集中供热工程换热站专用控制系统设计及控制方案

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1、 - 1 -集中供热工程换热站专用控制系统集中供热工程换热站专用控制系统设计及控制方案设计及控制方案技 术 方 案山西科达自控工程技术有限公司山西科达自控工程技术有限公司2011 年 1 月 - 2 -目目 录录1. 第一章第一章 设计方案综述设计方案综述 .31.1 热网控制系统技术方案 .41.1.1 设计原则 .41.1.2 方案简介 .41.1.3 功能特点 .51.2 热网控制系统功能 .71.2.1 网络结构图 .71.2.2 网络结构概述 .71.2.3 监控调度中心软件功能 .81.2.4 本地换热站控制器功能 .141.2.5 热网平衡模块功能 .15 - 3 -1. 第第一

2、一章章 设计方案综述设计方案综述本系统是集公司多年来供热工程应用经验，专门针对北方集中供热工程项目提供的换热站专用控制系统。该系统采用浙江中控自动化仪表有限公司自主研发的 U6-200 一体化 PLC，监控中心上位机软件采用 Inscan HRC 热网实时监控专用软件，配置热网管理软件包、热网平衡模块、Web 发布软件包及 GSM 短消息报警模块，实现对各个小区换热站热网运行参数的采集存储，外界环境温度的补偿，热网温度流量、动力设备的启停及调节、安全报警以及自动分析、热网系统故障诊断、能源计量分析等功能，并配合现场网络视频监控系统，以达到整个热网系统的供热平衡、安全、经济运行，最终实现无人值守

3、型换热站。换热站专用控制系统 图示在自动化设计上，设置监控中心控制室（调度中心）一个，内含 2 台调度计算机同时通过通讯的方式对换热站进行监控，2 台调度中心计算机为 1 主 1 备冗余。主监控操作站完成控制室内人机交互功能，在计算机上显示各站换热网的工艺管道、参数、控制流程图，包含各类热力参数、阀门等各类执行机构状态的显示和自/手动操作。监控操作站除完成基本的各换热站运行数据采集、远程调度控制、数据记录报表生成等之外，还具备热网平衡调节、提供热网负荷需求趋势预测、预测负荷与实际负荷对比、互联网 web 远程浏览、手机 wap 浏览、手机短信报警等热网管理功能。换热站采用就地与主控室远程控制协

4、作方式。各站放置独立 U6-200 一体化 PLC 一套，该终端设备配有彩色触摸屏，方便巡检人员进行就地观测，实现小区热网运行参数的采集与监控，如压力、温度、流量、电流等，并集中将运行参数发送至远方控制中心；U6-200一体化 PLC 可就地存储至少一个采暖期的运行参数，实现根据室外温度值自动控制二次供 - 4 -回水温度，并可同时控制循环变频及补水变频，进行量值的调节；在启用换热平衡模块后，各站控制器接收主控室发送的平衡参数，结合各站过程参数调节二次供回水温度；控制器也可接收主控室下发的各项命令，完成远程控制热网温度、流量、动力设备的启停等。同时结合网络视频监控系统，通过变焦功能，手动调节远

5、近焦距，最终实现换热站无人值守。1.1热网控制系统技术方案热网控制系统技术方案1.1.1 设计原则设计原则本设计方案基于“集中管理，分散控制”的模式，数字化、信息化环保工程的思想，着眼于热网“管控一体化”信息系统的建设，建立一个先进、可靠、高效、安全且便于进一步扩充的集过程控制、监视和计算机调度管理于一体并且具备良好开放性的监控系统，完成对整个供热运行的监测与自动控制，实现“换热站无人值守”的目标。1.1.2 方案方案简介简介自动化热网监控系统，采用分布式计算机系统结构，即采用中央与就地分工协作的监控方法。中央控制室负责全网参数的监视以及必要时的远程调控，在开启平衡模块情况下完成各换热站的流量

6、和能量调配；各换热站根据中央控制室下发的平衡参数进行供回水温度自动，同时也可通过就地手动干预或者远程干预。本系统由调度监控中心、远程终端站、通讯网络和与监测控制有关的仪表等部分组成。调度监控中心起着调度中枢的作用，可以察看全网的供热参数，同时进行热力工况的分析来指导全网的运行。远程终端站由具有测控功能的控制装置和通讯系统组成。远程终端站通过与其相连的仪表和执行机构完成对一、二级换热站和其它现场设备的数据采集和控制功能。该热力站运行管理系统采用的策略为：中央监测、现场控制。中央管理工作站主要负责检测显示热网参数（必要时提供远程控制）和各站的协调；每个热力站独立地工作，互不干扰。即使某一个换热站出

