大連大發(fā)供熱公司作為大連市第二大供熱企業(yè)，現(xiàn)有集中供熱面積1700萬m2，由2個熱源單位供熱，分別是發(fā)電公司、泰山熱電公司，另有四座事故備用鍋爐房，共有2個中繼泵站、270余個換熱站，承擔(dān)著大連市約15萬戶的供暖。集中供熱由二個熱源分別供給，二個熱源的主干管已聯(lián)成環(huán)狀，主干管之間設(shè)隔離門，運(yùn)行方式目前為雙熱源獨(dú)立運(yùn)行。該項目從2012年6月開始實施，現(xiàn)以對80余個換熱站進(jìn)行改造，原有換熱站在循環(huán)泵及補(bǔ)水泵系統(tǒng)增加了變頻器，并增加流量、溫度、壓力傳感器，以西門子公司生產(chǎn)的PLC（可編程控制器）作為主控設(shè)備。

1、工作原理

1.1變頻器工作原理

主電路是給異步電動機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

1.2PLC工作原理

PLC即可編程控制器（ProgrammablelogicController）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。

PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式：⑴每次掃描過程，集中采集輸入信號，集中對輸出信號進(jìn)行刷新；⑵輸入刷新過程，當(dāng)輸入端口關(guān)閉時，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入；⑶一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新；⑷元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。⑸掃描周期的長短由三條決定：①CPU執(zhí)行指令的速度；②指本身占有的時間；③指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非常快的。⑹由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。

2、配置組成

2.1系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由可編程控制器（PLC）、輸出繼電器以及觸摸屏監(jiān)控畫面組成。

2.2硬件組成

以西門子公司生產(chǎn)的可編程控制器（PLC）為主控設(shè)備，本系統(tǒng)硬件型號如下：

電源模塊：6ES7307-1EA01-0AA0

CPU模塊：6ES7314-1AG14-0AB0

以太網(wǎng)通訊模塊：6GK7343-1CX10-0XE0

開關(guān)量輸入：6ES7321-1BH02-4AA1

開關(guān)量輸出：6ES7322-1BH01-4AA1

模擬量輸入：6ES7331-1KF02-4AB1（8通道）

模擬量輸出：6ES7332-5HF00-4AB1（8通道）

輸出繼電器：歐姆龍DC24V

2.3軟件組成

系統(tǒng)的軟件是由編程軟件STEP7，組態(tài)軟件wincccomfort。本系統(tǒng)觸摸屏畫面是用西門子公司的wincccomfort畫成，系統(tǒng)主要由以下畫面組成：主畫面、一次網(wǎng)參數(shù)總覽、二次網(wǎng)參數(shù)總覽、循環(huán)泵補(bǔ)水泵操作、調(diào)節(jié)閥控制、系統(tǒng)畫面、清零操作、巡檢記錄、內(nèi)部參數(shù)。

3、功能介紹

3.1變頻器功能

傳統(tǒng)的換熱站內(nèi)二次網(wǎng)循環(huán)泵都是以孔板或者閥門調(diào)節(jié)來控制泵出口流量及壓力，對設(shè)備損耗、電能的浪費(fèi)以及人力要求很高。對外部流量的調(diào)節(jié)造成很大的困擾。

變頻器的使用可以選擇根據(jù)外部要求進(jìn)行簡易調(diào)節(jié)，通過設(shè)置頻率達(dá)到控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到控制泵出口流量及頻率或者通過壓差控制方式控制泵的出力，達(dá)到節(jié)能（節(jié)電）的效果。

傳統(tǒng)的換熱站內(nèi)二次網(wǎng)補(bǔ)水泵的控制方式都是以壓力指針判斷泵的啟停，頻繁的操作造成設(shè)備的損耗及人力的浪費(fèi)。變頻器對補(bǔ)水泵的使用是以恒壓控制方式控制，當(dāng)補(bǔ)水壓力即循環(huán)泵入口壓力低時進(jìn)行補(bǔ)水，恢復(fù)需要壓力時停泵。以大連大發(fā)供熱公司一年的采暖期為比較，使用變頻前與使用后作為比較，節(jié)約電能20%—40%。

3.2PLC功能

PLC系統(tǒng)主要針對換熱站相關(guān)設(shè)備進(jìn)行設(shè)備控制，數(shù)據(jù)采集控制，及監(jiān)視等。換熱站系統(tǒng)控制設(shè)備一般有：循環(huán)泵、補(bǔ)水泵，以及調(diào)節(jié)流量的調(diào)節(jié)閥等。顯示溫度、壓力、流量等各種參數(shù)。

遠(yuǎn)程控制循環(huán)泵以及補(bǔ)水泵的啟停、手動控制調(diào)節(jié)閥的開度、自動定壓補(bǔ)水、調(diào)節(jié)閥自動定溫調(diào)節(jié)開度、循環(huán)泵自動定溫調(diào)節(jié)頻率、考察看站人員的工作情況。PLC的選用可以實現(xiàn)工藝控制的自動化，由CPU、輸入/輸出模塊接收測量信號（如溫度，壓力，流量等轉(zhuǎn)化來的電信號）、遠(yuǎn)程掃描模塊、中間繼電器、光電轉(zhuǎn)換模塊等組成，通過專用軟件編程（梯形圖或語言命令），利用網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)或局域網(wǎng)等）實現(xiàn)對執(zhí)行元件（如閥門的開閉，馬達(dá)的啟停，調(diào)速等）的控制來達(dá)到供熱平衡的目的。

4、結(jié)束語

變頻器結(jié)合PLC在換熱站的應(yīng)用，在集中供熱行業(yè)已經(jīng)形成一種趨勢，并且日趨完善。這種自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，在節(jié)約電能、降低運(yùn)行成本的同時，依靠其簡易、穩(wěn)定的運(yùn)行已經(jīng)慢慢為廣大供熱企業(yè)所接受。