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基于台达PLC和HMI的换热站系统设计

导读: 传统换热站多采用人工管理人力资源成本和事故监控问题突出,还易造成热力失衡,影响供热效果,造成能源的浪费。换热站中引入plc、触摸屏及上位监控系统等自控设备,可对现场设备实时监测和控制,不仅大大提高了工作效率,降低了故障发生率

1 引言

  换热站是北方民居冬季供热系统中的重要组成部分。本文以东北某小区换热站为例介绍了换热站监控系统的组成、功能及实现方法。本案例采用的控制系统为台达plc,以此结合触摸屏进行现场数据采集。远程上位机使用组态王软件进行搭建,通过换热站与控制室之间的以太网通讯连接,实时监控供热工况,并根据现场情况及时调节换热站参数,提高换热站的自动化程度,降低运行成本,增强可靠性。

2 换热站工艺概貌

  2.1换热站监控问题

  传统换热站多采用人工管理人力资源成本和事故监控问题突出,还易造成热力失衡,影响供热效果,造成能源的浪费。换热站中引入plc、触摸屏及上位监控系统等自控设备,可对现场设备实时监测和控制,不仅大大提高了工作效率,降低了故障发生率,还使控制过程更加直观、调节和控制更加方便。

  2.2换热站监控工艺分析

  换热站自控系统按设备类型分,可分为温度及压力变送器、流量计电动调节阀、循环泵及补水泵;按控制回路分,则可分为一次管网流量控制回路和二次管网控制回路。

  (1)换热站的一次管网回路控制:主要是热负荷控制。通过控制调节一次管网回路上的电动调节阀,来调节流过换热站的一次管网热水的流量,从而实现对二次管网出水温度的控制。

  (2)二次管网循环泵控制:换热站系统二次管网循环泵是通过变频器来调节控制的。一般循环泵采用供回水温差结合供回水压差的控制方式。控制系统根据实际情况,设定一个供回水压差目标值以满足二次管网的供暖水循环。在此基础上,plc系统通过测量供回水温差来对循环泵进行修正。当二次管网供回水温差偏大时,则提高循环泵转速,加大二次网的流量,提高二次管网的回水温度,以改善供热效果;当二次管网供回水温差过小时,需适当降低循环泵转速,减小二次管网的流量,实现小流量大温差的运行模式。这种循环泵的控制方式可以起到节约电能及热能的效果。

  (3)二次管网定压补水控制:二次管网的补水控制采用的是定压控制。当系统失水时,二次管网压力下降,系统会通过变频器控制补水泵以一定的转速进行补水,补水泵的转速根据当前压力与目标压力的差值均匀调速,从而避免补水泵在启动和停止时对二次管网系统的冲击。

3 硬件设计

  该东北小区换热站以就地控制为核心,将现场的温度、压力、热量、流量、液位、阀门开度、泵的起停状态等信号传输到控制器,由其进行采集和控制,再通过以太网通讯的方式,与上位机保持实时连接。该系统控制方案同时可连接gprs无线模块,还可通过串行通讯或现场总线方式连接分布式io,满足客户各种扩容需求。

  3.1现场仪表执行机构

  换热站仪表和执行机构清单如表1所示。现场使用abb公司的acs510系列变频器两台,带动循环水泵与补水泵变频运行,实现节能调速。15kw变频器带动两台循环泵运行(一用一备),3kw变频器带动一台补水泵。

  3.2硬件构成

  针对东北某小区换热站现场控制需求,台达plc及触摸屏产品列表如表2所示。

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