基于SPLC的热力公司换热站控制新版专业系统设计.doc

电气工程学院综合课程设计成绩评定表
设 计 题 目
热力企业换热站控制系统设计
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答辩小组组员（职称）：

说明书关键内容：（小摘要）

热力企业换热站利用热水或蒸汽作为热媒，由集中热源向一个城市或较大区域供给热能。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足适应热负荷不停改变细调整运行方法，以适应热负荷改变较大、调整频率较高对系统平衡能力需求，满足热用户合理需求，达成经济运行目标。
PLC控制换热站从技术上满足了这种需求，其原理是经过变送器远程采集系统运行数据，经有线或无线方法将信号传输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，控制电控实施机构进行系统调整，实现对二次供、回水温度合理控制和处理突发事故。本课题起源于换热站控制和技术，怎样随时了解换热站工作情况和相关信息，并依据这些信息和室外温度对换热站进行立即调控，使供暖系统一直在一个最好工况下运行，从而取得良好经济效益和社会效益，这就是本课题研究目标所在。
评定成绩：

答辩小组组长： 年 月 日

目录

引言··································1
第一章 绪论·····························2
1.1 换热站发展概述························2
1.1.1 国外换热站发展概况····················2
1.1.2 中国换热站发展概况····················2
1.2 换热站介绍及运行现实状况·····················3
1.3 课题起源及意义························3
第二章 换热站组成和总体设计方案···············5
2.1换热站介绍···· ······················5
2.2换热站控制系统组成· ·····················5
2.3 换热站控制系统硬件······················6
2.3.1 换热器···························6
2.3.2 循环水泵··························7
2.3.3 阀门····························7
2.3.4 温度计、阀门························8
2.3.5 PLC S7-200·························8
2.4 换热站工作原理·························11
2.5 系统总体方案设计思绪······················12
2.6 该方案要实现控制功效·····················13
第三章 控制系统实施方案·····················15
3.1 换热站和热用户连接方法····················15
3.2 温度控制调整·························15
3.3 循环水流量调整控制······················16
3.4 压力调整控制·························17
3.5 换热站总体控制系统方案·····················18
3.5.1 换热站控制系统设计····················18
3.5.2 控制系统硬件总体框架图··················18
3.5.3 换热站控制系统电气图···················18
参考文件·······························20

引　　言
温度控制系统在中国各行各业应用即使应用很广泛，但从中国生产温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等优异国家相比仍然有着较大差距。现在，中国在这方面总体水平处于20世纪80年代中后期水平，成熟产品关键以“点位”控制及常规PID控制器为主，它只能适适用于通常温度系统控制，难以控制滞后、复杂、时变温度系统控制。能适应于较高控制场所智能化、自适应控制仪表，中国还不十分成熟。
伴随国民经济不停发展，大家对供暖质量需求也在逐步提升。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整，伴随室外温度及热负荷不停改变，不停人工调整二次供水温度以确保用户室内能够维持恒定温度。在这种情况下，人工手动调整肯定存在着较大偏差，只能够依据经验达成粗调整，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足适应热负荷不停改变细调整运行方法，以适应热负荷改变较大、调整频率较高对系统平衡能力需求，满足热用户合理需求，达成经济运行目标。
伴随科学技术不停发展，大家对温度控制系统要求越来越高，所以，高精度、智能化、人性化温度控制系统是中国外肯定发展趋势。

