供热公司热力控制系统培训资料1

1、黑龙江省佳木斯市汤原县华强供热控制系统培训资料 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc341875502 一、系统概况 PAGEREF _Toc341875502 h 0 HYPERLINK l _Toc341875503 二、方案概述 PAGEREF _Toc341875503 h 1 HYPERLINK l _Toc341875504 （二）、系统功能特点 PAGEREF _Toc341875504 h 2 HYPERLINK l _Toc341875505 三、 控制方案 PAGEREF _Toc341875505 h 3 HYPERLINK l _Toc341

2、875506 （一）系统设计要求 PAGEREF _Toc341875506 h 3 HYPERLINK l _Toc341875507 （三）控制系统的设计 PAGEREF _Toc341875507 h 4 HYPERLINK l _Toc341875508 1、 换热站控制系统设计方案 PAGEREF _Toc341875508 h 4 HYPERLINK l _Toc341875509 (四) 系统通讯设计 PAGEREF _Toc341875509 h 6 HYPERLINK l _Toc341875510 1、 现场级网络 PAGEREF _Toc341875510 h 7 HYP

3、ERLINK l _Toc341875511 2、管理级网络 PAGEREF _Toc341875511 h 7 HYPERLINK l _Toc341875512 （五）系统监控站设计 PAGEREF _Toc341875512 h 8 HYPERLINK l _Toc341875513 1、 硬件系统设计 PAGEREF _Toc341875513 h 8 HYPERLINK l _Toc341875514 2、软件功能设计 PAGEREF _Toc341875514 h 9 HYPERLINK l _Toc341875515 （七）设备选型 PAGEREF _Toc341875515 h

4、 14 HYPERLINK l _Toc341875516 （八） 主要控制产品的技术说明： PAGEREF _Toc341875516 h 16 HYPERLINK l _Toc341875517 1. PLC技术说明： PAGEREF _Toc341875517 h 16 HYPERLINK l _Toc341875518 2、I/O模板 PAGEREF _Toc341875518 h 17 HYPERLINK l _Toc341875519 3. 智能触摸式显示屏技术说明 PAGEREF _Toc341875519 h 17 HYPERLINK l _Toc341875520 4、现场检

5、测和执行设备 PAGEREF _Toc341875520 h 19一、系统概况 华强 HYPERLINK :/ china-heating / 供热公司集中供热系统主要有：45t/h、65t/h、110t/h 锅炉三台， 换热站17处，供热面积180 *万平方米。需对换热站进行计算机远程监控和管理。 换热站电气控制系统中，二次循环水泵和补水泵采用变频器控制以调整二次网循环水量和管网压力。计算机监控部分采用微机控制系统对换热站进行监控。整个监控系统按照SCADA 系统方式设计。 系统功能目标本系统采用计算机技术、测控技术和通讯技术，既提供过程控制、逻辑控制、实现供热管网远程实时监控和管理等功能，

6、也实现对热力生产进行集中调度指导的分布式计算机监控管理功能。在本方案的设计中我们主要围绕实现以下功能进行系统设计：本系统应具有监视、控制、故障诊断报警和管理四大功能：监测功能：在中央控制站，完成对热水网的运行参数以及系统运行工况进行远程测量和监视；控制功能：可根据热网运行情况完成对锅炉及换热站的供、回水泵的启停、电动机转速、阀门开度等的远程控制；故障诊断报警功能：应及时对超温、超压 、断电等各种故障进行及时诊断、报警、检修，确保系统安全经济运行。管理功能：通过对热网工况以报表形式对监测和计量的历史数据分析、查询、统计处理，为热力生产实现科学量化管理，指导系统优化调度和指挥提供重要的依据。 二、

7、方案概述（一）、系统结构图如下:系统结构图（二）、系统功能特点1、在实现远程监视、控制功能的基础上，本系统应具有较强的管理功能。在实时掌握供热、用热的情况同时，实现标准化、高精度的流量计量，提供符合热力生产和供应特点的管理功能，以各类报表、历史数据存储、打印等方式更加合理地调度、使用能源，使企业的能源计量和管理达到一个新的水平，提高企业的经济效益和社会效益。2、选用技术成熟、兼容性好、可扩展性强和标准化程度高的硬件设备和软件产品，在全面达到系统技术指标、实现系统功能、保证系统可靠性的前提下，要充分考虑系统的性能价格比。完善故障报警系统，使运行人员可以快速掌握报警地点，对超温、超压、断电等各种故