7、现故障也不会影响其它换热站的正常工作。各换热站主要实现以下三方面自动控制：根据调度监控中心的各站调控参数以及二次侧供回水温度自动控制高温水进入换热器入口调节阀的开度；根据定压点压力自动控制补水泵转速，若回水压力低于设定值时自动报警；自动检测循环泵运行状态，并根据压力自动控制主循环泵的转速。整个通讯系统分调度监控中心、各换热站和通讯网络三个部分，通讯采用ADSL 通讯方式，在调度监控中心设立专网，在每个换热站独立设立通讯方式，与 U6-200一体化 PLC 的通讯模块相连，进行数据的收发。 - 5 -1.1.3 功能特点功能特点换热站专用控制器功能：换热站专用控制器功能：1.专用控制器：专用控制

8、器：专门为换热站量身定做的 U6-200 一体化 PLC，无需用户编程，简单易用，内置的常规功能即可满足所有换热机组控制需求；2.人性化显示：人性化显示：自带 7 寸真彩触摸屏，内置单双换热机组流程图画面，显示直观，操作方便，易学易懂，充分体现人性化，方便巡检人员进行就地观测，包括温度、压力、流量、循环泵、补水泵的状态等；3.参数检测功能：参数检测功能：完成模拟量采集包括:一次网供水温度和压力、一次网回水温度和压力、二次网供水温度和压力、二次网回水温度和压力、室外温度、阀门开度、频率反馈、一次网流量、二次网流量等,状态量采集如：泵状态等；脉冲量采集如：累计补水量、累计耗热量等的测量；4.通讯功

9、能：通讯功能：现场控制设备能够与调度中心进行数据通信，支持采用 ADSL 或GPRS 通讯方式，即通过 Internet 和移动网络，主从站间进行数据传输，主站可远程监控各从站工况，无论距离远近；5.参数存储：参数存储：可就地存储至少一个采暖期的运行参数，以便供热企业进行能效分析；6.控制模式：控制模式：本地监控站可以自动识别中控室传来的控制模式的指令（本地控制、温度控制、直接阀位/频率控制） ，经过判断执行其中一种控制指令，并运行对应的控制模式；7.控制功能：控制功能：根据换热站实际运行情况进行相关控制；a)根据调度监控中心的各站调控参数以及二次侧供回水温度自动控制高温水进入换热器入口调节阀

10、的开度；b)根据定压点压力自动控制补水泵转速，若回水压力低于设定值时自动报警；c)自动检测循环泵运行状态，并根据压力自动控制主循环泵的转速， ；8.联锁保护功能联锁保护功能：本地监控器诊断到设备出现故障（如电机过流、过压等）或现场工况发生异常变化（如二次网压力过高、过低等） ，控制器可根据相应故障诊断软件及工况评估逻辑，立即停止对应的设备运行，同时将报警类型及信息上传至中控室，尽可能地保护系统的安全运行。9.报警功能：报警功能：根据工艺要求，可将报警分为不同级别。 - 6 -a)各个温度、压力、水位等超限报警。至少包括：一次供水压力、二次回水压力、二次供水温度高限报警，补水箱水位高低限报警等。

11、b)水泵、电机、电动阀、变频器、换热器、通讯系统等故障报警；c)停电报警：换热站配置 UPS 电源，作为现场控制器和调制解调器的后备电源，当换热站供电出现故障或停电时，控制器能够生成停电报警信号，并通知中央控制室的调度人员采取相应的措施。热网热网实时监控专用软件功能：实时监控专用软件功能：1.专用软件功能：专用软件功能：各个换热站控制器与调度中心 Inscan HRC 热网实时监控专用软件进行通讯，实现换热站无人值守，满足所有换热站功能需求；2.供热参数实时监测功能：供热参数实时监测功能：调度中心直观显示各个换热站在区域内的分布图，点击可进入换热站运行参数详细图，实时显示热力站一级网和二级网供