世紀星在供熱控制系統中的使用

摘要：基于世紀星組態軟件的北京市某工廠小區供熱宴時監控系統，做到分支路、分時問、分溫度自動溫度補償控制，大大節省了能源，并通過軟件對外圍設備自動控制，并利用曲線、報警顯示和記錄等功能提高了系統操作效率和精確性。

1 概述
　　為實施藍天工程，北京大部分供暖已采用清潔燃料，但由于原系統設計不合理，缺乏先進監控手段和管理不科學，造成燃料費用居高不下。經調查分析，大多數集中鍋爐房的供熱系統在整個循環供熱的過程中散熱損失大、供熱區域內熱水循環量的水動力嚴重失衡，實際的熱水循環量超出設計值所需幾倍，不但造成供暖系統的供熱不均，達不到住戶的供暖要求，同時還要增加運行費用。本文根據現有北京市某工廠小區實際情況開發設計，該小區具有代表性，使得該系統稍加改動即可應用于目前很多的供熱系統。
　　該小區原供熱狀況直如下：鍋爐房共有三臺5.6MW燃氣熱水鍋爐。原來，季最冷時一般也只運行2臺，小區共計lO.32萬余平方米的建筑面積。主要供暖對象是車間熱水供水、辦公樓供水、生活熱水、住宅樓供水和集中空稠供水。原系統鍋爐的燃燒調整及起停，采取的是粗放型管理模式，不能根據供熱負荷的實際情況，進行合理、有效的集控和聯控，使每臺鍋爐處于最佳運行狀態，并達到供熱平衡。
　　此外，現有設備的利用不合理，搭配不匹配，限制了設備功能的充分發揮。供熱時量與質的調節無法同步，供熱區域內的熱量分配電就無法均勻調控，造成區域間與樓字間的供熱質量出現差別。根據目前供熱系統資源不能合理分配，只監不控等缺點，世紀長秋設計了基于組態軟件的供熱節能系統具有以下特點：
　　（1）供熱系統同時具有控制和監控功能，計算機作為控制和監視的管理中心，真正從用戶熱負荷實際需要出發，反過來控制整個鍋爐房供熱系統。
　　（2）智能化控制每一供暖之路，使溫度調節個性化、程序化，減少人為干擾，充分體現對用戶的人文關懷。
　　（3）供熱系統各個不同供熱區域實行分區控制功能，使各個供暖區根據各自不同情況實現不同時間，不同溫度的供暖。
　　（4）使用的各種溫度曲線、各種供熱單元負荷曲線為基礎開發的溫控設備大幅度降低用戶的運行費用，最大限度科學合理使用能源，將能耗控制到合理值。
　　（5）用世紀星組態軟件監控提高了系統的穩定性、安全可靠性，降低人為操作的不確定性、隨意性、勞動強度，管理更科學。

2 系統的硬件組成
　　系統主要有工控機（研華）、打印機、RTU柜包含數傳電臺、模擬量輸入輸出模塊、開關量輸入輸出模塊、UPS電源、通訊電線和一些通訊電纜。
　　工控機是核心，將首站的模塊采集到的數據利用雙絞屏蔽線通過RS-485串口通訊協議采集到計算機，在界面上實現顯示。各個供熱鍋爐的數據通過鍋爐的數傳電臺和首站的數傳電臺進行通訊，將數據送入工控機；工控機也將下達的指令通過數傳電臺發送到各個鍋爐。這樣就完成了所有參數的采集傳輸和命令傳輸。

3 系統的軟件設計及功能的實現
　　3.1 組態軟件簡介
　　工控組態軟件是利用系統軟件提供的工具。通過簡單形象的組態工作，即可構成所需的軟件功能。組態軟件正在以提高系統的成功率和可靠性、縮短項目統開發周期、減少開發費用等優勢代替著各種計算機語言的軟件開發，受到了越來越多的科技人員的重視和青睞，并已顯示出形成計算機控制系統軟件主導地位的趨勢。
　　由北京世紀長秋科技有限公司研制的世紀星組態軟件，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，是一套基于Windows平臺的用于快速構造和生成上位機監控系統的組態軟件系統。為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發平臺能夠完成現場數據采集、實時和歷史數據處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、曲線和報表輸出、企業監控網絡以及高性能、高可靠性、低成本的嵌入系統等功能。本文將介紹基于工控軟件世紀星的供熱節能系統。
　　3.2 主要功能的實現
　　（1）定時段及溫度限值控制原系統導致大量的辦公區域在夜間能源空耗現象突出。
　　由于運行溫度單一，造成無法根據實際需要進行動態溫度調節。傳統的鍋爐房對外網的熱水溫度．都是采用單一的出水溫度方式進行。即鍋爐只有一個出水溫度．即使許多換熱站供暖循環二次水的溫度也只能靠一次水的變化而變化，調節閥門也僅僅靠人工初始設的開關控制，一般都是維持一個固定開度不變。即二次水溫度僅靠一次水溫變化．來帶動二次水溫度簡單的“質調節”，卻無法實現量與質的同步調節。
　　該系統可以使各供熱區域的各支路（包括車間供水、辦公樓供暖、住宅樓供暖、集中空調供水）出口溫度，按照不同溫度的需要和不同的運行時間需要，進行任意的分溫、分時、分段調整，這樣可以避免原系按照最高區域溫度設計，其它不需要這樣高溫度供熱的區域用戶，例如大量辦公樓下班后．由于與家屬宿舍樓在同樣采暖系統中仍然采用同樣溫度和方式供熱，而產生能源的大量浪費。
　　（2）外圍設備的自動控制。
　　原系統由于沒有集中控制，所以對于閥門的關閉等操作都是工人師傅手動完成，給系統操作帶來了極大的不便。本系統組態軟件實現了外圍設備的自動控制。簡單的幾個按鍵操作即可實現對外圍設備的控制。
　　（3)系統實時監控、故障顯示和記錄。
　　那對于原系統．一旦發生故障，操作人員無法立即知道是哪個部分發生異常，只能憑經驗尋找，而且對于當前各部分的運行狀態無法整體觀測到，這就給系統的運行和操作帶來了很大的不便，生產效率很低。而本文介紹的系統采用實時監控技術，通過世紀星組態軟件實現了對鍋爐運行的所有參數實時監控，使得所有參數的當前運行狀態可以在同一畫面中顯示，這樣操作人員就可以方便、快速的了解各部分的運行情況，大大提高了生產效率。
　　此外，故障報警功能使實際運行中的某個參數超過設定標準時，系統自動發出警告，操作人員只要檢查相對應部分的設置即可。故障報警信息會由系統自動記錄，以便以后察看。
　　如圖1所示：

4 總結
　　本文介紹的鍋爐監控系統進行分支路、分溫度、分時間的自動控制，使得出水溫度不再是一個固定值，避免了造成各供暖分路的要求與供應之間的矛盾，原來系統的該熱的時候不熱、不需要熱的時候反而熱的現象不再出現。各支路按照室外天氣溫度進行變化補償，大大節約了資源。經計算和實地考察，該系統與原系統相比，可節省資源45％以上，此外，實時監控、故障顯示記錄和實時曲線使系統控制更加自動化、系統化，大大提高了工作效率。■