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一、應用環境概述
某熱電公司主要負責該地區企業及生活的居民提供能源服務，係統全部投運後可滿足1.8Km2 範圍內近200 萬m2 各類建築的生產﹑生活﹑供熱﹑製冷用蒸氣。采用0.6MPa 的飽和蒸氣為基本熱力工作介質：冬季做為各用戶暖氣係統的熱源，通過換熱器(多數為板式換熱器)的工作使暖氣係統的循環水達到控製的溫度；夏季以0.6MPa 的飽和蒸氣通過溴化鋰製冷機(多數為蒸氣型雙效式)的工作循環滿足用戶的舒適性及冷氣空調的要求。
1、熱源
該公司供熱場鍋爐房包括4台35 噸/時﹑1.57MPa 飽和蒸氣鍋爐和3台10 噸/時﹑1.25MPa 飽和蒸氣單層布置組裝式飽和蒸氣鍋爐，總安裝容量170 噸/時。主輔鍋爐房分別 安裝有鼓引風機﹑給水泵﹑除塵器以及水處理設備。
2、區域熱力管網
該區域內環形布置了一套區域供熱管網，全長5.2Km，由於兩根蒸氣管對供熱(製冷)負fu荷he變bian化hua的de適shi應ying性xing還hai是shi對dui提ti高gao供gong氣qi的de可ke靠kao性xing方fang麵mian都dou較jiao為wei有you利li故gu蒸zheng氣qi采cai用yong雙shuang母mu管guan製zhi。為wei節jie約yue能neng源yuan確que保bao蒸zheng氣qi凝ning結jie水shui的de回hui收shou，在zai熱re力li管guan網wang內nei同tong時shi布bu置zhi了le一yi根gen冷leng凝ning回hui水shui管guan，要yao求qiu各ge蒸zheng氣qi用yong戶hu采cai用yong閉bi式shi回hui水shui係xi統tong利li用yong凝ning結jie水shui泵beng進jin行xing冷leng凝ning水shui的de回hui打da，並bing保bao證zheng冷leng凝ning回hui水shui率lv不bu低di於yu80%。
3、換熱製冷站
蒸氣進入換熱製冷站點後經減壓閥送入換熱製冷設備，夏季由溴化鋰吸收式製冷機組產生7～12℃冷水，用冷凍水泵通過管道供給空調機組或風機盤管及新風機組等末端裝置，站點內配備凝水泵﹑補水泵﹑凝水水箱﹑補水水箱和軟化水裝置，在樓頂設置冷卻塔；冬季由板式換熱器製備55～70℃熱水，用暖氣循環水泵通過管道供給風機盤管及新風機組(部分係統末端采用散熱器)，換熱站內配備軟化水裝置用以儲備軟化水供取暖係統循環水使用，在頂層設置膨脹水箱，出現各類原因造成係統出現水壓不足(主要表現為膨脹水箱液位降低)需要啟動補水泵自補水水箱(某些係統補水箱與凝水箱共享)進行補水，當凝水水箱水位達到一定值時，啟動凝水泵向熱網進行凝水回打． 這zhe樣yang一yi來lai，整zheng個ge基ji地di隻zhi需xu一yi套tao單dan一yi熱re力li介jie質zhi的de生sheng產chan輸shu送song係xi統tong配pei合he各ge冷leng暖nuan氣qi站zhan的de二er次ci係xi統tong便bian可ke滿man足zu企qi業ye及ji生sheng活huo區qu居ju民min的de多duo方fang麵mian需xu求qiu，根gen據ju冷leng暖nuan氣qi負fu荷he在zai冬dong夏xia兩liang季ji的de不bu同tong而er分fen別bie運yun行xing一yi種zhong爐lu型xing，鍋guo爐lu的de利li用yong率lv較jiao高gao，同tong時shi也ye便bian於yu相xiang互hu備bei用yong以yi確que保bao安an全quan運yun行xing。而er各ge冷leng暖nuan氣qi站zhan的de設she備bei型xing號hao﹑運作流程則各異，設計選用設備的不恰當會造成運行管理的困難，而運行管理的困難則直接影響到設備的使用壽命﹑運作的安全穩定等，在發現各冷暖氣站的不完善情況下，予以分析﹑解決，在運行管理中提高設備的使用效能，使設備長期安全可靠﹑高效能的運行成為基地能源服務人員的重要課題。因此，該公司對係統進行自動化改造。
二、係統原理
本ben係xi統tong為wei現xian場chang實shi時shi測ce控kong係xi統tong與yu遠yuan程cheng監jian控kong係xi統tong，，它ta對dui測ce量liang數shu據ju的de處chu理li以yi及ji控kong製zhi算suan法fa都dou是shi以yi數shu字zi計ji算suan為wei基ji礎chu，通tong過guo軟ruan件jian實shi現xian的de。同tong大da多duo數shu計ji算suan機ji化hua監jian控kong係xi統tong一yi樣yang，主zhu體ti部bu分fen傳chuan感gan器qi﹑現場采集模塊﹑GPRS模塊及工業平板電腦﹑主控計算機﹑遠程監控中心等部分組成。
1﹑工業平板電腦﹑主控計算機：是計算機監控係統的核心，它的主要特性如下：
