基于PLC的智能供暖控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、    基于plc的智能供暖控制系統(tǒng)的設(shè)計    張艷玲【摘 要】本文針對供暖資源的浪費情況研究，設(shè)計了基于plc的智能供暖控制系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)，利用485通信技術(shù)和模擬量轉(zhuǎn)換技術(shù)讀取反饋的溫度參數(shù)、壓力參數(shù)、閥門開啟度參數(shù)等參數(shù)，應(yīng)用pid調(diào)節(jié)技術(shù)，通過改變熱水介質(zhì)的流量，改變該建筑物的熱量輸入。本文主要介紹供暖控制方案的設(shè)計及軟件編程思路，通過實踐證明，該系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定可靠、可操作性強、維護成本費用低廉等優(yōu)勢，可實現(xiàn)最大程度減少熱能浪費，實現(xiàn)精確按需供熱，達到能源節(jié)約的目的1?！娟P(guān)鍵詞】plc；供暖控制；pid調(diào)節(jié)一、引言目前，能源節(jié)約和環(huán)保

2、問題倍受人們關(guān)注。飛速發(fā)展的經(jīng)濟對能源的要求相當(dāng)迫切，面臨能源問題也更為突出，控制供暖浪費，制定科學(xué)合理的供暖控制方案，在節(jié)能管控方面顯得越來越重要。供暖節(jié)能管控的要點：供暖控制要達到國家規(guī)定的供暖溫度要求，使其自動化，智能化，遠程可操作化，可靠地保證安全、合理的供暖。供暖調(diào)節(jié)不僅要根據(jù)采集的室內(nèi)溫度，不同區(qū)域的合理時間段等，制定不同的供暖控制方案，還要根據(jù)具體不同區(qū)域、不同環(huán)境的需求，及時進行方案的調(diào)整及優(yōu)化。市面上已經(jīng)有了部分對供暖控制模塊的產(chǎn)品問世，但由于工作環(huán)境的惡劣性造成產(chǎn)品運行不穩(wěn)定，無法長時間實現(xiàn)穩(wěn)定的監(jiān)測及控制，通過基于plc的智能供暖控制系統(tǒng)的研究，利用plc作為主控制器，控

3、制電動執(zhí)行器，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性增強，系統(tǒng)運行更穩(wěn)定，使用壽命更長。系統(tǒng)內(nèi)部自帶rtc萬年歷，提供工作時間及日期，根據(jù)不同工作策略，使系統(tǒng)工作在不同的控制模式下。通過系統(tǒng)集成，實現(xiàn)系統(tǒng)化、智能化控制，實現(xiàn)對供暖的精確控制，同時實現(xiàn)供暖節(jié)能的目的2。二、供暖控制面臨的主要問題1.目前校園供暖和市政供暖大部分采用集中控制的方式，即在換熱站進行分區(qū)域集中控制，換熱站主要管路可進行分時段、分壓力、分流量的控制，同時，換熱站一般有專門人員進行換熱站的值守，可有針對性的進行分區(qū)域控制，但不能根據(jù)進行針對某棟建筑有針對性的調(diào)整，更無法及時反映某棟建筑實際供暖情況。2.針對校園的供暖需求來講，尤其是教室建筑，晚上

4、放學(xué)后，根本不需要高溫供暖，可調(diào)整至低溫運行。但由于未進行智能設(shè)備安裝，天天手工調(diào)節(jié)閥門又不現(xiàn)實，造成很大的能源浪費。3.建筑內(nèi)漏水無法進行檢測，如若管道漏水，不及時發(fā)現(xiàn)，會造成換熱站不停補水，同時還會造成整個區(qū)域的供暖無法達標(biāo)，造成資源浪費。三、智能供暖控制系統(tǒng)設(shè)計1.溫度傳感器。室內(nèi)分散安裝壁掛式溫度傳感器，采用具有485通信功能的，每個傳感器可單獨設(shè)置地址，通過調(diào)試plc的通信模塊，將室內(nèi)溫度參數(shù)采集到系統(tǒng)中，通過室內(nèi)溫度的采集，監(jiān)測供暖溫度是否達標(biāo)。2.遠傳流量計。為了監(jiān)測建筑物內(nèi)管網(wǎng)是否漏水，在建筑物進回水管路分別安裝遠傳流量計，分別計量進回水管路的瞬時流量和累計流量，通過調(diào)試plc

