淺談?chuàng)Q熱站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

潘虹

【摘 要】隨著各種科技、信息技術(shù)的不斷發(fā)展，我國換熱站的管理水平也有了較大的提升，這主要是由于遠程控制技術(shù)的應(yīng)用，該技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠增強換熱站的監(jiān)控能力，還可以有效提升整體控制水平，減少人為操作誤差和勞動強度，在促進集中供熱節(jié)能環(huán)保的同時，也為用戶提供了舒適的環(huán)境溫度。文章主要分析了換熱站遠程控制系統(tǒng)的構(gòu)成及其應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】換熱站；遠程監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用

引言：

遠程控制技術(shù)是通過網(wǎng)絡(luò)實施遠距離控制的技術(shù)，這里的遠程不是字面上的遠距離，而是指通過網(wǎng)絡(luò)進行遠端控制。通常換熱站遠程監(jiān)控系統(tǒng)都是以PLC與組態(tài)軟件為基礎(chǔ)的，是綜合了暖通工程與計算機技術(shù)以及通訊技術(shù)的換熱站遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實時采集數(shù)據(jù)、監(jiān)控換熱站運行工況，由于具有較強的通訊能力，且軟件功能靈活，因此可以實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的遠程網(wǎng)絡(luò)化管理。

一、遠程控制技術(shù)在換熱站管理中應(yīng)用的必要性

為了滿足供熱用戶的要求，換熱站會采用遠程監(jiān)控系統(tǒng)，以期達到供熱現(xiàn)代化管理的目的。應(yīng)用計算機實施集中控制和科學(xué)的量化管理，是供熱管網(wǎng)設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的必要條件，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)換熱站運行的動態(tài)跟蹤監(jiān)視，并通過遠程數(shù)據(jù)的自動獲取，進行集中調(diào)動和控制。有了計算機的實時監(jiān)控可以及時準(zhǔn)確地判斷出是在供熱系統(tǒng)中哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，是設(shè)備故障、管網(wǎng)的損壞，還是用戶人為造成的管網(wǎng)漏氣而導(dǎo)致的，從而進行處理。在集中供熱領(lǐng)域中不僅對熱力站流量、壓力、溫度等參數(shù)的檢測與控制有高精度的要求，而且根據(jù)城市發(fā)展的需要，熱力站在供熱負荷允許的情況下還會增加新的管道和供熱用戶。目前很多換熱站采用人工監(jiān)控，一方面浪費了人力，另一方面在出現(xiàn)事故隱患時，若操作人員沒有及時發(fā)現(xiàn)問題就容易造成設(shè)備事故。而遠程監(jiān)控系統(tǒng)能很好地解決這些問題。

二、換熱站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

換熱站遠程控制系統(tǒng)將換熱站的有人值守、手動運行轉(zhuǎn)變?yōu)闊o人職守全自動運行?？刂破鳌鞲衅?、通訊模塊組成熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的遠程終端站，遠程終端站通過與其相連的儀表和執(zhí)行機構(gòu)，完成對換熱站及其他現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、控制功能，實現(xiàn)熱力站的全自動控制，能夠安全啟停機組，達到無人值守。

換熱站遠程監(jiān)控系統(tǒng)通常包括單獨控制和監(jiān)控中心集中控制兩種方案，在脫離監(jiān)控中心計算機管理的情況下，各換熱站可以實現(xiàn)單獨控制，現(xiàn)場控制器和監(jiān)控界面可以實現(xiàn)對整個供暖流程的監(jiān)控，保證系統(tǒng)正常運行，并將采集量等重要信息保存下來；監(jiān)控中心與各換熱站控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)相互連接并實現(xiàn)通信，現(xiàn)場控制器定時向上位機發(fā)送運行數(shù)據(jù)包，上位機可以向下位機發(fā)送控制命令，修改運行參數(shù)并定時巡檢。即監(jiān)控中心上位機組態(tài)軟件可實現(xiàn)遠程監(jiān)控所有換熱站運行工況，便于統(tǒng)一管理，保證整個系統(tǒng)能在最合理的狀況下運行。圖1為換熱站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

各換熱站單獨控制：現(xiàn)場控制器通常為西門子公司的S7-300PLC，因為S7-300系列的PLC抗干擾能力強，能夠長時間在惡劣的環(huán)境下連續(xù)工作，且有強大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，現(xiàn)場控制器PLC通過I/O接口與現(xiàn)場設(shè)備相連來監(jiān)測被監(jiān)控量并向執(zhí)行器發(fā)送控制信號，以實現(xiàn)對換熱站運行過程的控制，并定時向上位機發(fā)送現(xiàn)場檢測參數(shù)，接受上位機下發(fā)的控制命令，同時現(xiàn)場采用觸摸屏控制界面，接受現(xiàn)場操作人員修改運行參數(shù)和工作方式設(shè)置，在監(jiān)控中心上位機出現(xiàn)故障時，能獨立完成整個供暖過程的監(jiān)控并保留監(jiān)測數(shù)據(jù)，能實現(xiàn)外來人員入侵報警，系統(tǒng)要穩(wěn)定且便于調(diào)試，在最大程度上保證系統(tǒng)正常運行。

