項目背景

在中國北方冬季需要集中供暖的地區(qū)，城市集中供熱系統(tǒng)的能力往往是衡量一個城市現(xiàn)代化發(fā)展水平的重要標志。一套先進的城市集中供熱系統(tǒng)，不僅可以顯著提升能源利用率，還有益于環(huán)境發(fā)展。在東北一城市居民區(qū)的城市集中供熱系統(tǒng)中，采用了臺達工業(yè)自動化解決方案，大幅提升供熱系統(tǒng)的效率。

項目方案

換熱站和熱水管網(wǎng)是城市集中供熱系統(tǒng)的核心組成部分，其主要功能也是連接熱源和熱用戶，在整個供熱系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。熱水管網(wǎng)又分一次網(wǎng)與二次網(wǎng)，一次網(wǎng)是指連接于熱源與換熱站之間的管網(wǎng)，二次網(wǎng)是指連接于換熱站與熱用戶之間的管網(wǎng)。換熱站是指連接于一次網(wǎng)與二次網(wǎng)并裝有與用戶連接的相關設備、儀表和控制設備的機房。它用于調(diào)整和保持熱媒參數(shù)（壓力、溫度和流量等），使供熱和用熱達到安全經(jīng)濟運行，是熱量交換、熱量分配以及系統(tǒng)監(jiān)控、調(diào)節(jié)的樞紐。

對換熱站進行自動化控制，可以使整個熱網(wǎng)安全、節(jié)能、高效、平穩(wěn)地運行。某城市居民區(qū)采用臺達可編程控制器（PLC）和人機界面（HMI）等工業(yè)自動化產(chǎn)品組成的解決方案，對換熱站進行就地控制，將現(xiàn)場的溫度、壓力、熱量、流量、液位、閥門開度、泵的起停狀態(tài)等信號傳輸?shù)娇刂破鳎煽刂破鬟M行采集和控制，再通過以太網(wǎng)通訊的方式，與上位機保持實時連接，實現(xiàn)了對熱水管網(wǎng)的監(jiān)控與調(diào)節(jié)，節(jié)能效果明顯。

換熱站自控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對二次熱網(wǎng)的控制，通過溫度控制、二次管網(wǎng)循環(huán)泵控制、二次管網(wǎng)補水泵控制等保證熱網(wǎng)的水力平衡、熱力平衡。

在該項目中，系統(tǒng)方案中主機CPU采用臺達可編程控制器（PLC）DVP12SA211R，具有16K程序容量，自帶3個串行通訊口（1個RS232、2個RS485），最大擴展數(shù)字量為480點，右側(cè)可擴展8個特殊模塊（包括AD、DA、PT、TC等），并且支持左側(cè)高速擴展，可連接以太網(wǎng)模塊及現(xiàn)場總線模塊，同時該款PLC提供豐富的應用指用，可滿足熱網(wǎng)行業(yè)的各種控制需求。

在該換熱站中，DVP12SA211R可以實現(xiàn)的功能包括：

1. 實現(xiàn)參數(shù)測量運算功能。主要完成換熱站現(xiàn)場過程的模擬量（如溫度、壓力、流量、液位等）、狀態(tài)量（如泵的狀態(tài)、水位高低狀態(tài)等）的測量，并完成相應的物理量的上下限比較、PID運算、邏輯運算、數(shù)量處理等。

2. 二次網(wǎng)供水溫度控制。根據(jù)室外溫度補償確定二次網(wǎng)供水溫度曲線，進行一次網(wǎng)供水電動調(diào)節(jié)閥的自動或手動調(diào)節(jié)，從而滿足供水溫度的需求。

3. 二次網(wǎng)回水壓力控制。根據(jù)設定的二次網(wǎng)回水壓力設定值自動或手動調(diào)節(jié)變頻補水泵的轉(zhuǎn)速，將壓力值穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)。

4. 二次網(wǎng)壓差控制。根據(jù)二次網(wǎng)供回水壓力差設定值，自動調(diào)節(jié)變頻循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，同時支持手自動切換。

5. 電磁閥泄壓控制。當二次網(wǎng)回水壓力高于泄壓設定值時，電磁閥得電開始泄壓，當壓力泄至正常值時，電磁閥失電關閉。

6. 報警功能。水箱水位高限、低限，二次網(wǎng)供水溫度高限，二次網(wǎng)回水壓力低限報警。

7. 通訊功能。DVP-SA2系列PLC通過串口與觸摸屏交換數(shù)據(jù)，并通過EN01以太網(wǎng)絡模塊與上位機遠程通訊。

在熱網(wǎng)控制中，如能讓控制溫度根據(jù)室外溫度進行相應的改變，將有利于供熱量的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)節(jié)能。臺達PLC根據(jù)熱網(wǎng)行業(yè)而專門開發(fā)的氣候補償曲線DTM指令滿足了上述需求。編程者在設置完室外溫度與控制溫度數(shù)組（最多50組）后，DTM指令會根據(jù)室外實際溫度值自動調(diào)整控制溫度值。

采用觸摸顯示屏可以對換熱站的各項數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，有利于調(diào)節(jié)和控制整個供熱過程。該項目系統(tǒng)采用臺達DOP-B07S515顯示屏，具有65536色TFT顯示，支持三組串口（RS232/RS485/RS422），具有強大的通訊功能，同時開孔尺寸與5寸屏相同，在有限的空間內(nèi)提供了最大的顯示區(qū)域。

DOP-B07S515與DVP-SA2通過臺達Q-LINK協(xié)議相連，通訊速率比常規(guī)通訊快30%，通過配置觸摸屏數(shù)據(jù)，可以改變PID設定值及參數(shù)，監(jiān)控調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵和補水泵的運行工況，顯示現(xiàn)場溫度、壓力、流量、液位等信號，觸摸屏內(nèi)設報警極限值及報警記錄畫面，同時可將當前和歷史數(shù)據(jù)以報表或曲線的方式在屏上顯示出來，方便調(diào)節(jié)和控制整個供熱過程。

項目總結

該系統(tǒng)控制方案擴展性強，可連接GPRS無線模塊，可通過總線方式連接分布式IO（DeviceNET/CAN總線），并且當主機特殊擴展模塊超過8個時，還可通過臺達PLC獨有的EASY-LINK功能連接更多特殊模塊，為客戶節(jié)省一臺（多臺）主機，有效控制成本。

該換熱站控制系統(tǒng)投運半年來運行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，同時提高現(xiàn)場人員監(jiān)控調(diào)試的便利性，客戶反響良好。