第一章 绪论
1.1 换热站发展概述
热力企业换热站是在十九世纪末期，伴随经济发展和科学技术进步，在集中供暖技术基础上发展起来，它利用热水或蒸汽作为热媒，由集中热源向一个城市或较大区域供给热能。集中供暖不仅为城市提供稳定、可靠热源，改善人民生活，而且和传统分散供热相比，能节省能源和降低污染，含有显著经济效益和社会效益。
1.1.1 国外换热站发展概况
在美国纽约在1877年，建立了第一个区换热站向周围14家用户供热。20世纪早期，部分工业发达国家，开始利用发电厂内汽轮机排气，供给生产和生活用热，其后逐步成为现代化热电厂。在上世纪中，尤其是二次世界大战以后，西方部分发达国家城镇集中供暖事业得到快速发展。
原苏联和东欧国家集中供暖事业长久以来是实施以主动发展热电厂为主发展政策。原苏联集中供暖规模，居世界首位。地处严寒气候北欧国家，如瑞典、丹麦、芬兰等国家，在第二次世界大战以后集中供暖事业发展快速，城市集中供暖普及率全部较高。据1982年资料，如瑞典首全部斯德哥尔摩市，集中供暖普及率为35%；丹麦集中供暖系统遍布全国城镇，向全国1/3以上居民供暖和热水供给。
第二次世界大战后德国在废墟中进行重建工作，为发展集中供暖提供了有力条件。现在除柏林、汉堡、慕尼黑等城市已经有规模较大集中供暖系统外，在鲁尔地域和莱茵河下游，还建立了联结多个城市城际供暖系统。
在部分工业发达较早国家中，如美、英、法等国家，早期多以锅炉房供暖来发展集中供暖事业，锅炉房供暖占较大百分比。不过这些国家已很重视发展热电联产集中供暖方法。
1.1.2 中国换热站发展概况
中国城市集中供暖真正起步是在50年代开始，党十一届三中全会以后，尤其是国务院1986年下发《相关加强城市集中供热管理工作汇报》，对中国集中供暖事业发展起到了极大推进作用。
即使中国这些年来集中供暖事业取得了快速发展，不过和国外相比，中国现在采暖系统相当落后，具体表现在供暖质量差，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整室温。在功效上，发达国家通常室内温度保持22摄氏度，中国仅为16摄氏度，而且中国供暖质量很差，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整室温等等。中国城市集中供暖现在存在能源浪费关键起源和：建筑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，中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：中国供暖系统只有简单调整手段，水力水平失调、垂直失调严重：没有恒温装置，供热不足和过分时，没有有效调整手段；缺乏计量手段：采暖系统通常不设热表，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依据来运行管理。换热站发展为改变了之前供热系统众多缺点。
1.2 换热站介绍及运行现实状况
换热站和锅炉房是根本不一样。锅炉房是用燃料把水（或其它介质）加热到含有一定参数地方；而换热站是为了把锅炉房生产高温热水（高于100C）转换成能够直接给用户供热热水（低于100C）。锅炉房是生产地，其关键设备有：锅炉、鼓风机、引风机、循环泵、和多种辅助设备（上煤机，除渣机）等，其中锅炉是主体。而换热站是个中转站，现在换热站关键换热方法有：换热板、混水等。说白了换热站就像一个大过水热，唯一不一样是它很大.它们全部属于供热系统一部分，又各自含有不一样功效。其工艺步骤是：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，现在中国换热站大部分没有民用热水设施。以后伴随国民经济发展，人民生活水平提升在换热站内应该普及生活热水系统，来提升集中供暖效益。换热站关键设备有：离心水泵、汽-水换热器、热水储水箱、过滤器、补水泵调整阀热媒参数调整和检测仪表、预防用户热水供给装置生锈和结垢设备等。换热站内还安装有热量表和调整供热量自动调整装置。不过现在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，耗能严重造成资源很多无须要浪费。
1.3 课题起源及意义
伴随国民经济不停发展，大家对供暖质量需求也在逐步提升。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整，伴随室外温度及热负荷不停改变，不停人工调整二次供水温度以确保用户室内能够维持恒定温度。在这种情况下，人工手动调整肯定存在着较大偏差，只能够依据经验达成粗调整，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足适应热负荷不停改变细调整运行方法，以适应热负荷改变较大、调整频率较高对系统平衡能力需求，满足热用户合理需求，达成经济运行目标。
现在，由微机监控换热站从技术上满足了这种需求，其原理是经过变送器远程采集系统运行数据，经有线或无线方法将信号传输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，控制电控实施机构进行系统调整，实现对二次供、回水温度合理控制和处理突发事故。无人值守换热站含有以下特点：运行人员少，人员培训时间段，界面人格化，且能只管监控换热站运行情况；能够科学依据天气情况及负荷改变经过适时反馈自动进行蒸汽流量细调整，降低直接成本；既能够循环监控各换热站运行参数，又能抽调某个换热站运行状态，确保了系统监控实时性；能够设定系统临界参数，系统异常时在控制中心实现报警，在必需时能立即将控制信号自动反馈到电动实施机构，处理忽然事故，确保了系统安全性。
从理论上，经过计算机技术、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，不过对应硬件设施投入相对过大。所以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，达成无人值守目标。本课题起源于平安小区换热站控制和技术，怎样随时了解换热站工作情况和相关信息，并依据这些信息和室外温度对换热站进行立即调控，使供暖系统一直在一个最好工况下运行，从而取得良好经济效益和社会效益，这就是本课题研究目标所在。