8、障能做到及时诊断 。3、在远程计算机监控系统部分采用3台数据共享的监控计算机组成局域网完成对所有换热站和热源锅炉的数据采集和监控，通过无线通信方式能够在线完成系统数据库的更新和监控，实时显示锅炉房炉膛结焦情况和换热站工艺流程 。实现整个系统的在线优化。建立健全运行报表档案，分析各种查询、统计、计算 温度、压力、流量、频率、阀门开度指标，指导系统优化运行，减少不必要的浪费。实现科学量化管理4、在换热站电气控制系统，采用16套PLC+彩色触摸屏方式+ GPRS无线通讯网络对一、二次管网热水的流量、温度、压力等参数进行监控 ，调整二次网循环水量和管网压力，从而达到控制整个系统的供热平衡。实现科学的调

9、度、管理。三、 控制方案 （一）系统设计要求 结合企业供热现状和 HYPERLINK :/ china-heating / 供热管网水力计算，为了对整个热网进行良好的控制凋节， 在每个换热站设有可编程控制器+触摸屏控制系统 ，即每个换热站 的每一个机组都要安装若干个压力传感器和温度传感器 、电动调节阀，一套微处理器控制装置，一套无线通讯模块GPRS。另外，为了准确了解整个管网的流量分配情况以及对管网变频器进行系统参数辨别、 故障诊断等，供 回水总管之间安装电磁流量计 。 以便能够保证热力系统安全、 节能、 稳定运行。 供热控制系统技术要求( 1 ) 检测热网运行工况， 并在本地和中央调度室中实

10、时显示各热力站的供、 回水温度、压力及流量等运行参数 ， 实现远程和本地直接对整个热网进行统一的调度和管理。 ( 2 ) 故障及运行工况的分析。根据实际测量的参数及 供、 回水温度、 压力及流量记录， 分析运行工况， 统计各种有关参数， 及时发现系统出现的各种异常现象， 并由此分析判定系统可能出现的故障， 迅速通知值班人员进行故障处理。 ( 3 ) 热网的控制与调整。整个热网集中控制， 即以各个换热站站供、 回水平均温度均匀为控制目标 ， 在监控中心控制下， 统一对各换热站进行调， 正。 通过调节供、 回水阀门的开度来调节管网的流量与温度， 可解决管网失调与冷热不均的问题。 ( 4 ) 换热站

11、无人值守。计算机控制系统可将换热站变为无人值守换热站 这样可减少人员的开支， 增加经济效益。 （三）控制系统的设计 1、 换热站控制系统设计方案 换热站控制系统主要完成现场供热数据的采集和控制命令的执行。换热站可以采用就地控制，远程监控的控制方式，控制器将控制过程中的相关参数经通讯网络上传至监控中心，由监控中心对这些数据进行分析，得出有关的曲线和数据，并产生相应的控制参数，下传至就地控制装置，完成相应的控制动作。现场控制站有以下控制回路：（1）二次热网温度调正回路 控制器检测二次供回水温度的实际值，将其作为反馈值，根据采集的数据对一次网电动调节阀进行调节，以调节换热器内热水的流量，从而使二次网

12、供水温度恒定。根据室外温度设定二次供水温度设定值，控制器可以通过操作面板和监控系统修改或上下平移温度曲线， 同时，控制器程序内置回水温度限制、回水流量限制、补水流量限制等控制保护功能，调节循环泵、补水泵的频率，当管网负荷过大或供热不足时，能够控制调节阀的开度不会开的过大，从而使管网水力平衡，防止争水现象的发生。（2） 补水流量控制控制器检测二次网供回水联通管上定压点的实际值，将其作为反馈值， 对补水泵变频器进行自动调节，以调节补水泵的转速，从而使二次网回水压力恒定。 （3）报警回路控制控制采集水箱超限报警信号，当发生超低限报警时，自动停止补水泵向管网内补水，当发生超高限报警时，立即发出报警信号

13、，以使维修维护人员及时发现并处理。针对报警的不同类型作出相应的动作。当控制器检测到二次网回水压力过低时，将停止二次网循环水泵，发出声光报警信号并将报警信号传至监控中心，当二次网回水压力达到要求后再将循环水泵启动； （4）远程启动、停止控制通过操作面板（触摸屏）实现手动控制，或者通过监控系统进行远端控制。控制器支持来电自启功能，从而实现完全的自动控制、无人值守。控制器能够根据设置接受监控中心参数修改指令，并保存更改历史记录。（5）每台换热站根据机组数量配置控制设备主控制器CPU 1个 电源模块 1个 通讯转换模块 1个 数据输入输出模块：5*AI：系统的压力、温度、流量、电流、频率等； 4*AO

