小区供暖监控系统的设计

唐咏

摘 要：根据城市小区供暖的自动控制要求，采用上位机、PLC、各类温度、液位、压力传感器，设计了一个供暖控制系统，并通过西门子WinCC组态，设计了组态画面和监控程序，从而实现了小区供暖系统温度、压力、流量的现场检测，提高了供暖效果。

关键词：供暖；监控系统；控制策略；组态

中图分类号：TP272 文献识别码：A 文章编号：2095-1302（2014）02-0022-03

0 引 言

随着城市智能小区的发展和节能减排的提倡，如何安全、有效、科学地控制供暖系统成为现代化小区急需解决的问题。目前很多小区的供暖设备仍是由人工管理。由于人工管理的滞后性，二次供热的温度常常达不到预期的要求。为了改善这一普遍情况，本文设计了一套小区自动控制的监控系统。

图1 网络结构图

1 空调网络结构

图1所示是中央空调河水源热泵系统配套的自控系统网络结构图。该空调系统设置了2台河水源热泵主机，以提取河水热量或冷量用于小区用户冬季制热和夏季制冷的中央空调的冷热源。其中一台热泵主机带余热回收，夏季时可实现免费生活热水的制取，冬季时通过提取河水热量制取生活热水，为小区提供24小时热水。

2 小区供暖策略分析

2.1 系统控制模式

系统控制模式总体上分为本地和远程。图2所示是其控制模式分解图。当水泵、热泵主机电控柜上转换开关置于本地时，自控系统只能监测系统的运行状态和运行参数。当水泵、热泵主机电控柜上转换开关置于远程时，所有设备由自控系统实现其远程启停控制。系统处于远程控制时，自控系统分为单体设备启停和顺序自控启停控制。单体设备启停即在计算机上挨个设备点击，实现设备的远程手动启停。顺序自控又可分为时区自控和非时区自控，时区自控即在计算机上设定启停时间段（一天最多可设定4个启停时间段），自控系统根据设定的时间自动完成系统的顺序自动启停控制，各设备的逻辑连锁、逻辑启停顺序由自控系统自动实现。非时区启停控制即由操作人员在计算机上手动点击启动系统，自控系统即自动完成设备逻辑连锁、顺序启停，非时区启停时由人工在计算机上手动操作启动后，必须手动进行停机操作[1]。

图2 控制模式分解图

2.2 系统运行模式

本系统的运行模式有主机供能、主机蓄能、水池供能、主机与水池联合供能、主机边供能边蓄能、制取生活热水等6种。不同的运行模式对应不同的设备启停组合和不同的水系统运行模式。

主机供能一般在平时段或谷时段或水池供能不足时启用；

主机蓄能在谷时段由主机往蓄能水池蓄能；

水池供能时：在峰时段、平时段，尽量利用水池供能；

主机与水池联合通能一般用于峰时段、平时段水池供能不足时采用联合供能；主机边供边蓄：用于谷时段，需要往水池蓄能，同时末端有供能需求；

制取生活热水一般用于过渡季节，末端无供能需求，只需制取生活热水时使用。由于有生活热水箱，建议制取生活热水尽量定时在电价谷时段进行。

3 硬件选型

本系统的主要受控设备有全热回收螺杆式水源热泵、板式换热器、空调用电锅炉、生活热水用电锅炉以及河水泵等。本项目设计采用了多项最新的节能技术，包括河水源热泵等可再生能源的利用、水蓄冷移峰填谷、空调主机余热回收免费制取生活热水等。