第二章 换热站组成和总体设计方案

2.1换热站介绍
换热站和热水管网是连接热源和热用户关键步骤，在整个供暖系统中含有举足轻重作用。
换热站是指连接于一次网和二次网并装有和用户连接相关设备，仪表和控制设备机房。它用于调整和保持热媒参数（压力，温度和流量），是供热，用热达成安全经济运行，是热量交换，热量分配一集系统监控，调整枢纽。
换热站通常由汽水换热器组成换热系统，循环水泵组成循环系统，补水泵组成补水系统来组成。在控制过程中，需要采集大量物理量，如压力，温度，流量等模拟量参数。需要经过PLC对这些参数进行实时采集和处理。换热站自动控制，即实现整个进气和供水过程全自动控制。
2.2换热站控制系统组成
换热站控制系统由以下3部分组成：
1）测量仪表及变送器。用于对换热站运行参数及室内外温度进行测量，关键包含一二次供水温度、室内外温度、二次侧供水流量、一二次压力等测量传感器。
2）实施机构。对于换热站运行个调整机构进行电动调整，关键由变频器和泵电机组成。
3）PLC和工控机。用对于换热站运行自动控制和运行参数进行监测控制、统计、统计、报警、报表打印等。
换热站控制系统关键对二次侧供水温度进行自动控制，最终使室温达成要求。系统由PLC作为底层 DDC控制器，优异工业控制机作为上位机，并配置彩色显示器、打印机、网络通信卡等高品质硬件设备，含有系统控制算法、组态等优异供暖软件，可使系统实时地显示换热站运行情况，实时地反应出按需供热，以适应供暖符合改变，同时使换热站运行达成最好工况，并可在恶劣环境下长久、稳定、可靠运行。
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，现在中国换热站大部分没有民用热水设施。以后伴随人民生活水平提升在换热站内应增加生活热水系统来提升集中供暖效益。换热站关键设备有：水——水（汽——水）换热器，过滤器，补水箱，补水泵，循环水泵，调整阀，热媒参数调整和检测仪表，预防用户热水供给装置生锈和结垢设备等。换热站内还安装有热量表及调整供热量自动调整装置。
2.3 换热站控制系统硬件：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作用。
2.3.1 换热器
换热器是换热站结构中一个最为关键部分，它是连接一次管网和二次管网中间步骤，它关键功效是将一次管网蒸汽和循环水混合，加热循环水送至用户。
换热站种类很多，换热器根据传输原理能够分为一下多个形式：
1）直接接触式换热器：利用冷热流体直接接触，相互混合进行换热换热器。这类换热器含有传热效率高、单位体积传热面积大、设备结构简单、价格廉价等优点，缺点是仅适适用于工艺上许可两种流体混合场所。
2）蓄热式换热器：借助于由固体组成蓄热体和热流体和冷流体交换接触，把热量从热流体传输给冷流体换热器。这类换热器含有结构紧凑价格廉价、单位体积面积大优点。适合于汽——汽热交换场所。
3）间壁式换热器：利用间壁将进行热交换冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体经过间壁传输给冷流体换热器。间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛换热器。
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载热体连接起来换热器。工业中，最为常见是管壳式换热器、板式换热器和其它多种紧凑高效新型换热器。
该结构采取调整方法是一次侧采取量调整方法，二次侧采取分阶段改变流量质调整方法，而且采取变频调速技术调整补水泵对系统进行补水定压，本系统控制部分采取PLC可编程控制器进行计算及控制各传感元件和实施器，实现对换热站自动调整。
该改造方案关键是结合换热站实际情况，经过对环境温度，二次供水温度及压力监测，实现对一次侧供汽量和二次循环水供水温度，流量自动调整以适应热用户实际需求。
2.3.2 循环水泵
换热站水利循环和补水定压全部需要水泵，水泵种类很多，按工作原理分为：
1）叶片式水泵：它对流体压送是靠装有叶片叶轮高速旋转完成。包含离心泵、轴流泵、混流泵等。
2）容积式水泵：它对液体压送是靠泵体工作室容积改变完成。如活塞式往复泵、转子泵等。
3）其它类型：上述两种泵。如螺旋泵、射流泵、水锤泵、水轮泵和气升泵等。她们全部是利用高速液流动能来输送液体。
变频调速原理：经过流体力学基础定律可知：循环泵属平方转矩负载，其n(转速)、Q(流量)、H(压力)和P(轴功率)含有以下关系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量和转速成正比，压力和转速平方成正比，轴功率和转速立方成正比。能够看出改变电机转速能够调整循环泵流量方法，要比采取阀门调整更为节能经济，设备运行工况也将得到显著改善。电机转速和工作电源输入频率成正比，即： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）,因为s、p对某一电机是固定值，所以经过改变电动机工作电源频率能达成改变电机转速目标。变频器就是基于上述原理采取交-直-交电源变换技术，集电力电子、微电脑控制等技术于一身综合性电气产品。
对循环水系统进行变频改造正是基于以上原理。改造后系统，将室外温度、系统供回水压差及回水温度作为输入参数，加上PLC控制器处理下达变频调速指令，经过变频器适时适量地控制循环泵电机转速来调整循环泵输出流量，满足供暖负荷要求。这就使电机在整个负荷和改变过程当中能量消耗降到最小程度。再有，应用变频器还能提升系统功率因数，降低电机无功损耗，并提升供电效率和供电质量。总而言之，不难看出，对供暖换热系统进行变频节能控制能够带来巨大节能效果。对系统进行变频控制时，为确保安全可靠性，确保系统能够方便地在工频和变频两种运行状态下进行切换。
2.3.3 阀门
换热站中用到进气阀、减压阀、自动排气阀、止回阀等。自动排气阀是用来排出管道中蒸汽冷凝水，进气阀用来调整蒸汽量，减压阀是用来调整降低蒸汽压力，止回阀是为了预防系统中水倒流。
2.3.4 温度计、压力表
换热站中采取温度计、压力计来测量进气、出气、供水、出水温度和压力，给其运行调整提供依据。
2.3.5 PLC S7-200
S7-200系列PLC是SIEMENS企业推出一个小型PLC。它含有紧凑结构，良好扩展性能，丰富指令功效，低廉价格，极高可靠性，强大通信能力等，已成为现代工业多种小型控制工程理想控制器。适适用于各行各业，多种场所中检测、监测及控制自动化。S7-200STEP7—Micro/WIM32编程软件能够方便地在Windows环境下对PLC编程、调试、监视和控制，使得PLC编程愈加方便、快捷。S7-200系列强大功效使其不管在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功效。所以S7-200系列含有极高性能/价格比。
1）S7-200PLC系统硬件组成
工业软件
CPU主机
人机接口
I/O
模块
通信模块
功效
模块
S7-200系列PLC包含了一个单独CPU主机和多种可选择扩展模块，能够十分方便地组成不一样模块控制器。也能够方便地组成PLC-PLC网络和PLC-微机网络，完成规模更大工程。S7-200 PLC系统硬件组成图4-1所表示。

