現(xiàn)場總線技術的發(fā)展引起了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結構的改變。在供熱系統(tǒng)中,到目前為止我國大部分地區(qū)都采用各供熱站人工抄表并上報數據到本供熱公司,然后由專人負責記錄、統(tǒng)計和分析,因此,各熱力公司每天的運營情況不能及時地反饋到供熱辦。為確保對居民的有效供熱,現(xiàn)場總線技術在此發(fā)揮了強大的作用,其不僅實現(xiàn)了自動抄表功能而且能夠及時將數據發(fā)送到供熱辦。
對供熱控制系統(tǒng)的新要求
在我國能源結構中,供熱耗能所占比重很大,其節(jié)能潛力相當可觀,主要表現(xiàn)在:因熱網失調造成的能源浪費;供熱系統(tǒng)中缺乏有效的調節(jié)手段,不能實現(xiàn)意義上的運行調節(jié),實現(xiàn)按需供熱,設備匹配不盡合理,運行費用過高,特別是熱網循環(huán)泵耗電過大等等許多方面。城市供熱關系到千家萬戶的冷暖,從供熱最主要的目的出發(fā),應該建立一個從最末端(用戶)到換熱站、供熱站、熱源之間的一個有效的靈敏的自動運行調節(jié)的系統(tǒng),才能徹底解決供熱系統(tǒng)中的不合理問題。因此,現(xiàn)代供熱聯(lián)網檢測及管理系統(tǒng)須具有以下特點:
■ 減少人的勞動強度;
■ 各供熱站實現(xiàn)自動抄表功能;
■ 供熱公司可以查看接入本系統(tǒng)的各供熱站實時供熱數據;
■ 供熱公司也可查看各供熱站的歷史趨勢和數據并可打印
■ 系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠
現(xiàn)場總線技術的特點
現(xiàn)場總線技術是安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內的自動化裝置之間的數字式、串行、多點通訊的數據總線(國際電工委員會IEC6-1158),它可以解決多種現(xiàn)場智能化儀表、控制器、執(zhí)行機構等現(xiàn)場設備之間的數字通信問題。
現(xiàn)場總線的通信方式可以采用有線方式或無線方式將符合同一種現(xiàn)場總線標準的現(xiàn)場設備及控制單元相互連接起來,以構成數字化的通信網絡。其主要特點為:
■ 提高了系統(tǒng)精度及可靠性,系統(tǒng)集成大大簡化,便于維護;
■ 降低了控制風險,將控制功能分散化,提高了系統(tǒng)反應速度;
■ 節(jié)省了大量的信號電纜;
■ 現(xiàn)場設備具有自診斷功能,容易判斷故障所在;
■ 開放的技術標準,用戶可以擇優(yōu)選擇。
控制系統(tǒng)的構成
該系統(tǒng)中的各個供熱站分布在方圓400平方公里的范圍內,且每個供熱站之間分布分散,因此供熱公司通過撥號網絡的形式自動輪詢本公司所管轄的各個供熱站以便實時采集現(xiàn)場數據,同時通過無線微波的數據傳輸方式把供熱公司所采集的數據實時地傳送到供熱辦的SQL數據服務器上。
該系統(tǒng)包括兩個部分:數據管理與分析系統(tǒng)、實時監(jiān)控系統(tǒng)。在此主要介紹實時監(jiān)控系統(tǒng)。實時遠程監(jiān)控系統(tǒng)(各供熱公司內)通過撥號網絡采集各供熱站的數據。
系統(tǒng)配置
該系統(tǒng)采用撥號的方式通過MODBUS總線形式由監(jiān)控中心巡回檢測各個遠程從站設備,將所采集的數據進行記錄以便傳送到數據管理與分析系統(tǒng)。
監(jiān)控中心
監(jiān)控中心的主要設備有計算機和調制解調器,通過撥號網絡和各供熱站交換數據。監(jiān)測軟件采用當今流行的美國Intellution公司的IFIX工控軟件。監(jiān)控軟件把硬件系統(tǒng)采集的各種數據如壓力、溫度、流量等以需要的方式顯示。
IFIX軟件的特點:
■ 穩(wěn)定可靠。
■ 界面有好。
■ 實時性好。
■ 具有報警功能,當網路連接失敗時,在畫面上產生報警信息。
遠程從站設備
該系統(tǒng)中的每個供熱站均采用WAGO 公司的現(xiàn)場總線裝置用于接收來自現(xiàn)場的儀表信號,并處理成數字信號傳輸到上位機進行顯示。該現(xiàn)場總線裝置由三部分構成:MODBUS 現(xiàn)場總線控制器、輸入/輸出模塊、終端模塊。
現(xiàn)場總線控制器采用750-816,其所具有MODBUS 現(xiàn)場總線接口可與調制解調器直接相連實現(xiàn)自動應答來自監(jiān)控中心的請求并將數據發(fā)送出去。除此之外,該控制器還具有一定的控制功能,可實現(xiàn)數據的就近采集就近處理,提高了系統(tǒng)的實時性。
WAGO 公司的現(xiàn)場總線輸入/輸出模塊具有高精度及高可靠性的特點。良好的模塊化結構設計,使I/O模塊在拆卸的過程中可以不使用任何工具。強大的診斷功能使系統(tǒng)的調試和維護變得很輕松。這種模塊化的結構減少了大量的設計、安裝、調試、維護的費用,原來繁瑣的原理圖、布線圖設計變得簡單。
終端模塊表示一個從站配置的結束。
該系統(tǒng)具有76個這樣的現(xiàn)場總線裝置,由于該系統(tǒng)采用撥號網絡的總線構成形式使得增加或減少一個節(jié)點變得很容易,且每個節(jié)點均采用模塊化的現(xiàn)場總線裝置無需底板,因此在同一個節(jié)點上增加一個模塊或減少一個模塊也變得非常容易且沒有太大的空間要求,該特點使得該系統(tǒng)具有較強的系統(tǒng)擴展能力,且不會增加布線的煩惱和過高的費用。
現(xiàn)場執(zhí)行機構
現(xiàn)場執(zhí)行機構又分為檢測部分和執(zhí)行部分;現(xiàn)場儀表完成監(jiān)測過程的第一步,把被測物理參量信號轉化成電信號,如壓力表、 液位計、流量計、壓力變送器等,轉化成的電量信號被傳送到現(xiàn)場總線輸入輸出設備。
結束語
近年來現(xiàn)場總線技術得到了飛快的發(fā)展與普及,尤其應用到自控行業(yè),該供熱聯(lián)網工程為供熱自控領域開創(chuàng)了一片新的天地,本工程中應用到的無線局域網更是順應了網絡時代發(fā)展的趨勢,運行證明本供熱聯(lián)網項目既提高了供熱工作效率又節(jié)約了每年供熱出現(xiàn)的各種死區(qū)和無法實現(xiàn)的難點,為人們的供熱取暖和各供熱公司供暖期工作提供了一道牢固的保障!