1)主(zhu)控(kong)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)工(gong)作(zuo)過(guo)程(cheng)完(wan)全(quan)由(you)預(yu)先(xian)編(bian)製(zhi)的(de)軟(ruan)件(jian)決(jue)定(ding)，而(er)常(chang)規(gui)儀(yi)表(biao)是(shi)由(you)電(dian)子(zi)邏(luo)輯(ji)電(dian)路(lu)或(huo)其(qi)它(ta)機(ji)械(xie)硬(ying)件(jian)邏(luo)輯(ji)實(shi)現(xian)，控(kong)製(zhi)管(guan)理(li)功(gong)能(neng)是(shi)由(you)軟(ruan)件(jian)還(hai)是(shi)由(you)硬(ying)件(jian)實(shi)現(xian)是(shi)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)與(yu)常(chang)規(gui)儀(yi)表(biao)控(kong)製(zhi)的(de)主(zhu)要(yao)區(qu)別(bie)。
2)本係統運行以VC 編bian製zhi的de程cheng序xu，將jiang各ge種zhong輸shu入ru信xin號hao通tong過guo數shu據ju總zong線xian直zhi接jie接jie到dao計ji算suan機ji輸shu入ru端duan口kou，從cong而er實shi現xian數shu據ju采cai集ji與yu控kong製zhi管guan理li保bao護hu功gong能neng，而er不bu是shi像xiang常chang規gui儀yi表biao控kong製zhi器qi由you各ge自zi獨du立li的de一yi對dui一yi的de單dan回hui路lu控kong製zhi或huo保bao護hu電dian路lu構gou成cheng，如ru此ci主zhu控kong計ji算suan機ji就jiu有you可ke能neng全quan麵mian考kao慮lv控kong製zhi對dui象xiang的de各ge種zhong參can數shu，對dui其qi進jin行xing統tong一yi的de係xi統tong性xing的de控kong製zhi﹑保護及管理。
3) 工業平板電腦便攜，簡單，實用，多應用於工業現場附近。內置WinCE ,Linux 嵌入式操作係統，性能穩定，抗溫，抗濕，抗幹擾能力強。帶有觸摸屏，觸控式操作，自主運行，實時顯示監控！
2﹑傳感器
傳感器感測出需要監測控製的各種物理量並將其變為電信號送至計算機，相當於主控計算機的眼睛。本係統將各類參數的狀態以電壓﹑開關信號等方式傳送至現場模塊，主要有溫度傳感器﹑壓力傳感器﹑液位傳感器及電流傳感器。
3﹑現場模塊
由DAM-3046係列現場模塊完成數據采集與控製信號向執行器的發送，再通過RS485 通訊方式將信號傳送至轉換模塊DAM-3210，轉換成能與計算機串口連接的RS232 通訊方式。
4﹑執行器
可(ke)由(you)計(ji)算(suan)機(ji)直(zhi)接(jie)控(kong)製(zhi)的(de)各(ge)種(zhong)開(kai)關(guan)和(he)閥(fa)門(men)，計(ji)算(suan)機(ji)通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)執(zhi)行(xing)器(qi)來(lai)具(ju)體(ti)實(shi)現(xian)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)，相(xiang)當(dang)於(yu)主(zhu)控(kong)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)手(shou)和(he)腳(jiao)。控(kong)製(zhi)器(qi)通(tong)過(guo)現(xian)場(chang)模(mo)塊(kuai)的(de)兩(liang)類(lei)輸(shu)出(chu)通(tong)道(dao)與(yu)執(zhi)行(xing)器(qi)連(lian)接(jie)：
1)開關量輸出通道(DO)。它可以由控製軟件將輸出通道設置成高電頻或低電頻，通過驅動電
路即可帶動繼電器或其它開關組件，也可以驅動指示燈顯示狀態；
2)仿真量輸出信道(AO)。輸出的信號是0～10V 的電壓，其值的大小是由控製軟件決定的，
由於計算機內部處理的信號都是開關量信號，因此這種可連續變化的仿真量信號是通過數字
－仿真轉換電路(D/A)產生的。
5．GPRS模塊
1)簡述：GPRS是通用分組無線業務（General Packet Radio Service）的英文簡稱，是在現有GSM係統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS采用與GSM同樣的無線調製標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。因此，現有的基站子係統（BSS）從一開始就可提供全麵的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。基於GPRS網絡組建的熱網遠程監控係統有如下特點：