图4-1 PLC系统组成

2） CPU主机
CPU主机又称作CPU模块，也称为本机。CPU主机本身就是一个完整控制系统，能够单独完成一定控制任务。该模块关键功效是：采集输入信号经过中央处理器运算后，将生成结果传给输出装置，然后输出点输出控制信号，驱动外部负载做出处理。
S7-200 PLC主机型号有CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226、CPU226XM等。CPU224XP为CPU224改善型，CPU226XM为CPU226增强型，功效有所加强。其中①CPU224集成了14点输入/10点输出，共有24点数字量I/O。2个模拟量电位器，最大可扩展35AI/AO点；1个RS-485通信/编程口，2路独立(20kHz)高速脉冲输出，含有PID控制器，6路高速计数器(30 kHz)。它含有强大模拟量处理能力，所以是S7-200系列产品中使用最多。②CPU226集成了24点输入/16点输出，共有40点数字量I/O。2个模拟量电位器，最多可扩展35AI/AO点；2路独立(20kHz)高速脉冲输出，含有PID控制器，6路高速计数器(30 kHz)，和CPU224相比，增加了通信口数量，2个RS-485通信/编程口。它关键用于点数较多，要求较高小型或中性控制系统。
3） I/O模块
I/O模块内部没有电源模块，不可独立工作，关键是为CPU主机服务。当CPU主机I/O点数量不能满足控制系统要求时，用户就能够依据需要扩展多种I/O模块，I/O模块包含输入模块EM221、输出模块EM222和输入/输出模块EM223等。
4） 功效模块
当需要完成某种特殊功效控制任务时，需要扩展功效模块。包含模拟量输入模块EM231、模拟量输出模块EM232、模拟量输入/输出模块EM235、热电偶温度测量模块EM231TC、热电阻温度测量模块EM231RTD等。其中EM231模拟量输入点数为4；EM231TC模拟量输入点数为4；EM231RTD模拟量输入点数为2。
5） 通信模块
为组成多种层次网络而扩展专门应用于通信模块为通信模块。
6) 人机接口
人机接口是近些年PLC发展进步关键标志之一，能够充足和方便地利用系统硬件和软件资源，经过友好界面轻松完成多种监视、调整和控制任务。人机操作接口有文本显示器TD200和TD400，触摸屏TP170和TP270等。
7) 工业软件
工业软件是为了愈加好地管理和使用上述设备而开发和之相配套程序。
8） S7-200PLC扩展模块
1.开关量I/0扩展模块
S7-200系列CPU主机提供一定数量数字量I/O点，但在主机I/O点数不够情况下，就必需使用扩展模块来增加I/O点。开关量I/O扩展模块通常也叫数字量扩展模块。开关量输入模块是用来接收现场输入设备开关信号，将信号转换成PLC内不接收低电压信号，并实现PLC内、外信号电气隔离。分组式开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组有一个公共端，各组之间是分隔。开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备开关信号，并实现PLC内外信号电气隔离。经典开关量输入模块和输出模块种类：
（1）输入扩展模块EM221有2种：8点DC输入和8点AC输出。
（2）输出扩展模块EM222有3种：8点DC晶体管输出、8点AC输出和8点继电器输出。
（3）输入/输出混合扩展模块EM223有6种：分别是4点（8点、16点）DC输入/4点（8点、16点）输出和4点（8点、16点）DC输入/4点（8点、16点）继电器输出。
对于开关量输入模块，在选择时没有特殊要求，输入端电源也可用PLC自带传感器电源。
S7-200PLC开关量输出模块关键有继电器输出和晶体管输出两种方法。
2.模拟量扩展模块
在工业控制中，压力、温度、流量和转速等输入量是模拟量，变频器、电动调整阀和晶闸管调速装置等设备要求输出模拟量信号进行控制。CPU主机通常只有数字量I/O接口，或是仅含有少许模拟量接口，所以就要进行模拟量输入和输出模块扩展才能满足控制要求。模拟量扩展模块关键功效是数据转换，并和PLC内部总线相连，也有电气隔离功效。模拟量输入（A/D）模块是将现场由传感器检测产生连续模拟量信号转换成PLC内部可接收数字量；模拟量输出（D/A）模块是将PLC内部数字量转换为模拟量信号输出。模拟量扩展模块类型以下：