5、的通信模塊，將流量參數(shù)采集到系統(tǒng)中，通過對比進回水管路流量的采集，進行對比分析，監(jiān)測建筑物內(nèi)管道是否漏水。3.壓力傳感器。為了監(jiān)測建筑物內(nèi)供暖壓力是否達標(biāo)，在建筑物進水管路分別安裝壓力傳感器，計量建筑進水管路的壓力，通過調(diào)試plc的通信模塊，將壓力參數(shù)采集到系統(tǒng)中，通過將各個壓力參數(shù)與換熱站供暖壓力參數(shù)對比，進行綜合分析，判斷建筑供暖壓力是否達標(biāo)，管道壓力損耗是否在允許范圍之內(nèi)。4.電動調(diào)節(jié)閥。為了調(diào)節(jié)建筑物內(nèi)供暖溫度，通過安裝電動調(diào)節(jié)閥，調(diào)試plc的模擬量數(shù)據(jù)處理模塊，調(diào)節(jié)電動閥門的開度，改變供暖流量，來調(diào)節(jié)供暖溫度。5.控制要求。根據(jù)對學(xué)校的供暖和市政辦公建筑的調(diào)查情況，供暖控制調(diào)節(jié)需求如

6、下：（1）分時間段控制：校園建筑集群中，辦公樓、教學(xué)樓、實驗樓等建筑，晚上放學(xué)時間段至早上上課前一個小時左右，可進行低溫度運行；白天上課時間段，進行全溫供暖運行控制。學(xué)生宿舍樓正好相反，白天上課時間段進行低溫運行，天黑后，進行全溫運行，這樣即能保證正常供暖需求，也可達到供暖的節(jié)能目的。（2）pid溫控調(diào)節(jié)：通過設(shè)定的溫度參數(shù)與采集的建筑物內(nèi)的參數(shù)，結(jié)合時間段控制，pid調(diào)整電動閥門的開啟度，調(diào)整供暖管道的流量，來實現(xiàn)建筑物內(nèi)供暖溫度達標(biāo)，滿足國家規(guī)定的要求。（3）參數(shù)監(jiān)測：通過采集供暖進回水管道的進回水流量，進水管道的壓力，實時判斷建筑物內(nèi)管道是否有漏水現(xiàn)象的存在，避免換熱站不停補水，不僅造成

7、水資源的浪費，供暖溫度還無法達標(biāo)，熱量流失。（4）一鍵旁路功能：為避免意外狀況發(fā)生，控制器進行程序控制時，可進行一鍵設(shè)置，設(shè)置為旁路模式，全溫運行，保證正常供暖的運行，如若因電動閥門故障造成無法供暖情況下，直接啟用硬件的旁門管路，來保證正常供暖的運行。6.遠程組態(tài)監(jiān)控。plc控制器主機可適配以太網(wǎng)接口，各個plc智能供暖控制點可通過光纖進行網(wǎng)絡(luò)進行組網(wǎng)，上位控制系統(tǒng)中，采用b/s架構(gòu)的上位機軟件，通過開發(fā)控制系統(tǒng)程序，編輯實時畫面。通過網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，將用于現(xiàn)場控制的plc控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)連接起來。其次，從變量定義和i/o設(shè)備的管理入手，利用多樣化的繪圖工具、強大的腳本語言處理能力和豐富的命令語言

8、函數(shù)開發(fā)主監(jiān)控界面，子監(jiān)控界面。通過美觀性極高、靈活性、可操作性的人機交互界面，讓操作人員選擇自動或者手動運行。對于手動狀態(tài)也減少了plc的輸入點，從而降低成本，又增加了可操作性3。四、結(jié)束語基于plc的智能供暖控制系統(tǒng)可根據(jù)建筑物用熱時間和用熱區(qū)域的差異，進行分時段、分區(qū)域控制，如工作時間工作區(qū)域正常供熱，非工作時間非工作區(qū)域只進行執(zhí)守供熱，防止管道凍裂。該系統(tǒng)自動化程度高，可廣泛應(yīng)用于分時段供暖建筑區(qū)域?？刂破鞲鶕?jù)預(yù)設(shè)控制參數(shù)，調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的閥門開度，改變熱水介質(zhì)的流量，改變該建筑物的熱量輸入；同時管網(wǎng)的溫度、流量、壓力、閥門開啟度等參數(shù)也反饋至控制器，根據(jù)室內(nèi)溫度的反饋情況實現(xiàn)精度調(diào)節(jié)，最大程度減少熱能浪費，同時提高供熱質(zhì)量，最終實現(xiàn)精確按需供熱4?！緟⒖嘉墨I】1 熊濤， 丁辛芳，一種新穎的供暖控制技術(shù)j. 傳感器技術(shù)， 2015， 18 （5）： 50-53.2 鄭雪晶.二級網(wǎng)燃氣調(diào)峰集中供熱系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計j.天津：天津大學(xué)學(xué)報，2007.3 龔?fù)?，張樹?實例解讀西門子plcm.北京：中國電力出版社，2013.4 盧秋實.集中供熱控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用m.沈陽：沈陽建筑大學(xué)，2011.