自控系统采用西门子S7-300系列PLC控制器，传感器选用西门子产品。主要元器件选型如下[2]：

中央监控系统：研华工控机，WINCC6.2；

PLC控制器：CPU315-2DP，6ES7 315-2AH14-0AB0；

水管温度传感器：QAE2164.010；

水管压力传感器：QBE2002-P10。

4 监控组态设计

4.1 监控画面

中央监控系统设置了开机自动运行功能。监控计算机开机后将自动启动空调自控系统，监控主画面如图3所示。

在图3所示的系统中，监控画面总体上分为5个区域。左边一排按钮为监控功能切换区，通过点击不同按钮实现画面的切换。左下角为消息中心，本窗口显示系统最新的消息，包括故障报警信息、设备运行/停机信息等。消息窗口较小，如需查看详细的消息，可点击“消息查询”按钮查看详细信息。画面正上方为标题区域，即显示当前画面的标题。最下方为快捷状态栏，显示系统一些基本信息和设置。中间最大的区域为数据区，主要用于显示不同操作产生的不同画面。

4.2 监控中心

系统运行时自动进入的第一个画面就是监控中心，监控中心以平面图的方式直观显示了能源站内管道布局、设备布局，真实地反应了各设备之间、管道之间的相对位置。画面以数据、设备颜色等多种方式丰富的显示系统运行信息[3]。

点击主机图片，可查询主机本体的运行参数。图4所示是主机的实时运行参数。点击蓄能水池、流量计、水泵都可弹出相应的小窗口，以显示设备运行数据和信息。

4.3 用户登陆和用户注销

共设置了两个用户，分别为HHADMIN和HHNBW。HHNBW用户只能进行数据查询，不能进入参数设置画面。要进入参数画面必须以HHADMIN用户登陆。用HHADMIN登陆后，如果不进行任何操作，鼠标、键盘没有任何操作超过5分钟，系统会自动注销HHADMIN用户[4]。

图4 主机实时运行参数

5 结 语

正常情况下，空调自控系统自动完成运行监控功能。包括设备的正常启动/停止（选择远程方式）、设备的状态显示、系统运行数据的记录与归档、设备报警和消息文本显示和归档。系统组态设计中，完成了主界面、实时曲线界面等界面的设计。主界面可以监控各温度、流量、压力传感器信息。显示主机运行情况，实现供暖系统的自动控制。整个系统具备比较完善的监控功能。

参 考 文 献

[1] 张美英，屈飞. 基于PLC的双恒压供水控制系统设计[J]. 机电产品开发与创新，2006（6）： 155-156.

[2] 赵华军，钟波. 基于PLC和变频器控制的恒压供水系统的设计[J]. 自动化与信息工程，2006（3）： 24-26.

[3] 连纪海.组态王软件系统在热网微机监控系统中的应用[J].赤峰学院学报，2005，21（2） ：32-33.

[4] 李品，刘志峰，谢川，等.基于工控组态软件的供热控制系统[J].微计算机信息，2006，22（3-1）：14-15

[5] 陈立军， 袁洪波，王金铭，等. 基于网络的集中供热远程监控系统[J].微计算机信息，2008（25）：174-175，197 .

摘 要：根据城市小区供暖的自动控制要求，采用上位机、PLC、各类温度、液位、压力传感器，设计了一个供暖控制系统，并通过西门子WinCC组态，设计了组态画面和监控程序，从而实现了小区供暖系统温度、压力、流量的现场检测，提高了供暖效果。

关键词：供暖；监控系统；控制策略；组态

中图分类号：TP272 文献识别码：A 文章编号：2095-1302（2014）02-0022-03

0 引 言

随着城市智能小区的发展和节能减排的提倡，如何安全、有效、科学地控制供暖系统成为现代化小区急需解决的问题。目前很多小区的供暖设备仍是由人工管理。由于人工管理的滞后性，二次供热的温度常常达不到预期的要求。为了改善这一普遍情况，本文设计了一套小区自动控制的监控系统。

图1 网络结构图

1 空调网络结构

图1所示是中央空调河水源热泵系统配套的自控系统网络结构图。该空调系统设置了2台河水源热泵主机，以提取河水热量或冷量用于小区用户冬季制热和夏季制冷的中央空调的冷热源。其中一台热泵主机带余热回收，夏季时可实现免费生活热水的制取，冬季时通过提取河水热量制取生活热水，为小区提供24小时热水。