14、：调节阀控制输出、变频泵控制输出等； 1*DI：泵运行、停止、管道电接点压力表接点等； 1*DO：泵启动、泵停止、电磁阀开关等； 人机显示模块 1个 操作控制柜 1 台 GPRS无线通讯模块 1个现场检测传感器若干现场执行单元若干(四) 系统通讯设计1、 现场级网络在通讯数据的传输上，我们采用RS-485和Modbus协议，完成现场PLC与 现场操作界面HMI之间的数据传输。GPRS无线通讯装置是符合IEEE 802.3u Fast Ethernet 协议的通讯设备，该设备以多种通讯方式完成与上位机通讯功能2、管理级网络采用IEEE 802.3u Fast Ethernet和防火墙技术完成控制

15、中心计算机与热力站控制网的通讯，实现 HYPERLINK :/ china-heating / 热网监控和计量数据信息资源的共享。服务器具有与外部网络交换数据的能力，可以提供WEB发布功能，可完成上一级管理人员监管整个热网的运行。（五）系统监控站设计 1、 硬件系统设计(1).设备选型：为确保控制中心计算机能够长期、稳定、可靠的运行， 控制中心计算机采用PM336型工业控制计算机作为系统服务器主机 。 (2).计算机辅助设备。打印机一台 （3）通讯卡一个。符合IEEE 802.3u Fast Ethernet通讯标准（4）监控组态软件一套技术指标：控制中心计算机：3台 按目前标准配备工控机。2

16、2“彩色液晶显示屏 IPC-610 /P4 /512M /520G 光驱/软驱/键盘/鼠标打印机1台HP-1007 2、软件功能设计(1).操作系统：采用WindowsXP。(2).监控软件：采用 通用型工控组态软件，1024点运行环境3套， (3).监控系统功能：工控组态软件是目前国内广泛使用的力控工控组态软件， 随着Internet科技日益渗透到生产、生活的各个领域，自动化软件的e趋势已发展成为整合IT与工厂自动化的关键。立足于门户概念，采用最新的JAVA 2核心技术，功能更丰富，操作更简单。整个企业的自动化监控将以一个门户网站的形式呈现给使用者，并且不同工作职责的使用者使用各自的授权口令

17、完成各自的操作，这包括现场的操作者可以完成设备的起停、中控室的工程师可以完成工艺参数的整定、办公室的决策者可以实时掌握生产成本、设备利用率及产量等数据。工控组态软件的Internet功能使您在任何时间均可实时掌控企业每一个生产细节如现场的流程画面、过程数据、趋势曲线、生产报表(支持报表打印和数据下载)、操作记录和报警等均轻松浏览。当然您必须要有授权口令才能完成这些命令。 1、换热站选择及状态显示2、换热站生产工艺流程图 系统可以针对某一用户、某一站点或者整个系统自动做出日报表、月报表、年度报表等汇总报表。日报表统计一天24小时整点的运行参数和累计流量以及用电量，累计停电时间等情况；月报表统计当

18、月每天的运行数据，列出每天的用水情况和停电时间等情况；年度报表统计一年12个月每月的用水情况和停电情况。报表可按照用户要求定制，直接进行预览、查询、打印。强大的报表功能如下3、日报表、月报表、年度报表系统可以针对某一站点、某一用户或者整个系统自动做出日用水量直方图、趋势曲线，月用水量直方图、趋势曲线，年用水量直方图、趋势曲线。直观的反映出各个用户的用水情况。曲线可任意放大、缩小和拖动。4、实用的图表曲线功能主控室对于出现的通信故障和数据超限产生报警，并将产生报警的时间和原因记录入数据库，报警方式为窗口提示、声音报警等。5、故障处理和报警功能操作员可通过设置不同的查询条件(包括时间、用户、数据范

19、围等)从数据库中获得各种历史数据，显示这一时刻的瞬时流量、累计流量等参数。也可查询报警记录，获得产生报警的时间和原因。数据库可方便的进行维护，数据库采用SQL SERVER网络数据库，可对各种数据进行分析，并可在权限范围内实现局域网或远程数据共享。6、历史趋势曲线 在线的参数修改和控制指令设定为系统及时改变各个远程设备的控制参数提供了可能。通过实现远程设定达到及时根据热网变化改变相应参数。17、实时在线参数修改系统安全设置系统设置多级权限，不同权限的功能有所不同。系统管理员可以使用所有的功能，而对于一般用户来说，数据库维护，系统维护等一些涉及系统内部安全的设置功能限制使用。（七）设备选型 A、

