发布时间 : 星期日 文章基于S7-200PLC的热力公司换热站控制系统设计课程设计更新完毕开始阅读c771fc7eec630b1c59eef8c75fbfc77da26997bf
河北联合大学综合课程设计说明书 1 文献综述
虽然我国这些年来集中供暖事业取得了迅速发展，但是和国外相比，我国目前采暖系统相当落后，具体体现在供暖质量差，即室温冷热不均，系统效率低下，不仅多耗成倍能量，而且用户不能自行调节室温。在功能上，发达国家通常室内温度保持22摄氏度，我国仅为16摄氏度，而且我国的供暖质量很差，室温冷热不均，系统热效率低下，大多数地方没有采取按户计费，用户也不能自行设定和调节室温等等。我国城市集中供暖目前存在的能源浪费主要来源与：建筑的保暖隔热和气密性能差；采暖系统相当落后。造成结果是：低效率，我国供暖采暖系统普遍存在低负荷、低效率运行，实际供暖面积平均只有设备能力的40%左右。管网输送效率低，管道泄漏和偷水现象严重；缺乏控制手段：我国供暖系统只有简单的调节手段，水力水平失调、垂直失调严重：没有恒温装置，供热不足和过度时，没有有效的调节手段；缺乏计量手段：采暖系统一般不设热表，没有计量收费造成用户不会主动去节能，没有计量也造成了管理运行人员没有具体数量上的依据来运行管理。换热站的发展为改变了之前供热系统的众多缺陷。
1.2 换热站的简介及运行现状
换热站与锅炉房是根本不同的。锅炉房是用燃料把水（或其他介质）加热到具有一定参数的地方；而换热站是为了把锅炉房生产的高温热水（高于100C）转换成能够直接给用户供热的热水（低于100C）。锅炉房是生产地，其主要设备有：锅炉、鼓风机、引风机、循环泵、和各种辅助设备（上煤机，除渣机）等，其中锅炉是主体。而换热站是个中转站，现在换热站的主要换热方式有：换热板、混水等。说白了换热站就像一个大的过水热，唯一不同的是它很大.它们都属于供热系统的一部分，又各自具有不同的功能。其工艺流程是：锅炉房——（高温热水）——换热站——（低温热水）——用户——（低温热水）——换热站——（低温热水）——锅炉房
通常换热站内部设备可分为两个部分，即采暖系统和民用生活系统，目前我国换热站大部分没有民用热水设施。今后随着国民经济的发展，人民生活水平的提高在换热站内应该普及生活热水系统，来提高集中供暖的效益。换热站的主要设备有：离心水泵、汽-水换热器、热水储水箱、过滤器、补水泵调节阀热媒参数调节和检测仪表、防止用户热水供应装置生锈和结垢的设备等。换热站内还安装有热量表以及调节供热量的自动调节装置。但是目前来说大部分换热站还不能实现全自动化无人值守，大部分缺乏控制手段，耗能严重造成资源的许多不必要的浪费。
1.3 课题的来源及意义
- 3 -
河北联合大学综合课程设计说明书 1 文献综述
随着国民经济的不断发展，人们对供暖质量的需求也在逐步提高。在传统供热模式下，为满足供热需求，换热站内设备运行参数多为人工调节，随着室外温度及热负荷的不断改变，不断的人工调节二次供水温度以保证用户室内能够维持恒定的温度。在这种情况下，人工手动调节必然存在着较大偏差，只能够根据经验达到粗调节，不能够 居民对室内温度恒定。为了改变这一情况，多年以来供热行业一直在探讨开发能充分适应热负荷不断变化的细调节运行方式，以适应热负荷变化较大、调节频率较高对系统平衡能力的需求，满足热用户的合理需求，达到经济运行目的。
目前，由微机监控换热站从技术上满足了这种需求，其原理是通过变送器远程采集系统运行数据，经有线或者无线方式将信号传递到控制中心进行中央监控，同时将控制信号以组态模式实时反馈，控制电控执行机构进行系统调节，实现对二次供、回水温度的合理控制和处理突发事故。无人值守换热站具有以下特点：运行人员少，人员培训时间段，界面人格化，且能只管的监控换热站的运行情况；可以科学的根据天气情况及负荷变化通过适时反馈自动进行蒸汽流量细调节，降低直接成本；既可以循环监控各换热站的运行参数，又能抽调某个换热站的运行状态，保证了系统监控实时性；可以设定系统临界参数，系统异常时在控制中心实现报警，在必要时能及时的将控制信号自动反馈到电动执行机构，处理突然事故，保证了系统的安全性。
从理论上，通过计算机技术、PLC、传感器数据通讯技术和测控技术，需做到换热站在整个运行期间无需人员巡视时可行的，但是相应的硬件设施投入相对过大。因此从企业经济效益角度出发，应以远程监控影像安全运行参数为主，辅以人员巡查，达到无人值守的目的。本课题来源于平安小区换热站的控制与技术，如何随时了解换热站的工作情况和有关信息，并根据这些信息和室外温度对换热站进行及时调控，使供暖系统始终在一个最佳工况下运行，从而获得良好的经济效益和社会效益，这就是本课题的研究目的所在。
