2020年自动化监控系统精编版.doc

1、精选文档* 自控建设项目1 系统概述* 历来重视矿区服务信息化和自动化，并已建成了多个生产运行及管理系统，包括锅炉自控、 视频监控、车辆 GPS 跟踪、远程集抄等系统。 2010 年初， *提出“科技矿区”的理念， *88 处成立了调度服务中心，决定建设统一的调度服务指挥系统，这就需要实现换热站以及锅炉房的自动监视以及控制。*88 分为城区、学园小区和开发区三部分，城区包括2 号院， 4 号院和 5 号院和七号院，学园小区包含学园小区，本方案是针对涿*888 部分自动化建设的现状，对城区换热站、锅炉房和配电室等自控系统进行精心的设计，在城区建设 5 号院分中心和调度服务中心， 将城区所有换热站

2、、锅炉房以及配电室的数据通讯至5 号院分中心，同时通讯至调度服务中心，在调度服务中心实现对基地处所有换热站和锅炉房的集中监视。精选文档精选文档图 1-1 系统功能框架2 自控方案（城区）2.1 换热站改造方案每个小区内的换热站分为生活用水（洗澡水）和供暖用水，相当于每个小区内有两个换热站，个别小区（2 号院）相当于 4 个换热站；具体改造范围如下：2 号院：采暖系统和生活热水都改造。4 号院：采暖系统和生活热水都改造。5 号院：采暖系统和生活热水都改造。每个小区内的换热站共用一套控制系统，总共是3 套。换热站的控制可以通过室外温度、二次网供水流量、二次网供回水温度、温差等对二次网供水温度的设定

3、值进行修正补偿对一次网调节阀及二次网循环水泵进行控制；变频补水控制部分，利用原有的补水泵变频器实现对补水压力的控制（利旧）。图 2-1 城区换热站建设方案2.1.1 系统设计原则本方案根据现场的运行情况采用特定的控制方法：a、采暖部分：调节阀：有两台或三台换热器的场所，采用一台调节阀控制；四台换热器的场所，采用两台调节阀控制；采暖循环泵变频器：有两台循环泵的现场，采用一台变频器进行控制，他有三台或四台循环泵的场所，采用两台变频器进行控制。b、生活水部分：调节阀：两台换热器的场所，采用一台调节阀控制，四台调节阀的场所采用两台调节阀进行控制。精选文档精选文档说明：目前电动调节阀按照上述方案进行安装

4、，但是需要在PLC 控制系统中预留足够的测点，待以后甲方自购增加调节阀后（每个换热器一个调节阀），可以在PLC系统中对所有调节阀进行检测和控制，后增调节阀能够和本方案中的调节阀协同工作，共同达到节能的目的。换热站部分测点如下：a、蒸汽采暖系统热工测点:1、一次网侧蒸汽温度2、一次网侧蒸汽压力3、一次网侧蒸汽流量调节阀4、二次网侧供水温度5、二次网侧供水压力6、二次网侧回水温度7、二次网侧回水压力8、二次网供水流量9、二次网侧补水流量10、室外大气温度（每个监控站取一个点，共两个点）11、补水泵变频器的运行状态b、生活水系统热工测点:1、二次网侧供水温度2、二次网侧回水温度3、蒸汽调节阀4、二次

5、网侧补水流量控制示意图如下：精选文档精选文档图 2-2 城区换热站建设方案自动控制方案借助于 PLC 控制器可实现自动控制。2.1.2二次网循环水泵控制根据二次网进出口温差及室外温度曲线进行调节二次网循环水泵。当二次网循环水泵以二次网进出口压差为主调参数时，由于补水压力稳定，实际上也就是根据供水母管出水压力为主调参数来调节变频器。在满足二次网供水出口、回水进口的差值的前提下根据供水出口的压力来闭环调节。保证了换热机组的进出口压差满足设备运行的条件。二次网循环泵的调节必要时还要根据最不利点压差来实现循环水量的调节，使管网的水能够全部循环、使所有用户能够得到足够的热量。控制框图如下：给定值（二次网