監(jiān)控中心控制：監(jiān)控中心的計算機通過工業(yè)以太網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)適配器與各換熱站現(xiàn)場的控制器相連接，通信協(xié)議由用戶定義實現(xiàn)對各換熱站統(tǒng)一管理和調(diào)度；通常為了增加人機界面的靈活性，會通過組態(tài)軟件建立換熱站運行工況監(jiān)控界面，構(gòu)建動畫，以動態(tài)畫面、數(shù)字量、開關(guān)狀態(tài)、曲線圖等形式顯示換熱站運行狀態(tài)，監(jiān)測并控制現(xiàn)場工況；建立實時和歷史數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)實時查詢參數(shù)和歷史曲線記錄并定期備份數(shù)據(jù)打印報表，為系統(tǒng)分析能耗提供依據(jù)；還應(yīng)該包括報警模塊，檢測系統(tǒng)故障報警，實現(xiàn)對整個熱網(wǎng)的監(jiān)測、管理，使熱網(wǎng)能夠低耗、安全運行。

三、換熱站管理中遠程控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用實例

某集中供熱換熱站由汽水換熱器組成的換熱系統(tǒng)、循環(huán)水泵組成的循環(huán)水系統(tǒng)、補水泵組成的補水系統(tǒng)來構(gòu)成。該換熱站應(yīng)用了遠程監(jiān)控系統(tǒng)。第一，系統(tǒng)可以自動進行故障診斷，并在監(jiān)控畫面上顯示各種情況參數(shù)并控制設(shè)備運行狀態(tài)。第二，系統(tǒng)可以根據(jù)本地的氣候條件以及供熱對象的特性，給出一條室外溫度與二次供水溫度之間的對應(yīng)曲線?？刂破骺梢酝ㄟ^這條曲線根據(jù)室外溫度傳感器測量的室外溫度對一次供汽流量進行控制，以達到對二次供水溫度的控制。此設(shè)計的特點在于能夠通過室外溫度對二次供水的溫度進行控制，以達到節(jié)省能源，提高供熱質(zhì)量的目的。第三，在系統(tǒng)中增加晚間節(jié)能的設(shè)置，根據(jù)需要設(shè)置晚間供熱溫度。自控系統(tǒng)通過加入時間日程表的控制，實現(xiàn)一天當(dāng)中不同時刻對應(yīng)不同的溫度。第四，PLC通過壓力傳感器和變頻器來實現(xiàn)對二次供水壓力的控制，當(dāng)一臺補水泵無法通過變頻補水達到所要求的壓力時，控制器可使另一臺備用泵以變頻的方式進行補水。最終實現(xiàn)更加智能化的恒壓補水控制。第五，在換熱站的控制系統(tǒng)中還附加了安防系統(tǒng)的功能，在監(jiān)測環(huán)境溫濕度的同時，還可檢測門窗、電源、電壓、電流、地面水份、設(shè)備溫度等安防信息，出現(xiàn)意外時，系統(tǒng)自動遠程報警，達到無人值守基站的防護標(biāo)準(zhǔn)。第六，換熱站控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用自動調(diào)節(jié)控制，確保了進汽和供水的溫度、壓力準(zhǔn)確穩(wěn)定，使換熱溫度達到用戶的要求，并對其故障實現(xiàn)實時報警和連鎖啟停切換控制。

該系統(tǒng)的具體調(diào)節(jié)控制單元包括：第一，換熱器二次供水溫度調(diào)節(jié)控制回路。主要功能：通過控制換熱器一次蒸汽管網(wǎng)入口蒸汽調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)換熱器二次熱水出口溫度的自動控制。第二，換熱器冷凝水水位調(diào)節(jié)控制回路。主要功能：通過控制換熱器冷凝水排水調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)換熱器冷凝水水位的自動控制。第三，補水流量調(diào)節(jié)控制回路。主要功能：通過控制補水流量調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)二次回水壓力的定壓自動控制。第四，二次供水壓力調(diào)節(jié)控制回路。主要功能：通過控制循環(huán)水泵變頻器轉(zhuǎn)速實現(xiàn)二次供水壓力的定壓自動控制。

四、結(jié)束語

總而言之，隨著我國供熱網(wǎng)的不斷擴大，如何科學(xué)有效地控制和管理熱網(wǎng)，有效提升換熱站的經(jīng)濟效益和社會效益，已經(jīng)成為供熱企業(yè)最主要的研究內(nèi)容，所以遠程控制技術(shù)在換熱站管理中的應(yīng)用具有重要意義。

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