- 4 -
河北联合大学综合课程设计说明书 2 总体设计方案
第二章 换热站的构成和总体设计方案
2.1换热站的简介
换热站和热水管网是连接热源和热用户的重要环节，在整个供暖系统中具有举足轻重的作用。
换热站是指连接于一次网与二次网并装有与用户连接的相关设备，仪表和控制设备的机房。它用于调整和保持热媒参数（压力，温度和流量），是供热，用热达到安全经济运行，是热量交换，热量分配一集系统监控，调节的枢纽。
换热站一般由汽水换热器组成的换热系统，循环水泵组成的循环系统，补水泵组成的补水系统来构成。在控制过程中，需要采集大量的物理量，如压力，温度，流量等模拟量参数。需要通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。换热站的自动控制，即实现整个进气和供水过程的全自动控制。
2.2换热站控制系统的构成
换热站控制系统由以下3部分组成：
1）测量仪表及变送器。用于对换热站的运行参数及室内外温度进行测量，主要包括一二次供水温度、室内外温度、二次侧供水流量、一二次压力等测量传感器。
2）执行机构。对于换热站运行的个调节机构进行电动调节，主要由变频器和泵电机组成。
3）PLC和工控机。用对于换热站运行的自动控制和运行参数进行监测控制、记录、统计、报警、报表打印等。
换热站控制系统主要对二次侧供水温度进行自动控制，最终使室温达到要求。系统由PLC作为底层的 DDC控制器，先进的工业控制机作为上位机，并配备彩色显示器、打印机、网络通信卡等高品质的硬件设备，具有系统控制算法、组态等先进供暖的软件，可使系统实时地显示换热站运行情况，实时地反映出按需供热，以适应供暖符合的变化，同时使换热站运行达到最佳工况，并可在恶劣环境下长期、稳定、可靠的运行。
通常换热站内部设备可分为两大部分，即采暖系统和民用生活热水系统，目前我国换热站大部分没有民用热水设施。今后随着人民生活水平的提高在换热站内应增加生活热水系统来提高集中供暖的效益。换热站的主要设备有：水——水（汽——水）
- 5 -
河北联合大学综合课程设计说明书 2 总体设计方案
换热器，过滤器，补水箱，补水泵，循环水泵，调节阀，热媒参数调节和检测仪表，防止用户热水供应装置生锈和结垢的设备等。换热站内还安装有热量表及调节供热量的自动调节装置。
2.3 换热站控制系统的硬件：7
换热站由换热器、循环泵、补水泵、变频器、流量计、水泵、进气阀、减压阀、自动排气阀、止回阀、温度表、压力表等组成，下面就来逐一介绍它们在换热站中所起的作用。 2.3.1 换热器
换热器是换热站结构中一个最为重要的部分，它是连接一次管网和二次管网的中间环节，它的主要功能是将一次管网的蒸汽和循环水混合，加热循环水送至用户。
换热站种类很多，换热器按照传递原理可以分为一下几种形式：
1）直接接触式换热器：利用冷热流体直接接触，彼此混合进行换热的换热器。这类换热器具有传热效率高、单位体积的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，缺点是仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。
2）蓄热式换热器：借助于由固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交换接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。这类换热器具有结构紧凑价格便宜、单位体积面积大的优点。适合于汽——汽热交换的场所。
3）间壁式换热器：利用间壁将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器。
4）中间载热体式换热器：把两个间壁式换热器由在其中循环的载热体连接起来的换热器。工业中，最为常见的是管壳式换热器、板式换热器以及其他的各种紧凑高效的新型换热器。
该结构采用的调节方式是一次侧采用量调节方式，二次侧采用分阶段改变流量的质调节方式，并且采用变频调速技术调节补水泵对系统进行补水定压，本系统的控制部分采用PLC可编程控制器进行计算及控制各传感元件和执行器，实现对换热站的自动调节。
该改造方案主要是结合换热站的实际情况，通过对环境温度，二次供水温度及压力的监测，实现对一次侧的供汽量和二次循环水供水温度，流量的自动调节以适应热用户的实际需求。
- 6 -