2 小区供暖策略分析

2.1 系统控制模式

系统控制模式总体上分为本地和远程。图2所示是其控制模式分解图。当水泵、热泵主机电控柜上转换开关置于本地时，自控系统只能监测系统的运行状态和运行参数。当水泵、热泵主机电控柜上转换开关置于远程时，所有设备由自控系统实现其远程启停控制。系统处于远程控制时，自控系统分为单体设备启停和顺序自控启停控制。单体设备启停即在计算机上挨个设备点击，实现设备的远程手动启停。顺序自控又可分为时区自控和非时区自控，时区自控即在计算机上设定启停时间段（一天最多可设定4个启停时间段），自控系统根据设定的时间自动完成系统的顺序自动启停控制，各设备的逻辑连锁、逻辑启停顺序由自控系统自动实现。非时区启停控制即由操作人员在计算机上手动点击启动系统，自控系统即自动完成设备逻辑连锁、顺序启停，非时区启停时由人工在计算机上手动操作启动后，必须手动进行停机操作[1]。

图2 控制模式分解图

2.2 系统运行模式

本系统的运行模式有主机供能、主机蓄能、水池供能、主机与水池联合供能、主机边供能边蓄能、制取生活热水等6种。不同的运行模式对应不同的设备启停组合和不同的水系统运行模式。

主机供能一般在平时段或谷时段或水池供能不足时启用；

主机蓄能在谷时段由主机往蓄能水池蓄能；

水池供能时：在峰时段、平时段，尽量利用水池供能；

主机与水池联合通能一般用于峰时段、平时段水池供能不足时采用联合供能；主机边供边蓄：用于谷时段，需要往水池蓄能，同时末端有供能需求；

制取生活热水一般用于过渡季节，末端无供能需求，只需制取生活热水时使用。由于有生活热水箱，建议制取生活热水尽量定时在电价谷时段进行。

3 硬件选型

本系统的主要受控设备有全热回收螺杆式水源热泵、板式换热器、空调用电锅炉、生活热水用电锅炉以及河水泵等。本项目设计采用了多项最新的节能技术，包括河水源热泵等可再生能源的利用、水蓄冷移峰填谷、空调主机余热回收免费制取生活热水等。

自控系统采用西门子S7-300系列PLC控制器，传感器选用西门子产品。主要元器件选型如下[2]：

中央监控系统：研华工控机，WINCC6.2；

PLC控制器：CPU315-2DP，6ES7 315-2AH14-0AB0；

水管温度传感器：QAE2164.010；

水管压力传感器：QBE2002-P10。

4 监控组态设计

4.1 监控画面

中央监控系统设置了开机自动运行功能。监控计算机开机后将自动启动空调自控系统，监控主画面如图3所示。

在图3所示的系统中，监控画面总体上分为5个区域。左边一排按钮为监控功能切换区，通过点击不同按钮实现画面的切换。左下角为消息中心，本窗口显示系统最新的消息，包括故障报警信息、设备运行/停机信息等。消息窗口较小，如需查看详细的消息，可点击“消息查询”按钮查看详细信息。画面正上方为标题区域，即显示当前画面的标题。最下方为快捷状态栏，显示系统一些基本信息和设置。中间最大的区域为数据区，主要用于显示不同操作产生的不同画面。

4.2 监控中心

系统运行时自动进入的第一个画面就是监控中心，监控中心以平面图的方式直观显示了能源站内管道布局、设备布局，真实地反应了各设备之间、管道之间的相对位置。画面以数据、设备颜色等多种方式丰富的显示系统运行信息[3]。

点击主机图片，可查询主机本体的运行参数。图4所示是主机的实时运行参数。点击蓄能水池、流量计、水泵都可弹出相应的小窗口，以显示设备运行数据和信息。

4.3 用户登陆和用户注销

共设置了两个用户，分别为HHADMIN和HHNBW。HHNBW用户只能进行数据查询，不能进入参数设置画面。要进入参数画面必须以HHADMIN用户登陆。用HHADMIN登陆后，如果不进行任何操作，鼠标、键盘没有任何操作超过5分钟，系统会自动注销HHADMIN用户[4]。