（1）模拟量输入扩展
（2）模拟量输出扩展模块EM232
（3）模拟量输入/输出混合模块EM235
EM232模拟量输出点数为2，信号输出范围：-10V到+10V，电流0到20MA。EM231模拟量输入点数为4，输出阻抗大于等于10M，最大输入电压30V DC，最大输入电流32MA。模拟量扩展模块关键技术参数参见附录表A-4，A-5，A-6。经典模拟量扩展模块量程为-10V到+10V，-5到+5V和4到20MA等，可依据实际需要选择不相同级，同时还应考虑其分辨率和转换精度等原因。特模拟量输入模块可用来直接接收传感器信号。
3.温度测量模块
温度测量模块专门为检测温度而设计。温度测量模块有热电偶温度测量模块EN231 TC和热电阻温度测量模块EM231RTD。
4.位控制模块
EM235位控模块是S7-200特殊功效模块，它能够产生脉冲串用于步进电机或伺服电动机速度和位置开环控制。它和S7-200经过扩展I/O总线通信，它带有8个数字输出。
5.通信模块
（1）PROFIBUS-DP现场总线通信模块
EM277是PROFIBUS-DP现场总线通信模块，用来将CPU224连接到PROFIBUS-DP现场总线网络。EM277经过RS-485通信接口连接到PROFIBUS-DP网络其它设备上。
（2）AS-i接口模块
AS-i接口模块CP243-2是专门用于现场实施器和传感器接口模块，而且有集成模拟量处理和传送单元。
（3）工业以太网模块
工业以太网依据 国际标准IEE802.3定义。S7-200PLC所应用工业以太网模块关键有CP243-1和CP243-1 IT两种。
（4）调制解调器模块
调制解调器模块EM241，可连接到模拟电话线，应用Modbus主/从协议实现S7-200PLC主机和远程PC机进行通信，即实现PLC-TO-PC通信。
2.4 换热站工作原理
换热站工作原理为热源提供蒸汽在换热器中和循环水相混合，加热循环水并经供水管道输送到用户，再把用过热水经回水管道经过循环水泵回收到换热器中加热循环使用，利用供，回水温差产生热量给用户供暖。
该结构采取调整方法是一次侧采取量调整方法，二次侧采取分阶段改变流量质调整方法，本系统控制部分采取PLC可编程控制器进行计算及控制各传感元件和实施器，实现对换热站自动调整。
以热水和蒸汽为载能体，经过管网为一个区域全部热用户供热。通常是由一个和多个供热设备集中供热，比如供热锅炉、热电联产装置、温泉地热、低温供热核反应堆热源及工业余热等。集中供热系统是由热源、热用户和热网三部分组成。热源负责制备热媒，热力网负责热媒输送，热用户是指用热场所。集中供热系统热用户有供暖、通风、热水供给、空气调整及生产工艺等用热系统。
因为供热系统中热用户热负荷并不是恒定，如供暖通风热负荷随室外气象条件改变，热水供给和生产工艺用热随使用条件等原因改变。要确保供热质量，满足各热用户要求，并使热能制备和输送合理，就要对供热系统进行运行调整一一也就是供热调整。
在城市集中热水供热系统中，供暖热负荷是系统最关键热负荷，甚至是唯一热负荷。所以，在供热系统中，通常根据供暖热负荷随室外温度改变规律，作为供热调整依据。供热调整目标，在于使供暖用户散热设备放热量和用户热负荷改变规律相适应，以预防供暖热用户出现温度过高或过低。
换热站是供热网路和热用户连接场所，在其内安装有和用户连接相关设备、管道、阀门、仪表和控制装置。它作用是依据热网工况和不一样条件，采取不一样连接方法，将热网输送热媒加以调整、转换，向热用户系统分配热量以满足用户需求;同时还应依据需要，进行集中计量、检测供热热媒参数和数量。依据规模和设置地点不一样，换热站又可分为首站、区域换热站、集中换热站和用户换热站。热力输配网络控制关键是换热站控制。
换热站关键完成从供热一次网到二次网热量交换，置换出二次网热水温度通常在40℃~65℃之间。换热站监控系统可对热网温度、压力、流量、开关量等进行信号采集测量、控制、远传，实时监控一次网、二次网温度、压力、流量，循环泵运行状态，及水箱液位等各个参数信息，进而对供热过程进行有效监测和控制。在供热期间可按室外温度调整二次网供回水温度（可手动、自动切换），达成按需供热，实现气候赔偿节能控制；也能够进行分时分区节能控制，实现供热全网热量平衡及节省能源。
该方案关键是结合换热站实际情况，经过对环境温度，二次供水温度及压力监测，实现对一次侧供汽量和二次循环水供水温度，流量自动调整以适应热用户实际需求，同时对二次管网系统进行自动补水定压以维持其稳定性。
