应用PLC自动控制在民用换热站实现无人值守

褚焕萍

摘要：本文以某些城市的集中供热工程为例，简要阐述PLC控制在供热系统中应用，以换热系统的工艺设备为基础，利用计算机技术、通讯技术和PLC的自动控制技术实现换热站自动控制，达到无人值守的效果。

关键词：PLC控制;自动控制;换热站;无人值守

1 前言

随着社会的发展进步和科技的不断更新，社会环境污染越来越严重，加之能源的紧缺，节能技术及节能设备势在必行的也要求不断的更新和进步。在这几年的城市集中供热工程中，一般热源是由电厂和锅炉房组成，在电厂及锅炉房周围再以不等的半径设立换热站，以方便为居民供热，这样减少了电厂及锅炉房热能传输过程的损失。在近些年的供热改造过程中，逐步停用民用供热中热效率低老锅炉房，更新为以适量面积的小区建立一套换热机组，成立一个换热站，大的小区根据住户情况可多设立几个换热站。

由于传统的供热模式下换热站的地理位置上分布是比较分散，加之多年的供热系统设备的老龄化程度较大，满足不了人们对供热质量的要求。近些年随着计算机技术、通讯技术和PLC控制技术的迅速发展及自动化水平的不断提高和广泛应用，自动控制技术在换热站的应用以及实现无人值守，就显得势在必得了。

2 换热站的工艺和控制逻辑的介绍

换热站内部的工艺管网主要是由一次回路（热源侧）、二次回路（用户侧）、供水和回水构成一套循环的系统;换热站的主要工艺设备有板式热交换器、循环泵、补水泵，温度调节阀等。

2.1 换热站内部的主要工艺参数

在一次回路中，对于换热站的工艺参数，主要关心的是来自一次回路的水压力、水温度、水流量和经过热交换机后，一次回水的温度、流量、压力;对于二次侧同样需要关注的工艺参数是供回水的温度、压力、流量。

2.2 换热站主要设备的作用和控制要求

2.2.1 板式热交换器：热交换器的作用主要是实现一次侧热水和二次侧冷水的热量交换。

对于板式换热器使用，只要保证换热器前端的压力大于后端的压力，有一定的压差存在，板式换热器就不会堵塞，所以对于板式换热器主要是控制前后压力差，即一次供水压力和二次供水的压力差。

2.2.2 循环泵：循环泵的作用是使二次回路的水能够循环起来，二次侧交换后的热水能够有一定的压力，使热水有足够的压力能够到达用户。

循环泵的工作频率要用一次供水压力和二次供水的压力差来控制外，由于是大功率设备，还需要有一些保护措施，具体措施如下：

a、一次供水压力太低，不能启动。

b、一次供水压力太高，自动停止工作。

2.2.3 补水泵：补水泵的作用就是，防止二次回路的管路中有漏点，需要及时补充水量，保证二次回水的压力保持在某一范围内。

2.2.4 温度调节阀：温度调节阀的主要作用就是调节一次侧进气/热水的量，来达到用户的进水温度（二次供水温度）恒定的目的。

3 换热站无人值守的实现

应用控制功能成熟的小型PLC控制系统一套，创建一套良好，直观的人机界面，使熟悉工艺流程的操作人员经过简单培训就能够直接操作控制工艺设备。根据工艺控制要求，依靠控制传感器的参数，对工艺设备编写下位逻辑控制程序，实现不同设备的自动化控制要求，并对程序设置管理员站，操作员站，对不同级别设置不同的管理权限，实现分级管理。

（1）确定控制对象及控制范围。根据以上的工艺内容及要求，熟悉工艺流程，确定控制对象的参数范围及要求。

（2）选择PLC的机型。明确控制对象后，，掌握了工艺参数，就可以估算出控制系统的仪器仪表和电气设备需要控制的I/O点数，以此明确控制的内存大小，机型的层次要求，基本上PLC的硬件配置及需求设计就可以确定了。

（3）控制传感器的需求。根据以上工艺参数分析，换热站实现无人值守必须要配备以下智能传感器设备：4套铠装式温度变送器、4套压力变送器、4套流量计，分别用来检测管路中一次/二次回路的供、回水的温度、压力和流量，将检测信号传输给PLC控制系统。

（4）根据工艺设备的控制原理和控制要求，编写上、下位控制程序，也就是换热站的后台控制程序及人机界面，完成PLC的软件设计工作了，例如西门子的控制系统可以用s7-200及wincc实现。在此工作中应参照软件编写规范的同时多方面了解工艺操作人员的使用要求，使上位程序既美观漂亮又符合实际操作。

（5）PLC软件设计完成后需要多次的单机调试，以此发现和改进程序中的錯误及不足。多次单机调试完成后才可以联机带压试水，最后在多次带压试水后，才能投入生产使用。

至此，换热站的无人值守的功能就实现了。PLC的应用可以解放出劳动生产力，避免一定的安全隐患，并为工业自动化的实现再进一步了。

（作者单位：昆山登云科技职业学院）