图4 主机实时运行参数

5 结 语

正常情况下，空调自控系统自动完成运行监控功能。包括设备的正常启动/停止（选择远程方式）、设备的状态显示、系统运行数据的记录与归档、设备报警和消息文本显示和归档。系统组态设计中，完成了主界面、实时曲线界面等界面的设计。主界面可以监控各温度、流量、压力传感器信息。显示主机运行情况，实现供暖系统的自动控制。整个系统具备比较完善的监控功能。

参 考 文 献

[1] 张美英，屈飞. 基于PLC的双恒压供水控制系统设计[J]. 机电产品开发与创新，2006（6）： 155-156.

[2] 赵华军，钟波. 基于PLC和变频器控制的恒压供水系统的设计[J]. 自动化与信息工程，2006（3）： 24-26.

[3] 连纪海.组态王软件系统在热网微机监控系统中的应用[J].赤峰学院学报，2005，21（2） ：32-33.

[4] 李品，刘志峰，谢川，等.基于工控组态软件的供热控制系统[J].微计算机信息，2006，22（3-1）：14-15

[5] 陈立军， 袁洪波，王金铭，等. 基于网络的集中供热远程监控系统[J].微计算机信息，2008（25）：174-175，197 .

摘 要：根据城市小区供暖的自动控制要求，采用上位机、PLC、各类温度、液位、压力传感器，设计了一个供暖控制系统，并通过西门子WinCC组态，设计了组态画面和监控程序，从而实现了小区供暖系统温度、压力、流量的现场检测，提高了供暖效果。

关键词：供暖；监控系统；控制策略；组态

中图分类号：TP272 文献识别码：A 文章编号：2095-1302（2014）02-0022-03

0 引 言

随着城市智能小区的发展和节能减排的提倡，如何安全、有效、科学地控制供暖系统成为现代化小区急需解决的问题。目前很多小区的供暖设备仍是由人工管理。由于人工管理的滞后性，二次供热的温度常常达不到预期的要求。为了改善这一普遍情况，本文设计了一套小区自动控制的监控系统。

图1 网络结构图

1 空调网络结构

图1所示是中央空调河水源热泵系统配套的自控系统网络结构图。该空调系统设置了2台河水源热泵主机，以提取河水热量或冷量用于小区用户冬季制热和夏季制冷的中央空调的冷热源。其中一台热泵主机带余热回收，夏季时可实现免费生活热水的制取，冬季时通过提取河水热量制取生活热水，为小区提供24小时热水。

2 小区供暖策略分析

2.1 系统控制模式

系统控制模式总体上分为本地和远程。图2所示是其控制模式分解图。当水泵、热泵主机电控柜上转换开关置于本地时，自控系统只能监测系统的运行状态和运行参数。当水泵、热泵主机电控柜上转换开关置于远程时，所有设备由自控系统实现其远程启停控制。系统处于远程控制时，自控系统分为单体设备启停和顺序自控启停控制。单体设备启停即在计算机上挨个设备点击，实现设备的远程手动启停。顺序自控又可分为时区自控和非时区自控，时区自控即在计算机上设定启停时间段（一天最多可设定4个启停时间段），自控系统根据设定的时间自动完成系统的顺序自动启停控制，各设备的逻辑连锁、逻辑启停顺序由自控系统自动实现。非时区启停控制即由操作人员在计算机上手动点击启动系统，自控系统即自动完成设备逻辑连锁、顺序启停，非时区启停时由人工在计算机上手动操作启动后，必须手动进行停机操作[1]。

图2 控制模式分解图

2.2 系统运行模式

本系统的运行模式有主机供能、主机蓄能、水池供能、主机与水池联合供能、主机边供能边蓄能、制取生活热水等6种。不同的运行模式对应不同的设备启停组合和不同的水系统运行模式。