2.5系统总体方案设计思绪
集中供热系统控制是一个多层次复杂控制系统。由换热站控制柜和检测控制系统组成，控制柜完成循环水泵系统和补水系统控制功效，含有手动和自动运行模式，也有工频和变频运行模式。
PLC能够依据室外温度传感器测量室外温度对一次供汽量进行控制，以达成对二次供水温度进行控制，提升供热质量目标。PLC经过压力传感器和变频器来实现对二次供水压力控制，当一台水泵无法经过变频补水达成所要求压力时，控制器可使另一台备用泵以工频方法进行。
换热站运行程序独立存在于其控制系统PLC内，能够脱离上位机监控管理软件而独立运行，其运行能够经过中央控制室上位机监控管理系统来观察并实施调整。各个换热站独立工作同时，利用通讯系统将运行状态数据传给监控管理系统供参考，同时接收监控管理软件进行运行参数调整。
2.6 该方案要实现控制功效
本方案包含以下基础控制功效
1.运行参数检测功效：该热交换站关键监测内容有一次热媒侧供回水温度、二次热水流量、二次供回水温度、供回水压差、室内外温度、供热水泵工作、故障及手动，自动转换状态等。并进行信号处理后在彩色显示器上显示，同时还显示运行模拟图、关键工艺参数改变曲线等画面。换热站监控系统关键检测内容又一次热媒侧供回水温度、二次热水流量、二次供回水温度、供回水压差、室内外温度、供热水泵工作、故障及手动、自动转换状态等。
（1）、系统能够自动进行故障诊疗，并在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态。
（2）、依据当地气候条件和供热对象特征，给出一条室外温度和二次供水温度之间对应曲线。控制器能够经过这条曲线依据室外温度传感器测量室外温度对一次供汽量进行控制，以达成对二次供水温度进行控制，以达成节省能源，提升供热质量目标。
（3）、在系统中增加晚间节能设置，依据需要设置晚间供热温度。自控系统经过加入时间日程表控制，实现一天当中不一样时刻对应不一样温度。
（4）、PLC经过压力传感器和变频器来实现对二次供水压力控制，当一台补水泵无法经过变频补水达成所要求压力时，控制器可使另一台备用泵以工频方法进行补水。最终实现愈加智能化得恒定补水控制。
（5）、目前可编程控制器是专业为工业环境下应用而设计工业控制计算机，已成为电气控制系统中应用最为广泛关键位置，她不仅能实现法杖逻辑控制，还能完成多种次序或定时闭环控制功效，而且抗干扰能力强、可靠性高稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间不间断运行。
（6）、在换热站控制系统中还附加了安防系统功效，在监测环境温度湿度同时，还可检测门窗、电源、电压、电流、地面水分、设备温度等安防信息，出现意外时，系统自动远程报警，达成无人值守基站防护标准。 7)换热站控制系统调整系统采取PID调整控制，确保了进气和供水温度、压力正确稳定，使换热站温度达成用户要求，并对其故障实现实时报警和连锁启停切换控制。
2.控制功效
（1）供水温度自动控制：依据装设在热水出水管处温度传感器检测温度值和设定值偏差，自动调整二次侧供热水泵频率，实现水泵变频调整。实际使用中当高温水侧流量改变时，出口温度就降低，用通常反馈因为存在较大惯性滞后可能使供水温度产生较大动态偏差，为此在系统中应加入流量前馈赔偿信号。
（2）供回水压差控制：测量供回水压差控制其旁通阀开度，以维持压差设定值；
（3）当供热泵停止运行时，一次热媒电动调整阀自动关闭；
（4）依据装设在热水出水管处得温度传感器检测温度值和设定值偏差，自动调整二次侧供热水泵频率，实现水泵变频调整。实际使用中当温度水侧流量减小时，出口温度就降低，采取通常反馈因为存在较大惯性滞后，可能使供水温度产生较大动态偏差，所以在系统中应加入流量前馈赔偿信号。另外因为供水温度设定值关键由室内温度来确定，所以还需要对室内温度进行控制。找一个标准房间作为被调对象进行室内温度调整，其设定温度约为18度，从而经过测定满足室内温度换热站出水温度和回水温度及流量，并经过计算取得较为正确跟踪实际情况热负荷，达成按需供热目标。
3. 报警功效：系统将对运行参数越限、运行故障和设备故障报警并发出对应报警信号。
4．丰富实时管理功效：操作人员可方便地在线修改各受控输出设定值、越限报警值和故障报警值。维修人员可方便地调整内部参数，使之适应系统大幅度调整，如更换仪表、实施机构等。