◇ 永遠在線 GPRS DTU一開機就能自動附著到GPRS網絡上，並與數據中心建立通信鏈路，隨時收發用戶數據設備的數據，具有很高的實時性；
◇ 按流量計費 GPRS DTU一直在線，按照接收和發送數據包的數量來收取費用，沒有數據流量的傳遞時不收費用；
◇ 高速傳輸 GPRS網絡的傳輸速度最快將達到160Kbps，速率的高低取決於移動運營商的網絡設置，根據中國移動的網絡情況，目前可提供20～40Kbps的穩定數據傳輸；
◇ 組網簡單、迅速、靈活 GPRS無線係統可以通過Internet網絡隨時隨地的構建覆蓋全中國的虛擬移動數據通信專用網絡，為廣大中小用戶提供接入便利，節省接入投資；
◇ 通信鏈路由專業運營商維護 由於采用中國移動的GPRS 數據業務，因此鏈路維護也由中國移動負責，免除通信鏈路維護的後顧之憂；
◇ 防雷擊 由於采用中國移動的GPRS 數據業務，所以在不影響上網的前提下，GPRS DTU的發射功率非常小，天線非常短，而且無需高架，克服了有線傳輸和無線電台傳輸容易引雷擊壞設備的缺點。
2)GPRS模塊通過串口與平板電腦或主控計算機相連。在對GPRS通信模塊進行配置時預先輸入數據中心的固定IP地址、采集數據命令，采集時間間隔等必要參數，同時，也可以遠程設置相關參數。GPRS通信模塊收到控製器發來的數據後，把這些數據送到前麵設置的IP地址網絡服務器中，通過端口映射轉發到數據中心服務器。GPRS發送數據的過程為：數據送到中國移動GPRS網絡中，然後再經過Internet，最後在數據中心通過接入專線或寬帶撥號網絡的服務器接收，接收服務器完成數據處理，寫庫，轉發等一係列工作。
三﹑自動化控製係統的構成
1﹑硬件主體：對各類傳感器分述如下：
(1)溫度傳感器
選用熱電阻溫度傳感器，熱電阻是隨溫度變化的測溫組件，其電阻值隨溫度上升而增大，其
受熱部分(感溫組件)用細金屬絲均勻地雙繞在絕緣材料製成的骨架上，工業上用的熱電阻有
鉑熱電阻和銅熱電阻兩大類，本係統使用的是鉑熱電阻，分度號為Pt100，適用溫度範圍－
200～850℃，普通熱電阻基本結構除感溫組件外，還有保護套管﹑安裝固定裝置﹑接線盒等。
(2)壓力傳感器
4040PC 型壓力傳感器為霍尼韋爾開發的第一個采用單芯片的壓力變送器，它的封裝適合用於嚴酷環境，工作溫度為－45～125℃，結構由不鏽鋼﹑玻璃﹑焊劑﹑矽和黃銅組成。采用全校整和溫度補償，提供線性放大的輸出，基於阻特性的單芯片技術極大地提高了長期使用的可
靠性。
(3)液位傳感器
霍尼韋爾LL 係列液位開關可提供非常準確的液位測量，1 個LED 和1 個光電接收器被放入塑料的半圓球內，根據光的內部反射原理，當無液體時，絕大多數LED 光都會被光電接收器接收到，當液體覆蓋球表麵時，圓球頂與液體界麵的折射係數發生變化，光電接收器接收的 LED 光將會減少，因此輸出將會發生變化，開/關輸出信號與現場模塊數字量輸入端相連從而為計算機定時讀取。
本係統選用DAM-3000係列現場模塊，簡述如下：
(1) DAM-3046模塊
6路熱電阻輸入模塊
功能：通過溫度傳感器采集供回水溫度
地址：01-19
Sense0-59：供水溫度，共60路測溫點，需10路DAM-3046模塊
Sense60-119：回水溫度，共60路測溫點，需10路DAM-3046模塊
(2) DAM-3058F模塊
8路模擬量輸入
功能：通過壓力傳感器采集各種壓力信號
地址：20
Vin0 ：供水壓力
Vin1 ：補水泵出口壓力
Vin2 ：循環泵出口壓力
Vin3 ：凝水泵出口壓力
Vin5 ：除汙器後回水壓力
Vin6 ：換熱器入口蒸氣壓力
Vin7 ：入戶蒸氣壓力
（3）DAM-3013
16路隔離數字量輸入模塊
功能：通過液位傳感器采集凝結水箱的液位信號，根據液位狀況在高液位有水時起凝水泵，低液位無水時停凝水泵
地址：21
In0-7：采集8路高液位信號
In8-15：采集8路低液位信號
（4）DAM-3014
16路隔離集電極開路輸出模塊
功能：通過液位高低控製冷凝水泵與補給水泵的開停
地址：22
Out0-7: 控製8路冷凝水泵
Out8-15：控製8路補給水泵
（5）DAM-3210
隔離RS-232轉RS-485轉換模塊
功能：將485信號轉換成232信號
四﹑實際運行效果
本ben自zi動dong化hua控kong製zhi係xi統tong自zi投tou入ru運yun行xing以yi來lai，運yun行xing狀zhuang況kuang良liang好hao，確que保bao了le換huan熱re係xi統tong安an全quan穩wen定ding運yun行xing，沒mei有you出chu現xian故gu障zhang，換huan熱re站zhan內nei不bu再zai設she置zhi運yun行xing人ren員yuan，提ti高gao了le效xiao率lv。通tong過guo平ping板ban電dian腦nao與yuGPRS模塊實現了現場監測與遠程監測的雙重監控。
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