主机供能一般在平时段或谷时段或水池供能不足时启用；

主机蓄能在谷时段由主机往蓄能水池蓄能；

水池供能时：在峰时段、平时段，尽量利用水池供能；

主机与水池联合通能一般用于峰时段、平时段水池供能不足时采用联合供能；主机边供边蓄：用于谷时段，需要往水池蓄能，同时末端有供能需求；

制取生活热水一般用于过渡季节，末端无供能需求，只需制取生活热水时使用。由于有生活热水箱，建议制取生活热水尽量定时在电价谷时段进行。

3 硬件选型

本系统的主要受控设备有全热回收螺杆式水源热泵、板式换热器、空调用电锅炉、生活热水用电锅炉以及河水泵等。本项目设计采用了多项最新的节能技术，包括河水源热泵等可再生能源的利用、水蓄冷移峰填谷、空调主机余热回收免费制取生活热水等。

自控系统采用西门子S7-300系列PLC控制器，传感器选用西门子产品。主要元器件选型如下[2]：

中央监控系统：研华工控机，WINCC6.2；

PLC控制器：CPU315-2DP，6ES7 315-2AH14-0AB0；

水管温度传感器：QAE2164.010；

水管压力传感器：QBE2002-P10。

4 监控组态设计

4.1 监控画面

中央监控系统设置了开机自动运行功能。监控计算机开机后将自动启动空调自控系统，监控主画面如图3所示。

在图3所示的系统中，监控画面总体上分为5个区域。左边一排按钮为监控功能切换区，通过点击不同按钮实现画面的切换。左下角为消息中心，本窗口显示系统最新的消息，包括故障报警信息、设备运行/停机信息等。消息窗口较小，如需查看详细的消息，可点击“消息查询”按钮查看详细信息。画面正上方为标题区域，即显示当前画面的标题。最下方为快捷状态栏，显示系统一些基本信息和设置。中间最大的区域为数据区，主要用于显示不同操作产生的不同画面。

4.2 监控中心

系统运行时自动进入的第一个画面就是监控中心，监控中心以平面图的方式直观显示了能源站内管道布局、设备布局，真实地反应了各设备之间、管道之间的相对位置。画面以数据、设备颜色等多种方式丰富的显示系统运行信息[3]。

点击主机图片，可查询主机本体的运行参数。图4所示是主机的实时运行参数。点击蓄能水池、流量计、水泵都可弹出相应的小窗口，以显示设备运行数据和信息。

4.3 用户登陆和用户注销

共设置了两个用户，分别为HHADMIN和HHNBW。HHNBW用户只能进行数据查询，不能进入参数设置画面。要进入参数画面必须以HHADMIN用户登陆。用HHADMIN登陆后，如果不进行任何操作，鼠标、键盘没有任何操作超过5分钟，系统会自动注销HHADMIN用户[4]。

图4 主机实时运行参数

5 结 语

正常情况下，空调自控系统自动完成运行监控功能。包括设备的正常启动/停止（选择远程方式）、设备的状态显示、系统运行数据的记录与归档、设备报警和消息文本显示和归档。系统组态设计中，完成了主界面、实时曲线界面等界面的设计。主界面可以监控各温度、流量、压力传感器信息。显示主机运行情况，实现供暖系统的自动控制。整个系统具备比较完善的监控功能。

参 考 文 献

[1] 张美英，屈飞. 基于PLC的双恒压供水控制系统设计[J]. 机电产品开发与创新，2006（6）： 155-156.

[2] 赵华军，钟波. 基于PLC和变频器控制的恒压供水系统的设计[J]. 自动化与信息工程，2006（3）： 24-26.

[3] 连纪海.组态王软件系统在热网微机监控系统中的应用[J].赤峰学院学报，2005，21（2） ：32-33.

[4] 李品，刘志峰，谢川，等.基于工控组态软件的供热控制系统[J].微计算机信息，2006，22（3-1）：14-15

[5] 陈立军， 袁洪波，王金铭，等. 基于网络的集中供热远程监控系统[J].微计算机信息，2008（25）：174-175，197 .