第三章 控制系统实施方案
3.1 换热站和热用户连接方法
换热站和热用户连接方法为间接连接方法。
间接连接方法是指热网循环水和热用户内部采暖系统循环水相互隔绝，而其间只限于热量交换连接形式。从运行角度来分析，直接连接系统水力工况和热力工况受到热网运行工况影响，故又称为局部系统和热力网关联式连接。
即一次供水和二次供水分开，图所表示:
3.2 温度控制调整
换热站系统对温度调整控制就是要确保二次侧有一个恒定和设定供水温度，控制元件是换热器一次侧电动调整阀，该阀门控制换热器一次供汽量。将预设定温度作为给定值，测量温度值作为反馈值，阀门开度作为输出值，确保二次供水温度恒定。当换热器二次供水温度偏离设定值时，控制调整系统就自动调整实施器动作，即改变电动调整阀开度，从而改变进入换热器一次热媒流量，改变传送到换热器热能，使二次供水温度稳定在设定值周围。
为了保质供热质量，采取了图所表示二次供水温度自控系统对工况进行分段质调整。关键功效是经过对二次供水系统温度检测、分析，结合外界干扰原因，算出最好供水温度，经过调整一次管网流量，使二次供水温度靠近设定值。控制元件是换热器一次水出口控制阀，该阀门控制换热器一次供水流量。将预设定温度作为给定值，测量温度值作为么馈值，阀门开度作为输出值，采取PID算法，确保二次供水温度恒定。
以下图所表示：依据传感器检测到实际温度值，使用下面介绍关系模型，计算出对应二次供水温度设定值，依据一次供水温度情况，采取温度智能PID控制器，实时调整控制一次管网控制阀，以使实际二次供水温度和其设定值相符。
控制原理图：