6、进出口压差）循环泵控制循环水泵控制增量变频控制控制模型综合限幅调节通道PV计算二次网进出口压差图 2-3 二次网进出口压差及温差控制精选文档精选文档当以室外温度为主调参数时， 循环水泵下限频率要保证满足二次管网最不利点供回水压差的最小值， 上限频率不能超过二次网供回水压差的设定值，在此频率范围内循环水泵根据室外温度修正的供水温度曲线调节。给定值（室外温度）循环泵控制循环水泵控制增量变频控制控制模型调节通道PV计算二次网进出口压差二次网供回水温差图 2-4 根据室外温度控制2.1.3一次网调节阀控制根据换热站运行曲线编辑， 通过检测二次网供水温度和室外温度， 自动调节蒸汽电动调节阀的开度，实现换

7、热站自动调节调节； 也可以根据不同的时间段（如白天、夜晚不同，冬季、春季不同）设置 2 条或 2 条以上的供暖曲线，监控中心也可以根据经济分析，自动生成经济运行的曲线，管理人员通过网络可以修改运行曲线和设定参数，完成运行曲线的修改、移植；一次管网调节阀调节的主调参数是二次管网的出水温度，同时考虑到室外温度、时间、二次网供回水温度差（ DRT）的补偿。室外温度修正二次时间修正网供 +智能变形控制增量调节阀一次网调节阀控制水PID 调节综合限幅调节通道温PV度二次网供、回水温度设图 2-5 一次网调节阀控制根据室外大气温度及供暖时间的变化，按照要求的供热曲线， 计算机自动计算出精选文档精选文档二次

8、网出水温度设定值，然后调节一次网调节阀以便达到设定值。在软件设计上，将二次网出水温度设定曲线做成折线给定方式，可由用户根据实际供热的要求键入。这样即考虑到室外温度对供水温度的影响，又兼顾人们的生活规律对热量的需求情况的影响，保证供水温度调节的科学性。2.1.4联锁、保护、报警换热站在以下运行工况时应该及时报警、产生连锁动作。1）换热器的一、二次侧设有压力报警，二次侧还设有超温保护，当二次侧供水温度达到一定温度时报警，上传至监控中心并关断一次侧电动调节阀。2) 可设定的报警参数还有：调节阀的开度、补水流量等。2.1.5控制算法特点与常规仪表不同的是， 控制器可以最大限度的利用系统已有资源，随意进

9、行系统组态，构成各种模式的控制系统。本方案随机提供的是变型PID 调节系统，它是在典型 PID 调节器的基础上，加以改进和补充，而形成的一种新型控制算法， 具有极大的灵活性和通用性，既有强大的系统功能，也很容易为应用者所掌握。2.1.6仪表及 PLC系统选型原则及说明本方案在仪表选型原则上本着经济、可靠、使用等原则，所选的仪表类型如下；压力仪表： 蒸汽压力变送器 ：选用川仪横河 EJA430A 系列压力变送器； 水压力选用西门子系列产品。流量仪表：给水流量计及补水流量计： 给水流量与补水流量计选用科隆测量仪器上海有限公司电磁流量计。调节阀： 调节阀需用国产阀体，配西门子电动执行器。PLC 系统

10、； 系统选用 S7-1200 系列，配有 10”西门子触摸屏。温度仪表 ：选用一体化温度传感器精选文档精选文档具体仪表设备清单请查看附录。2.2锅炉房监控方案目前 5 号院的锅炉房有自动化系统，上位机使用西门子WinCC 软件； 7 号院锅炉房没有自动化系统，待建立后将数据上传到调度中心；为确保可靠性5 号院数据上传时分为两路，一路通过光纤网络，通过OPC 协议，直接与调度中心的数据库服务器通讯；另一路将数据通讯至5 号院分中心。2.3 配电室建设方案本自动化监控系统开放与配电室监控系统的通讯接口， 待以后配电室具备条件后，实现与配电室监控系统的通讯。2.4调度中心建设方案为了实现矿区换热站和