20、可编程控制器我们选用性能价格比较高的西门子 PLC 作为分站的控制系统；同时配有具有标准 流量计量积算、 系统参数存储记录、掉电时间记录、防盗用记录、数据报表等功能的智能型触摸式液晶显示仪HIM；采用GPRS通讯设备，实现分站与中央控制站的无线通讯。分站的系统结构如下图所示。PLC实现对现场信号的采集、处理等功能，并把数据送至GPRS/N7220实现了数据的双向透明传输功能。winwel人机界面以数字、棒图、曲线等方式显示压力、温度、流量、 液位、累计流量参数，根据流量、温度、压力信号进行调节， PLC采用德国西门子电气公司的S7系列PLC产品。德国西门子电气公司是世界知名的控制设备制造的专业

21、厂商，其产品在电力输配、工业控制与自动化领域享有很高声誉，其业务遍布民用住宅、建筑、工业及能源和基础设施四大市场。西门子电气公司在中国拥有多个培训中心、办事处、分公司及分销商，为用户提供周到的售后服务。S7-200系列PLC是一款高性能的PLC，具有坚固性、紧凑性及可扩展性等特点，其开关量I/O最大可至470点，同时具备模拟量I/O、高速计数、以及网络通讯等扩展模板，最大限度地满足对过程控制的各种需求。B、彩色触摸式液晶显示屏彩色触摸式液晶显示仪是国内著名厂家的高科技产品。 是一种智能化的多功能二次仪表，适合对蒸汽的热量进行过程监测，总量累积及定量控制；借助其记录与远传功能，还可随时调阅过程量

22、变化的历史曲线或相关的历史数据。新增加的掉电记录功能可记录仪表工作其间掉电发生的实时时间、掉电次数及掉电时间累积值，及记忆最末次掉电时间、瞬时流量和流量累积值， 在设计上吸纳了当今电脑结构思路：硬件上采用内带快闪存储器的新型微处理器，扩充了大容量的数据存储区，显示器采用大屏幕液晶图形显示板，软件上引入中文WINDOWS的框架思路，并采用了数据压缩技术。标准智能化的结构，高度地体现了微处理器化仪表的优越性。可长期存储记录现场控制站的各种参数和数据。 该设备在人机操作与观察界面上都对传统二次表做了挑战性的改革，以中文菜单引导组态操作，以丰富的图文数据显示测量结果，以明确的中文信息标识画面内容的工程

23、涵义，简洁直观地给人“智能”的感受。 带有丰富的通讯接口，可连接打印机、PLC、高速以太网 ，还可与上位机进行数据传输，实现记录数据的集中管理。C、现场检测传感器和执行设备部分由于换热站的变频控制部分选择了具有通信功能的风机、水泵负载专用变频器，按一拖二方式设计。本设计暂未考虑系统供电网络的电容补偿问题。考虑到现场检测设备的重要性，本次设计选择的所有现场设备均为国内著名厂家产品，如温度传感器选择国内知名品牌的一体化温度变送器，压力、液位检测均选择电容式压力/差压变送器，其性能及精度远远高于扩散硅式压力变送器。电动阀门选择上海仪表集团的智能型电动调节阀。D、配电及现场操作设备GGD2200*80

24、0*600配电柜及操作台1400*1200*600按相关电气标准就地制造，E、通讯转换部分 采用国外可靠性能较高的产品。RST3000-232/485模块。无线通讯模块采用标准的双向透明传输，完成现场控制系统和上位机的数据通讯。（八） 主要控制产品的技术说明： 1. PLC技术说明：CPU单元： S7-226：是西门子性价比较高的产品之一。具有内存扩展和通讯扩展端口， Windows平台，支持梯形图、指令表、结构化文本、及流程图编程语言，支持浮点数运算、变量代码编程及表达式编程，并提供PID等丰富的库函数和即插即用的调试手段。具有实时时钟；内部可保护RAM：120K字；集成闪存：16KB；执行时间：0.15ms；2、I/O模板模拟量输入模板：8通道, 0-20mA, 4-20mA, 模拟量输出模板4通道模拟量输出, +/-10V, 0-20mA, 4-20mA混合输入/输出模板：6AI/4AO通道；10V, 0-20mA, 4-20mA开关量输入模板, 8、16、32点, 24 VDC,或220VC 螺丝端子块；开关量输出模板： 8、16点DO。24 VDC,或220VC开关量混合, 16点输入/12点输出, 固态, 螺丝端子块；环境要求:温度080,相对湿度10-90%（不结露），工作电源范围:AC190V240V3. 智能触摸式显示屏技术说明 主要技术指