热力站控制系统.doc

一、热网监控系统的构成
整个热网监控系统由三部分构成：热网监控中心、热力站监控系统、无线通讯系统。如图1所示。整个过程为：

图1. 集中供热远程监控系统
(1)现场热力站PLC将各工艺参数实时采集后通过以太网通信模块将数据送往ETPro 555 EVDO路由器；同时，还可通过该通信模块接收监控中心的指令。
(2)无线通讯系统在对ETPro 555 EVDO路由器进行配置时预先输入监控中心的IP地址。ETPro 555 EVDO路由器收到PLC发来的数据后，把这些数据送到前面设置的IP地址网络服务器中，通过端口映射转发到数据中心服务器。ETPro 555 EVDO路由器发送数据的过程为：数据送到中国电信的3G无线网络中，然后再经过Internet传送给监控中心。
(3)热网监控中心由网络服务器、防火墙、数据中心服务器、工作站等组成。数据中心服务器将接收的来自各换热站的数据，进行存储、历史趋势分析、报表打印等。
二、热力站监控系统
1、热力站监控系统组成：
本地监控装置主要包括：供热控制器（现场控制器）、供热机组变频控制柜、调节阀、温度压力传感器、流量仪表、数传模块等。
2、场控制软件
该软件是为完成现场工作站采集热力站参数和控制参数并与监控中心进行通讯而设计，同时也支持现场工作站脱开监控中心独立运行。现场热力站控制软件主要完成采集热力站温度、压力、流量等运行参数，接受监控中心的控制指令、自动控制流量、温度、压力等参数，提供现场显示和操作界面，并实现监控中心与热力站之间的远程通讯。数据采集功能是热网监控系统的基础，用于采集热力站实时参数并经过计算通过现场工作站前面板的液晶触摸屏显示，通过其通讯功能将数据传输到中央控制室集中管理。控制调节功能主要是针对阀门控制．可采用自动与手动两种方式来调节，可通过现场工作站前面板的操作钮及彩色液晶触摸屏来实现控制。另外控制柜根据二次网供水压力及软水箱液位提供变频器开关信号和二次网供水压力信号，实现自动变频补水。
出现故障时发出报警信息，并进行故障处理以保护工作站设备的正常运行，同时将报警信息发送到监控中心。
3、本地监控系统功能：
(1)现场数据采集、数据处理、数据显示、流量累计计算。可对温度、压力、流量、热负荷变化等参数实现就地监视控制。
(2)根据流量、温度、压力要求，独立完成本地调节，闭环监控。例如可以就地利用采集的室外温度控制供水温度或任意设置供水温度。
(3)配备必要的软硬件及人机接口，可现场设定、修改参数。
(4)设置各种报警参数、报警处理及报警确认。
(5)数据通过3G无线方式上传监控中心计算机并接受监控中心计算机指令，完成控制任务，可以接受监控中心仿真系统计算出该站的最佳运行曲线，进行PID调节，以达到最经济的运行方式。
(6)另外，根据需求可设置视频监视系统，完成站内各设备运行情况的监视和防盗、防破坏的监视。
三、热网监控中心
热网监控中心主要由服务器、管理工作站组成。 监控中心需配置信息管理软件，其主要作用在于接收、存储、显示现场终端发来的数据，并实现一些数据分析功能，同时，能够根据接受的数据，自动分析完成自动预警的功能。监控系统功能特点：
(1)温度补偿功能：根据室外温度的变化和当地供热负荷曲线，调节二次侧的供水温度。室外温度信号可由监控中心通过通讯网络下传。
(2)补水定压：采用变频补水定压。二次侧回水压力低于设定值时，自动启动补水泵，连续调节补水泵转速。当二次侧回水压力恢复正常时，补水变频器进入睡眠，补水泵停止运行。
(3)循环水泵差压调节：当二次供回水压差与给定差压值出现偏差时，可通过循环泵变频器对二次供回水差压进行调节，从而实现通过对二次热网水力曲线的调节保证换热站的节能运行。
(4)失压保护：二次侧回水压力低于低限设定值时．补水变频器唤醒，自动补水系统投入运行，开始补水。自动补水系统投入运行后二次侧回水压力仍继续降低则发出报警。
(5)报警：对各类故障、事故、参数超限提供报警（如：二次侧供水温度超过温度上线设定值时。在热力站设声响报警，在监控中心设声光报警。
(6)超压保护：二次侧供水总管压力超过设定高限值（可调设定值）循环泵停止运行并关闭一次侧电动调节阀。
(7)软水箱水位监测：水位超高限时，中断软化水处理装置的进水：当水位超低限时，补水泵强制停泵。
(8)控制器：控制器作为无人值守换热站测控设备的核心，负责数据的采集、处理、运算、控制、显示、操作和通讯。控制器通过面板操作可以实现画面选择、参数修改、手动操作控制设备、在线编程等。面板在控制柜正面开孔安装。控制器可在网络通讯中断下仍可以完全独立的实现本地可靠测控，此时的室外温度设定值以现场采集或以最近一次监控中心下达的数据为准。
(9)数据存储及报表打印：对实时数据、报警信息进行存储，数据存入历史数据库，可随时调用、检索、查询打印以供分析参考。可打印班、日、月、年生产报表、运行趋势图。
四、无线通信系统
通信是整个供热控制系统联络的枢纽，各个热力站、热源、管道监控节点通过通信系统形成一个统一的整体。为了实现运行数据的集中监测、控制、调度，必须建立连接所有监控点的通讯网络。本系统拟采用无线电信3G数据传输系统。
1、通讯的实现
该系统主要是通过ETPro 555 EVDO路由器和中国电信的3G无线网络来完成。路由器主要完成PLC与调度中心数据传输转发的任务，同时也是与电信3G网络的工作接口。主要设置的参数如下：
(1)本方案是通过Internet实现的，这样用户的实现成本比较低。系统在连接之前，需要向中国电信申请办理UIM卡。
(2)数据发送目的地，即数据中心服务器或者路由器的IP地址或者动态域名。为了防止由于断电或者信号的原因而造成的IP地址的改变，我们使用动态域名。动态域名可以使您拥有一个固定的域名，对应一个可变的IP地址。这样用户就可以使用这个固定的域名，方便的进行监控和各种操作。