11、锅炉房的统一监控，在调度中心设置数据采集服务器，实时采集换热站和锅炉房的 PLC 数据，以图形画面、曲线等方式展示出来，帮助值班人员了解整个矿区换热站和锅炉房的运行状况。系统的设计遵循了先进、可靠、安全、经济、适用、开放的原则， SCADA 系统硬件配置采用计算机技术，将工业控制技术，显示技术和通信技术等紧密地结合在一起，采用先进的计算机网络体系结构一 客户机服务器结构，利用先进的网络设备和网络互联技术设计而成。硬件设备先进可靠，技术成熟，具有安全可行性和技术先进性两大特点。整个系统使用方便，性能可靠，开放性、扩展性强。监控软件使用国外先进的德国西门子公司 SCADA 软件 WinCC，全系统

12、操作界面汉化，应用软件符合国内的管理模式，软件的配置充分考虑了升级及扩容能力，保证能够满足以后系统扩充的需要。精选文档精选文档2.4.1 调度中心对锅炉房的集成：目前， 5，6 号院的锅炉房都有自动化系统，上位机使用西门子WinCC 软件，可以通过光纤网络， 通过 OPC 协议，直接与调度中心的数据库服务器通讯； 5 号院锅炉房的数据通讯至 5 号院分中心 ,6 号院锅炉房数据通讯至 6 号院分中心 ,同时通讯至调度中心的服务器； 7 号院锅炉房目前没有自动化系统，待建立自动化系统后，也同时将数据通讯至 5 号院分中心和调度中心。数据通讯到调度中心后，在调度中心可以实时察看整个矿区锅炉房的运行

13、状况，蒸汽或者热水的参数等。2.4.2 调度中心对换热站的集成：2，4，5 号院换热站的 PLC 数据，首先采集到城区的5 号院分中心，同时通过OPC 接口，通讯到调度中心的数据采集服务器；换热站的PLC 数据，首先采集到开发区的 6 号院分中心，同时通过 OPC 接口，通讯到调度中心的数据采集服务器，在调度中心实现对整个矿区换热站的集中监视。具体功能如下：2.4.2.1数据采集调度中心采集换热站的以下数据，并且以图形画面和曲线的方式显示出来，帮助值班人员及时地掌握换热站的运行状况。1、一次网侧蒸汽温度2、一次网侧蒸汽压力3、一次网侧蒸汽流量调节阀4、二次网侧供水温度5、二次网侧供水压力6、二

14、次网侧回水温度7、二次网侧回水压力8、二次网供水流量9、二次网侧补水流量精选文档精选文档10、室外大气温度11、补水泵变频器的运行状态12、蒸汽调节阀开度13、洗澡水二次网侧补水流量数据服务器采集的数据整合分析后，以流程图的形式，通过图形符号的颜色变化、闪烁等方式， 动态显示热网的运行状态，操作人员可通过此画面直观了解热网的各工艺参数。如图所示：图 2-8 调度中心监控画面2.4.2.22.4.2.3报警功能数据采集服务器实时采集PLC 的过程数据，和预先设定的设定值作比较，当过程数据高于或者低于设定值时， 服务器发出报警信息， 在监控软件中显示该报警信息，提醒值班人员注意；高危级别的报警会进行声光报警，提醒值班人员注意。报警画面：用于记录何时何处有何报警，以便有关人员查询。精选文档精选文档注：在任何画面中，如系统发生报警都将在该画面中提示报警信息，提醒操作人员进行报警查询和做出相应处理。报警功能如下：系统回水压力超限报警系统供水压力超限报警补水泵变频故障报警调节阀开度报警：调节阀全开，表示供暖能力不足。此时需要提前报警，如：阀门的上限值是 100%在开到 95%时就需要报警，便于现场人员做出及时的措施。补水流量报警：补水流量过高，