一次侧总管的供水温度和回水温度、热交换站二次侧总管的供水温度和回水温度、热交换站一次侧供水总管压力和回水总管压力、热交换站二次侧供水总管压力和回水总管压力、热力站补水管网的流量、热力站一次管网的流量。

（2）自动控制。通过PLC检查二次侧回水温度，来调节热力站一次管网的供水流量和循环泵实现室温恒定。二次侧自动补水。

（3）报警。通过PLC接收一次侧管网和二次侧管网中的压力和温度传感器的信号，与设定温度对比，如低于设定值，系统会启动自动控制，但如果超过设定时长，一或二次侧管网中的压力或温度仍未达到设定值，则系统会发出报警信号，提示系统异常。

（4）远程监控。组过组态软件可将各类反馈信号实时体现出来。象系统发生报警，那么维修人员可通过远程监控了解到哪一路段的数值不达标，这样有针对性地维修，大大降低了维修的难度，缩短了维修时间。

4 室内检测

室内检测的主要任务是采集室内的温度和湿度，并把采集到的数据传给数字化管理平台。

该系统由2个部分组成，第一部分是安装在室内的采集器，另一部分是安装在每一栋楼的采集集中器。采用这种模式是由于采集的点比较分散，直接用硬线连接的话无疑会增加成本，还有就是布线会给室内的美观带来影响。采集器主要是负责采集室内的温度、湿度等数据，把采集的数据进行滤波之后，通过自身配备的无线模块发送到安装在每栋楼的采集集中器。采集集中器将收到的数据通过以太网传递到服务器中。图3是室内检测的构成图。

每个室内的采集器上都有一组拨码开关，采集器向服务器传递数据的时候也会把拨码开关的码值传递过去，服务器根据预先建立好的对应关系分辨出数据是哪户的，这样就可以进行识别并保持。每户的采集器上都安装有数码管，显示各参数，有指示灯指示与采集集中器的通信状态。服务器直接与集中采集器通信，服务器采集到数据之后，保存在数据库中，并实时的在管理平台中显示出来。根据室内检测采集到的用户数据，服务器会将其与设定值进行对比，并把对比结果反馈给PLC控制器，PLC收到反馈后，会发出相应的指令来调节二次侧管网中，各用户的进水流量阀门，以达到调节温度的目的。

5 管理平台

管理平台主要由电脑和软件组成，软件（组态）可监控所有子系统的运行状态，并把监控结果实时显示出来，同时管理平台还会接收检测系统发送的检测信号，通过服务器进行数值对比后，把反馈信号发回给控制器。管理平台是整个系统的存储和显示单元，通过存储器，管理平台会记录供热期间每天的检测结果，便于管理人员的检测和查阅，同时也有效提高了供热主管部门的监控水平。

管理平台还可以根据设备的使用参数设定设备的维护周期，并利用传感器监控设备运行，进行故障维护记录、定期维护记录等。同时，当热源、管网、换热站、用户各环节发生运行故障时，管理平台也能够在第一时间通知主管人员，根据事件等级自动将报警信息推送给相关人员，并提供事故处理预案，实现应急指挥功能。

该系统通过智能化、信息化的管理供热需求，可实现分时分温分区供热，合理用热。提高了居民用热的智能化程度，并能够显著提升居民的生活质量。同时，也为供热企业提供了详细的供热数据，大大提高了供热质量，也为节能减排做出了贡献。

参考文献

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