二次
回水温度

二次供水温度

控制对
象换热器

一次回水控制阀

PLC
控制器
二次供水温度设定值

温度传感器

3.3 循环水流量调整控制
因为供暖系统供暖热负荷是伴随室外温度等原因改变而不停改变，当室外温度偏高时，供暖热负荷就应偏低，假如还按着设计热负荷进行供暖就会造成无须要浪费。针对上面出现无须要浪费情况，对换热站二次侧采取分阶段改变流量质调整方法。把室外温度分成二个阶段，当室外温度高于某个设定值时，循环水泵工频运行；当室外温度低于设定值时，循环水泵以0.75工频运行，此时系统循环水量也就对应减小。分阶段改变流量质调整方法控制原理图所表示，调整器变频器循环水泵。
控制原理图所表示：

水流量

水泵
变频器

PLC

室外温度
温度传感器

3.4 压力调整控制
压力传感器将用户管网水压信号变成电信号(4一20mA)，送给变频器内部PID控制器，PID控制器依据压力设定值和实际检测值进行 PID运算，并给出信号控制水泵电动机电压和频率。当用水量较少时，1#泵在变频器控制下变频运行。如需水量加大，压力传感器在管网端测水压偏小，则变频器输出频率上升，直到50Hz。这时1#泵由变频切换为工频运行状态。同时系统对 2#泵进行变频起动和调整。假如两台泵供水仍不能满足供水要求，则系统将2#泵投人工频进行，将3#泵投人变频运行。供水量增大，加泵情况依次类推。如用水量降低，变频器频率会下降。当变频器频率下降至下限值时，PLC将最先工频运行水泵停掉假如频率下限值仍连续出现，PLC再停止第2台工频运行水泵。系统按先开起泵先切除次序逐台切换泵，以维持管网水压恒定。

管网

水泵
变频器
调整器

PLC

压力传感器

3.5 换热站总体控制系统方案
3.5.1 换热站控制系统设计
现场PLC控制站关键由液晶显示操作终端和控制系统两部分组成。彩色液晶显示器关键完成多种监控画面、采集参数显示，并接收部分参数设定输入信息。控制系统采取性价比较高和利时LM系列PL