图2 动态域名
(3)与PLC的接口参数，包括波特率、停止位、奇偶校验、数据位、流控制。波特率是通讯快慢的一个标志，为了满足不同速率的cpu之间的通信，制订了很多种波特率，如果波特率固定了的话，会限制一些高速设备的通信速度，也会让一些低速设备不能通信，两台cpu之间通信必须波特率一样才能通信，不同速度cpu常用的波特率一般不同，可根据cpu的总线频率来选择。
2、通讯的组态
为了实现换热站PLC与调度中心的可靠通信，完成双向数据交换，在监控中心的上位机上安装AB公司的Logix 5000、RSView32、RSLinx软件，其中RSLinx软件是一种带有特殊通信功能的OPC服务器，如图3所示。它负责PLC与上位机的连接，是PLC采集数据的传送与上位机软件RSView32数据接收的中间站，同时，编程软件Logix5000与PLC的联机也需要RSLinx建立通道。

图3 OPC服务器
在上位机软件RSView32中读取远程换热站的数据，建立组态界面。服务器组态界面如图4所示。

图4 显示界面
3、基于3G无线通讯方式具有很多优点：
(1)3G无线通讯方式建立在公用网上，只要有手机信号的地方就可以使用这种通讯方式，比起专网频率资源缺乏、容量有限，3G无线网络覆盖范围大。
(2)永远在线，一旦拨号登陆网络后就会被分配一个IP地址，可随时与网络保持联系。
(3)无需架设天线，无需另建基站，先期投资小，周期短，而且免去无线电频率资源审批手续。
(4)开发性强，具有良好的兼容性，与IP网络具有很好的互通性，在技术上有较强的生命力。
(5)组网简单，费用低廉，市场推广潜力大。
因此，这种通讯方式虽然比传统的集群系统在无线网络覆盖上具有其无法比拟的优势，特别适合于点多、面广、离散数据(如水、电、汽等计量数据)的采集和统计分析。